多绕组变压器

实现带抽头的多绕组变压器

库

Simscape / Electrical / Specialized Power Systems / Power Grid Elements

说明

多绕组变压器模块实现了一种变压器，其初级侧（左侧绕组）和次级侧（右侧绕组）的绕组数量均可指定。

多绕组变压器模块的等效电路与线性变压器模块类似，并且可以指定或不指定铁芯的饱和特性。有关饱和和磁滞特性实现方式的更多详细信息，请参阅可饱和变压器模块的参考页面。

下图显示了一个具有两个初级绕组和三个次级绕组的多绕组变压器模块的等效电路。

您可以在第一个初级绕组（左上侧绕组）或第一个次级绕组（右上侧绕组）上添加等间距的抽头。下图显示了一个具有一个初级绕组且在两个次级绕组中的第一个绕组上有八个抽头的多绕组变压器模块的等效电路。

绕组端子通过相应的绕组编号来标识。第一个绕组是初级侧的第一个绕组（左上侧），最后一个绕组是次级侧的最后一个绕组（右下侧）。绕组的极性由加号定义。

抽头端子通过其绕组编号后跟一个点字符和抽头编号来标识。抽头是等间距的，因此空载时出现在两个连续抽头之间的电压等于绕组总电压除以（抽头数 +1）。带抽头绕组的绕组总电阻和漏感沿抽头均匀分布。

参数

配置选项卡

• 左侧绕组数

  指定变压器初级侧（左侧）的绕组数量。默认值为 1。

• 右侧绕组数

  指定变压器次级侧（右侧）的绕组数量。默认值为 3。

• 带抽头绕组

  如果您不想为变压器添加抽头，请选择无抽头（默认）。选择左上侧绕组抽头以为变压器初级侧的第一个绕组添加抽头。选择右上侧绕组抽头以为变压器右侧的次级绕组添加抽头。抽头数量由**抽头数（等间距）**参数指定。

• 抽头数（等间距）

  如果带抽头绕组参数设置为无抽头，则此参数不可用。默认值为 2。

  如果带抽头绕组参数设置为左上侧绕组抽头，则您指定要添加到左侧第一个绕组的抽头数量。

  如果带抽头绕组参数设置为右上侧绕组抽头，则您指定要添加到右侧第一个绕组的抽头数量。

• 可饱和铁芯

  如果选中，则实现一个可饱和变压器。另请参阅参数选项卡上的饱和特性参数。默认未选中。

• 模拟磁滞

  选择以模拟磁滞饱和特性，而不是单值饱和曲线。仅当选中可饱和铁芯参数时，此参数才可用。默认未选中。

• 磁滞 Mat 文件

  仅当选中模拟磁滞参数时，磁滞 Mat 文件参数才可用。

  指定一个包含用于磁滞模型数据的 .mat 文件。当您打开 Powergui 的磁滞设计工具时，将显示保存在 hysteresis.mat 文件中的默认磁滞回线和参数。使用磁滞设计工具的加载按钮加载另一个 .mat 文件。使用磁滞设计工具的保存按钮将您的模型保存到新的 .mat 文件中。

• 测量

  选择绕组电压以测量可饱和变压器模块绕组端子两端的电压。

  选择绕组电流以测量流经可饱和变压器模块绕组的电流。

  选择磁链和励磁电流 (Im + IRm) 以测量磁链（单位：伏秒 (V.s)）以及包括由 Rm 建模的铁损在内的总励磁电流。

  选择磁链和磁化电流 (Im) 以测量磁链（单位：伏秒 (V.s)）和磁化电流（单位：安培 (A)），不包括由 Rm 建模的铁损。

  选择所有测量值 (V, I, Flux) 以测量绕组电压、电流、磁化电流和磁链。

  默认为无。

  在模型中放置一个万用表模块，以便在仿真期间显示选定的测量值。

  在万用表模块的可用测量值列表框中，测量值由标签后跟模块名称来标识。

参数选项卡

• 单位

  指定用于输入多绕组变压器模块参数的单位。选择 pu 以使用标幺值。选择 SI 以使用 SI 单位。将单位参数从 pu 更改为 SI，或从 SI 更改为 pu，将自动转换模块封装中显示的参数。标幺值转换基于绕组的额定功率 Pn（单位：VA）、额定频率 fn（单位：Hz）和额定电压 Vn（单位：Vrms）。默认值为 pu。

• 额定功率和频率

  变压器的额定功率（单位：伏安 (VA)）和额定频率（单位：赫兹 (Hz)）。请注意，当单位参数设置为 SI 时，额定参数对变压器模型没有影响。默认值为 [75e3 60]。

• 绕组额定电压

  指定一个向量，包含左侧绕组的额定 RMS 电压（单位：Vrms），后跟右侧绕组的额定 RMS 电压。您无需指定各个抽头的额定电压。默认值为 [ 14400 120 120 120 ]。

