电力变压器铁心柱截面的优化设计之程序实现(MATLAB)
基于MatLab的电力变压器建模和仿真分析(1)
2.4.2 仿真参数介绍及波形 ................................................................................... 32 2.5 仿真三相变压器 T3 的内部故障 ................................................................... 38 2.5.1 仿真 T3 相间短路（AB 相）的模型如图 .................................................. 38 2.5.2 模型参数介绍及波形 ................................................................................... 38 2.5.3 仿真 T3 匝间短路的模型如图 .................................................................... 42 2.5.4 模型参数介绍及波形 ................................................................................... 42 第三章 变压器仿真波形分析 ............................................................................... 45 3.1 对励磁涌流进行 FFT 分析 ............................................................................. 45 3.2 对外部故障进行 FFT 分析 ............................................................................. 46 3.3 对内部故障进行 FFT 分析 ............................................................................. 47 总结 ......................................................................................................................... 49 参考文献 ................................................................................................................. 50 附录：外文翻译 1 .................................................................................................. 51 外文翻译 2 .............................................................................................................. 56 指导教师评语表 ..................................................................................................... 60
基于MATLAB的变压器仿真 与分析
于MATLAB_Simulink的变压器建模与仿真基于MATLAB/Simulink的牵引变压器建模与仿真徐（西安铁路局安康供电段新陕西汉中 723000）摘要：针对多种牵引变压器接线方式，建立数学模型，基于Matlab/Simulink仿真软件，建立牵引变压器的仿真模型，并验证数学模型和仿真模型的一致性。
利用所建立仿真模型对不同接线形式牵引变压器在不同条件下对公用电网产生的谐波和负序影响进行仿真试验，对研究各种类型的牵引变压器特性在我国电气化铁路的应用提供条件。
关键词：牵引变压器；数学模型；仿真模型；Matlab/Simulink 中图分类号：U223.6 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2011）0610061－03 牵引变压器按其特性可分为平衡接线和不平衡接线。
其中不平衡接线有单相接线、Vv接线和YNd11接线；平衡接线是试图实现三相两相对称变换而提出的，主要代表方式有Scott，Leblanc、Kubler、Wood-bridge、阻抗匹配接线等。
