基于J—A模型磁滞回线仿真及有效性研究.pdf

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1、第10期总第208期业技与装备N(、1f1Fota】N‘l2(18201】年】0月culturalScience&Technolom~andEauipment基于J—A模型磁滞回线仿真及有效性研究王洋，王昕(1．内蒙古电力(集团)有限责任公司调通中心，呼和浩特(110020；2．内蒙古电力科学研究院，呼和浩特Ol002(I)摘要：分析变压器、发电机等芯设备的暂态行为时，常Hj分段线性化的磁化曲线代替磁滞回线，但这种方法存在计算误差和震荡问题。分析J—A磁滞回线模型的基本原理，用等式变彤方法推导出逆J—A模型，分析其计算稳定性差的可能原因。根据已有参数，应用J—A模型对实际磁性材料的

2、动态磁滞回线进行仿真分析，研究结果表明，涡流损耗对磁滞回线的影响较大关键词：J—A模型；涡流损耗；磁滞回线；仿真中图分类号：TM936文献标识码：A文章编号：1674—1161(2011)10—0050—04为反映磁滞特性，人们提出了许多磁滞回线模=n(coth()一)f3)型，其中代表性的有Globus、Preisaeh、Stoner—Wohl式(3)中，为饱和磁化强度；OL为系数；一为有farthmode及Jiles—Atlierton(J—A)模型f。J—A模型是效磁场强度。三者的关系式为：F}1D．C．Jiles和D．Iatherton于1983年提出的，该模型运用磁畴壁的

3、概念，将磁畴磁化过程分解成有摩擦效H=H+aM{4)式中，OL为耦合参数。应不可逆分量和弹性可逆分量，利用修改的可逆弹性分量与非磁滞磁化强度和不Langvin函数描述磁化强度与磁场强度之间的可逆分量之间的关系式为：关系，并最终获得磁感应强度B与日之间的关系。卜A模型是建立在物理机制的基础上，通过求取5个参=c(一M．)(5)由式(1)、(2)、(3)得：数获得较简单的数学方程，该模型具有物理意义清晰、参数数量少、计算量小的优势，在电力系统仿真中等：(1_c)警+c(6)已有很多成功应用的实例。又由于：本文分析了卜A模型的原理．用等式变形的方一法推导出逆J—A模型，指出变参数法不能应

4、用于实一红．亟7、dHdHdH时仿真；分析逆模型计算稳定性差的可能原因，根据由式(3)、(7)得原J—A模型微分方程：已有参数，应用J—A模型对实际磁性材料的动态磁(1-c)。(一MidM．滞回线进行仿真研究。(8)dH1J—A模型基本理论一(1一c)。(一M。)一&1。1原J-A模型(originalJ-Amode)1。2逆J-A模型(inverseJ-Amode1)J—A模型理论将磁化强度分解为不可逆分量M；原模型把日当作自变量来求解肼。如果已知，和弹性分量，即：把当作自变量求解的模型称逆J—A模型。实际．=(I)上逆模型只是原J—A模型微分方程的变形，可从原为量纲，是,4／m

5、的耦合参数，代表磁滞特性。模型推导出来。从原理和推导过程可看}}l，原模型和根据能量守恒原理，可以得到：逆模型没有本质区别，实际应用可根据已知量选取模，JMi~=Ma一k~0,11'1itr一⋯(2)型。口2J—A模型的不足及改进式中：为方向系数，与dH／dt有关；为非磁按公式方法确定的参数虽能较好地描述磁滞【I】1滞磁化强度推荐使用的拉格朗17t函数形式为：线．但在回线尖端可能会出现不闭合或者磁导率为负值的无物理意义情形。为改进这一不足，-jI采川以卜收稿日期：2010—06—07几种方法解决。作者简介：王洋(1981一)，男，硕士，工程师，从事电网管理与稳定分析工作．．2011

6、年第10期王洋等：基于J—A模型磁滞回线仿真及有效性研究512．1将不可逆磁化分量置零使得稳态正弦激励下的磁滞回线出现不对称，如图3当导数在小磁滞回线尖端变负时．实际上此时磁所示。出现这种情况的根本原因在于参数改变后，计畴壁还集结在缺陷区，所以dM~／dH=O，也就是dM／算的磁滞回线尖端坐标与原坐标不重合。如图2中的dH=dM~v／dH。点A和点。因此，可得以下结论：变参系数法虽可改2．2参数优化法善小磁滞回线的仿真效果．但方法都是针对磁滞回线有的文献采用退火算法和遗传算法对5个参数本身，因此不能应用于连续性实时仿真，实际的实时进行优化，还有的用仿真曲线与实测曲线上点的最小仿真参

7、数必须是确定不变的。方差作为优化目标函数。仿真与实测结果比较表明。二者具有非常好的一致性。08．I——来佳正原曲线一_；虽然对参数进行优化后，改善了小磁滞回线尖端的仿真效果，但目前还没有哪一种优化方法能通用于所有磁性材料参数的求解。原因不仅在于优化方法的本身，而是到目前为止，还没有结论表明确实存在这样一组参数，能够通用于主磁滞回线和小磁滞回线情况下的仿真。2．3变参系数法2．3．1变参数法曾有文献根据不同的实测磁滞曲线5O优化求取不同的参数，使仿真与实测结果具有了较好