【摘要】：電工裝備的制造和運(yùn)行過(guò)程中,對(duì)設(shè)備內(nèi)部的電磁場(chǎng)進(jìn)行有效分析具有重要的意義。深入研究面向大型電工裝備電磁場(chǎng)問(wèn)題的數(shù)值計(jì)算方法具有重要的學(xué)術(shù)意義和工程應(yīng)用價(jià)值。在國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“特高壓設(shè)備內(nèi)部多物理場(chǎng)耦合建模與仿真”(2017YFB0902703)和國(guó)家自然科學(xué)基金“基于關(guān)鍵材料與構(gòu)件在役特性的大型間隙鐵心電抗器振動(dòng)行為有效模擬及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證”(51777073)的資助下,本文面向電力變壓器直流偏磁和換流變壓器交直流復(fù)合電場(chǎng)等非線(xiàn)性問(wèn)題,采用基于諧波平衡的頻域分解算法實(shí)現(xiàn)了強(qiáng)非線(xiàn)性電磁場(chǎng)的準(zhǔn)確計(jì)算和有效分析。本文采用復(fù)指數(shù)級(jí)數(shù)對(duì)周期變量進(jìn)行展開(kāi),提出了基于磁標(biāo)量位和電矢量位的定點(diǎn)頻域分解算法,并應(yīng)用于疊片鐵心直流偏磁問(wèn)題的計(jì)算和分析。采用棱邊元對(duì)電矢量位進(jìn)行插值計(jì)算。考慮場(chǎng)路耦合關(guān)系,以磁標(biāo)量位和勵(lì)磁電流為未知量建立求解二維非線(xiàn)性磁場(chǎng)的頻域方程。引入定點(diǎn)磁導(dǎo)率實(shí)現(xiàn)各次諧波的解耦,有效地降低了頻域求解的計(jì)算代價(jià)。利用疊片鐵心模型進(jìn)行直流偏磁實(shí)驗(yàn),將計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了比較,驗(yàn)證了基于磁標(biāo)量的有限元法在直流偏磁問(wèn)題中的有效性。進(jìn)一步地將頻域分解算法應(yīng)用于多諧波激勵(lì)下?lián)Q流變壓器交直流復(fù)合電場(chǎng)問(wèn)題的分析。本文方法同時(shí)域算法和傳統(tǒng)諧波平衡算法相比,可以顯著降低內(nèi)存消耗并減少計(jì)算時(shí)間。為驗(yàn)證該算法的有效性,在考慮電導(dǎo)率非線(xiàn)性的條件下,針對(duì)換流變壓器閥側(cè)繞組油 紙絕緣典型結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行了計(jì)算。將所提算法的計(jì)算結(jié)果與時(shí)步法的結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比以驗(yàn)證其準(zhǔn)確性。對(duì)一臺(tái)±500kV的實(shí)際換流變壓器二維模型內(nèi)部的電場(chǎng)分布進(jìn)行了計(jì)算和分析。
【圖文】：

華北電力大學(xué)碩士學(xué)位論文和變量插值計(jì)算中的節(jié)點(diǎn)插值函數(shù)的階數(shù)相等，則稱(chēng)其為等參元。2.2.1 自然坐標(biāo)及其形狀函數(shù)整體坐標(biāo)為被研究對(duì)象在場(chǎng)域中確定位置的點(diǎn)坐標(biāo)，相對(duì)整體坐標(biāo)而言，局部坐標(biāo)用以描述某點(diǎn)在某一單元中的位置。用一組無(wú)量綱的常數(shù)確定單元中點(diǎn)的位置，即為自然坐標(biāo)。以四邊形單元為例詳細(xì)闡述。如圖 2-1 所示，在四邊形單元中，常用等分四邊形的兩族平行線(xiàn)將四邊形進(jìn)行分割。之后以穿過(guò)局部坐標(biāo)原點(diǎn)的兩條相互垂直的直線(xiàn)作為 軸和 軸。

華北電力大學(xué)碩士學(xué)位論文和變量插值計(jì)算中的節(jié)點(diǎn)插值函數(shù)的階數(shù)相等，則稱(chēng)其為等參元。2.2.1 自然坐標(biāo)及其形狀函數(shù)整體坐標(biāo)為被研究對(duì)象在場(chǎng)域中確定位置的點(diǎn)坐標(biāo)，相對(duì)整體坐標(biāo)而言，局部坐標(biāo)用以描述某點(diǎn)在某一單元中的位置。用一組無(wú)量綱的常數(shù)確定單元中點(diǎn)的位置，即為自然坐標(biāo)。以四邊形單元為例詳細(xì)闡述。如圖 2-1 所示，在四邊形單元中，常用等分四邊形的兩族平行線(xiàn)將四邊形進(jìn)行分割。之后以穿過(guò)局部坐標(biāo)原點(diǎn)的兩條相互垂直的直線(xiàn)作為 軸和 軸。
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：TM41

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2667745