本次主要总结了常用牵引变压器的特点并建立数学模型，包括每种牵引变压器的原理结构、原次边电气量关系等，基于Matlab/Simulink软件建立牵引变压器仿真模型，并对牵引变压器在不同条件下的负序、谐波特性的进行了研究. 1 牵引变压器数学模型研究 1.1 YNd11接线 YNd11变压器接线原理如下图所示，如果忽略激磁电流及其漏阻抗压降，二次侧绕组ac相与一次侧绕组A相同相，cb相与C相同相。
由于变压器一次侧绕组A，B，C相与电力系统的相序一致，A相滞后C相，对应的二次侧ac也滞后cb相[2]。
其中Z为牵引端口对应变压器漏抗，和β相的端口电压。
1.2 Vv接线 Vv接线牵引变压器接线原理如图2所示。
为二次侧空载相即α相图2 Vv接线牵引变压器设Vv接线变压器一次侧、二次侧绕组匝数分别为可得电流输入输出关系[3]：和，电压输入输出关系如下：图1 YNd11接线牵引变压器设YNd11接线变压器一次侧、二次侧绕组匝数分别为和假设变压器原边中性点接地，可以得出一次侧三相电流。
基于Matlab电力变压器励磁涌流的分析和仿真
基于Matlab电力变压器励磁涌流的分析和仿真
电力变压器励磁涌流分析和仿真是电力系统工程中的重要课题之一。
励磁涌流会导致变压器内部的电流波形畸变，进而引起变压器额定电流的超过。
因此，为了保证变压器的安全运行，必须对励磁涌流进行分析和仿真。
Matlab是一款强大的数学建模和仿真软件，适用于多种工程领域。
基于Matlab进行电力变压器励磁涌流的分析和仿真可以使用以下步骤：
1. 建立变压器模型：根据变压器的参数和拓扑结构，利用Matlab建立变压器的等效电路模型。
可以使用不同的模型，如双绕组模型或多绕組模型。
2. 电源模拟：为了模拟励磁源（如励磁变压器或励磁发电机）的输出，并将其连接到变压器模型的一侧，可以使用Matlab 的函数生成正弦波源。
3. 励磁特性模拟：通过在变压器模型中增加励磁特性模块，可以模拟变压器的磁导特性。
可以使用各种励磁特性模型，如线性励磁模型、饱和励磁模型或非线性励磁模型。
4. 动态仿真：将电源和励磁特性与变压器模型连接，并对整个系统进行动态仿真。
可以使用Matlab的ode45函数或Simulink仿真工具来求解变压器模型的动态方程。
5. 结果分析：根据仿真结果，分析励磁涌流的波形、振幅和频
谱。
可以使用Matlab的绘图功能来绘制变压器电流波形和频
谱图。
基于Matlab进行电力变压器励磁涌流的分析和仿真可以帮助
工程师深入了解励磁涌流的特性，并优化变压器的设计和运行参数。
此外，Matlab还提供了丰富的工具箱和函数，可以用
于更复杂的励磁涌流分析，如短路电流计算、降压启动分析等。
电力变压器铁心柱截面的优化设计
针对问题一，考虑到被油道分割的五个部分的面积要近似相等，建立目标规划模型， 运用 Lingo 软件，解得半圆中油道的位置在 1～2 级和 4～5 级之间，并此基础上结合第 一问中的思路设计出此时的铁心柱截面积；
14
宽度 2xi 440
395
350
300
245
180
105
厚度 yi 20.1
18.9
15.8
14.5
12.7
11.3
8.0
铁心柱的有效截面积 S 为 320739.8，铁心利用率 j 为 96.66% 表2
当级数为 13 时
第i级
1
2
3
4
5
6
宽度 2xi 厚度 yi
640 56.8
620 40.8
针对问题二，为了使铁心率尽可能的大，结合第二问的思路，得到铁心率值最大时 的外接圆的半径值为 337.3，求出相应公差带。在直径为 674.6 时，通过建立非线性整 数规划模型比较分析油道在不同级之间，分割面积的相似度，得出此时油道在半圆的位 置为 1～2 级和 4～5 级之间。
关键词：非线性整数规划模型 Lingo 软件 基孔制 目标规划模型
595 33.2
565 29.8
535 23.9
500 23.1
第i级
8
9
10
11
12
13
宽度 2xi 415
365
315
255
190
110
厚度 yi 20.5
18.8
15.4
电力变压器铁芯柱截面的优化设计
电力变压器铁芯柱截面的优化设计电力变压器铁芯柱截面的优化设计是指通过调整变压器铁芯柱的截面形状和尺寸，以提高变压器的效率和功率因素，减少能量损耗和材料成本，并满足电力系统对变压器的性能要求。
下面将从设计原理、优化方法和实例应用三个方面进行阐述。
设计原理：电力变压器的铁芯柱由硅钢片叠压而成，用于传导磁场并提供磁耦合效果。
铁芯柱的优化设计是在保持磁路特性不变的前提下，寻找最佳的截面形状和尺寸，以提高变压器的性能。
常用的设计原理包括：最小损耗设计原理、最小材料成本设计原理、最佳功率因素设计原理等。
优化方法：1.目标函数选择：优化设计的第一步是选择适当的目标函数，如变压器的效率、功率因素、磁损耗、铁芯材料成本等。
2.参数选择：确定需要优化的设计参数，如铁芯柱的截面形状和尺寸、硅钢片的厚度等。
3.优化算法选择：根据设计要求和目标函数选择合适的优化算法，如遗传算法、粒子群算法、模拟退火算法等。
4.建立数学模型：根据电磁学原理和变压器的特性建立数学模型，包括磁场方程、电流方程、能量损耗方程等。
5.参数求解：利用所选的优化算法对数学模型进行求解，得到最优的设计参数。
6.优化结果分析：对优化结果进行分析，包括目标函数值、设计参数值的变化情况等。