• 绕组电阻

  指定一个向量，包含左侧绕组的电阻值，后跟右侧绕组的电阻值。您无需指定各个抽头的电阻。当单位参数为 pu 时，默认值为 [ 0.005 0.005 0.005 0.005]；当单位参数为 SI 时，默认值为 [13.824 0.00096 0.00096 0.00096]。

• 绕组漏感

  指定一个向量，包含左侧绕组的漏感值，后跟右侧绕组的漏感值。您无需指定各个抽头的漏感。当单位参数为 pu 时，默认值为 [ 0.02 0.02 0.02 0.02 ]；当单位参数为 SI 时，默认值为 [0.14668 1.0186e-05 1.0186e-05 1.0186e-05]。

• 磁化电阻 Rm

  磁化电阻 Rm，单位：欧姆或标幺值。当单位参数为 pu 时，默认值为 50；当单位参数为 SI 时，默认值为 1.3824e+05。

• 磁化电感 Lm

  如果配置选项卡上选中了可饱和铁芯参数，则磁化电感 Lm参数不可访问。

  非饱和铁芯的磁化电感 Lm，单位：亨利或标幺值。当单位参数为 pu 时，默认值为 50；当单位参数为 SI 时，默认值为 366.69。

• 饱和特性

  仅当配置选项卡上选中了可饱和铁芯参数时，此参数才可访问。

  可饱和铁芯的饱和特性。指定一系列电流/磁链对（标幺值），从 (0,0) 对开始。当单位参数为 pu 时，默认值为 [ 0,0 ; 0.0024,1.2 ; 1.0,1.52 ]；当单位参数为 SI 时，默认值为 [0 0;0.017678 64.823;7.3657 82.109]。

• 指定初始磁链

  选择以使用**初始磁链 phi0 (pu)**参数定义初始磁链。

  当您清除此参数时，模块会自动计算以稳态启动仿真所需的初始磁链。计算值保存在**初始磁链 phi0 (pu)**参数中，并覆盖任何先前的值。

  默认情况下此参数被清除。要启用此参数，请选择可饱和铁芯参数。

• 初始磁链 phi0 (pu)

  变压器的初始磁链。

  当您清除指定初始磁链参数时，模块会自动计算以稳态启动仿真所需的初始磁链。计算值保存在**初始磁链 phi0 (pu)**参数中，并覆盖任何先前的值。

  默认值为 0。要启用此参数，请选择指定初始磁链和可饱和铁芯参数。

高级选项卡

当您将 powergui 模块的仿真类型参数设置为连续，或者选中 powergui 模块的自动处理离散求解器参数时，模块的高级选项卡不可见。当您将 powergui 模块的仿真类型参数设置为离散，并且清除 powergui 模块的自动处理离散求解器参数时，该选项卡可见。

• 在离散饱和模型中打破代数环

  选中时，会在饱和模型的输出端插入一个延迟，该模型根据磁链（由梯形法计算的输入电压的积分）计算磁化电流。此延迟消除了梯形离散化方法产生的代数环，并加快了模型的仿真速度。但是，该延迟在模型中引入了一个仿真步长的延迟，如果采样时间太大，可能会导致数值振荡。在大多数情况下，需要代数环才能获得精确解。

  清除时（默认），饱和模型的离散化方法由离散求解器模型参数指定。

• 离散求解器模型

  选择以下方法之一来解决代数环。

  • 梯形迭代法——虽然此方法能产生正确的结果，但不推荐使用，因为 Simulink® 往往会变慢并且可能无法收敛（仿真停止），特别是当可饱和变压器的数量增加时。此外，由于 Simulink 代数环约束，此方法不能用于实时应用。在 R2018b 及更早版本中，当在离散饱和模型中打破代数环参数被清除时，您使用此方法。
  • 梯形鲁棒法——此方法比后向欧拉鲁棒法稍微更精确。但是，当变压器空载时，它可能会在变压器电压上产生轻微阻尼的数值振荡。
  • 后向欧拉鲁棒法——此方法提供了良好的精度，并在变压器空载时防止振荡。

  鲁棒方法的最大迭代次数在 powergui 模块的首选项选项卡的非线性元件的求解器详细信息部分中指定。对于实时应用，您可能需要限制迭代次数。通常，将迭代次数限制为 2 会产生可接受的结果。两个鲁棒求解器是推荐用于离散化变压器饱和模型的方法。

  有关在您的应用中使用哪种方法的更多信息，请参阅 Simulating Discretized Electrical Systems。

示例

power_OLTCregtransformer 示例使用三个多绕组变压器模块来实现一个三相有载分接开关 (OLTC) 变压器。

版本历史记录

在 R2006a 之前推出