实例应用：以提高变压器效率为目标，假设需要优化的设计参数为铁芯柱的截面形状和尺寸。
首先，在建立数学模型时考虑铁芯柱的几何形状和磁导率等因素，并确定合适的目标函数，如功率因素。
然后，选择适当的优化算法对数学模型进行求解，得到最优的设计参数。
最后，将优化结果与初始设计进行对比，分析优化效果。
总结：电力变压器铁芯柱截面的优化设计是一项复杂的任务，需要综合考虑磁路特性、电力系统要求和经济性等因素。
通过选择合适的目标函数和优化算法，建立数学模型并进行参数求解，可以得到最优的设计参数，提高变压器的性能和经济效益。
在实际应用中，还需考虑制造工艺、材料特性和现实情况等因素，以实现优化设计的有效落地。
电机设计matlab程序
电机设计matlab程序⒈简介此文档旨在介绍如何使用MATLAB进行电机设计。
我们将会详细讨论各个步骤，包括电机设计理论、MATLAB代码编写、数据分析和结果可视化。
⒉系统要求在开始之前，确保您的计算机满足以下系统要求：- MATLAB软件（最新版本）- 电机设计所需的相关工具包⒊电机设计理论⑴电机基本原理在此章节中，我们将介绍电机的基本工作原理，如电磁感应、电磁力和转矩产生等。
⑵电机设计参数在此章节中，我们将讨论影响电机设计的主要参数，包括电流、电压、磁场强度等。
⒋MATLAB编程基础在设计电机之前，您需要熟悉MATLAB编程语言。
在此章节中，我们将介绍MATLAB的基础知识和编程技巧。
⒌电机设计步骤⑴电机建模在此步骤中，我们将介绍如何使用MATLAB进行电机建模，包括电路图、绕组和铁芯设计。
⑵参数计算在此步骤中，我们将介绍如何使用MATLAB计算电机设计所需的参数，如电感、电阻和磁通量等。
⑶性能分析在此步骤中，我们将使用MATLAB进行性能分析，包括电机效率、转矩和功率输出等。
⒍数据分析与结果可视化在此章节中，我们将介绍如何使用MATLAB对电机设计的数据进行分析和结果可视化。
⒎结论通过使用MATLAB进行电机设计，我们可以得出一系列数据和结果。
在此章节中，我们将总结这些结果，并讨论其意义和应用。
附件：本文档附带以下附件，以辅助电机设计：- 电路图示例文件- MATLAB代码示例文件- 数据集示例文件法律名词及注释：⒈版权：著作权法对原创作品的权益保护。
⒉商标：商标法对特定商标的注册和使用进行规范。
⒊许可证：指定条件下的合法许可使用。
⒋法律责任：法律规定的违法行为的责任。
中衡某化纤厂降压变电所电气MATLAB全程辅助计算
中衡某化纤厂降压变电所电气MATLAB全程辅助计算引言：电力系统是现代工业生产的基础设施之一，而电气MATLAB作为一种专业的计算工具，可以有效地进行电力系统的设计和分析。
本文以中衡化纤厂降压变电所的电气系统为例，介绍了如何使用MATLAB进行电气系统的全程辅助计算。
一、需求分析：中衡化纤厂新建降压变电所，需要进行电气系统的设计计算。
具体需求如下：1.计算降压变电所的负荷电流和短路电流。
2.计算主变压器和配电变压器的容量。
3.计算电缆和导线的尺寸和截面积。
4.计算低压电气装置的短路电流和配电盘的额定电流。
5.计算配电线路的功率损耗和传输损耗。
二、数据采集与处理：首先，需要采集和整理所需的电气数据。
包括：1.系统的额定电压、频率和负荷功率。
2.变压器的参数，如变比、额定容量、短路阻抗等。
3.电缆和导线的材质、长度和安装方式。
4.低压电气设备的参数，如电动机的额定功率、短路电流等。
三、负荷电流和短路电流的计算：1.根据负荷功率和系统电压，可以计算负荷电流。
可以使用MATLAB中的公式计算：I = P / (sqrt(3) * V * cos(theta))其中I为负荷电流，P为负荷功率，V为系统电压，theta为功率因数。
2.短路电流是指系统在短路状态下的最大电流。
根据主变压器和配电变压器的参数，可以计算短路电流。
可以使用MATLAB中的公式计算：I_sc = U / sqrt(3) / Z其中I_sc为短路电流，U为变压器的额定电压，Z为变压器的短路阻抗。
四、变压器容量的计算：根据负荷功率和负荷电流，可以计算变压器的容量。
可以使用MATLAB中的公式计算：S = sqrt(3) * U * I_load其中S为变压器的容量，U为变压器的额定电压, I_load为负荷电流。
五、电缆和导线的尺寸计算：根据电缆和导线的安装方式和长度，可以计算其截面积和尺寸。
可以使用MATLAB中的公式计算。
六、低压电气装置的短路电流计算：根据低压电气装置的参数，如电动机的额定功率、短路电流等，可以计算低压电气装置的短路电流。
基于C_和Matlab的变压器故障诊断系统的开发
［ 1］ 吕伟臣， 霍言， 吕宝臣． Visual C# 2005 入门与提高 ［ M］ ． 北京： 清华大学出版社， 2006． ［ 2］ 石辛民， M］ ． 郝整清． 模糊控制及其 MATLAB 仿真［ 2008 ： 11 ～ 218． 北京： 清华大学出版社， ［ 3］ 秦俊奇， 曹立军， 王兴贵等． 基于动态模糊综合评判 ． 计算机工程， 2005 ， 31 （ 12 ） ： 的故障预测方法［J］
①
方法， 各诊断模块之间相互独立， 但诊断结论可相 。 互参考 变压器故障诊断系统的整体设计如图 1 所示。
［1 ］
1
变压器故障诊断系统整体构造 诊断系统分为 SVM 诊断、 模糊综合诊断和三
图1
变压器故障诊断系统框图
比值参考诊断三大模块。 这些模块的算法各有 缺点： 传统三比值法简单直观， 对大多数故障 优、 类型能快速判定其类别， 但是三比值法存在故障 编码盲区， 有编码缺失的情况； 基于 SVM 的多类 分类法没有编码缺失的情况， 收敛速度也很快， 尤 但是其对根节 其适合小样本空间内的故障分类， 点处的分类准确性要求较高， 一旦在根节点处判 断发生错误， 误判就不可逆转； 模糊综合评判法综 合考虑了各种故障因素对故障类型的权重， 通过 故障因素对故障类型的贡献度来评判故障类型， 评判结果取决于预测模型的选择是否合理 。 因 此， 把 3 种不同的诊断方法应用到同一个诊断系 统中对变压器故障类型进行诊断是一个比较好的
· 1224·
化 工 自 动 化 及 仪 表
第 38 卷
基于 C#和 Matlab 的变压器故障 诊断系统的开发
朱 峰 张广明
（ 南京工业大学自动化与电气工程学院， 南京 210009 ）
摘
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电力变压器铁心柱截面的优化设计之程序实现（MATLAB）
附录
7.1 附录 1
funf='f=-1*(x(1)*sqrt(325^2-x(1)^2)+x(2)*(sqrt(325^2-x(2)^2)-sqrt(325 ^2-x(1)^2))+x(3)*(sqrt(325^2-x(3)^2)-sqrt(325^2-x(2)^2))+x(4)*(sqrt(3 25^2-x(4)^2)-sqrt(325^2-x(3)^2))+x(5)*(sqrt(325^2-x(5)^2)-sqrt(325^2-x(4)^2))+x(6)*(sqrt(325^2-x(6)^2)-sqrt(325^2-x(5)^2))+x(7)*(sqrt(325^ 2-x(7)^2)-sqrt(325^2-x(6)^2))+x(8)*(sqrt(325^2-x(8)^2)-sqrt(325^2-x(7 )^2))+x(9)*(sqrt(325^2-x(9)^2)-sqrt(325^2-x(8)^2))+x(10)*(sqrt(325^2-x(10)^2)-sqrt(325^2-x(9)^2))+x(11)*(sqrt(325^2-x(11)^2)-sqrt(325^2-x( 10)^2))+x(12)*(sqrt(325^2-x(12)^2)-sqrt(325^2-x(11)^2))+x(13)*(sqrt(3 25^2-x(13)^2)-sqrt(325^2-x(12)^2))+x(14)*(sqrt(325^2-x(14)^2)-sqrt(32 5^2-x(13)^2)));' ; %最大面积的目标函数
fung='g=[x(2)-x(1)+5;x(3)-x(2)+5;x(4)-x(3)+5;x(5)-x(4)+5;x(6)-x(5)+5; x(7)-x(6)+5;x(8)-x(7)+5;x(9)-x(8)+5;x(10)-x(9)+5;x(11)-x(10)+5;x(12)-x(11)+5;x(13)-x(12)+5;x(14)-x(13)+5];'; %宽度逐级递减的约束条件
fun=[funf fung];
x0=[180 185 190 195 200 205 210 215 225 225 230 235 240 245]; %初始值options=[];
vlb=[85 80 75 70 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20]; %下界
vub=[395 390 385 380 375 370 365 360 355 350 345 340 335 330]; %上界[x,options]=constr(fun,x0,options,vlb,vub);
y=zeros(1,14);
x=x.*2;
x=(round(x./10)).*10; %以10 为倍数的宽度
for i=1:14
yy=sum(y',1);
y(i)=sqrt(325^2-x(i)^2)-yy;
end
y=round(y);
x
y
s=x.*y;
sum(s',1)
(ans)/((325^2)*pi)
7.2 附录 2
max=0;
hh1=395;
yy1=(325^2-hh1^2)^(1/2);
ss1=hh1*yy1;
for b=1:6
hh2=385+(b-3)*5;
yy2=(325^2-(hh2)^2)^(1/2)-yy1;
ss2=hh2*yy2;
for c=1:6
hh3=375+(c-3)*5;
yy3=(325^2-(hh3)^2)^(1/2)-yy1-yy2;
ss3=hh3*yy3;
for d=1:6
hh4=365+(d-3)*5;
yy4=(325^2-(hh4)^2)^(1/2)-yy1-yy2-yy3;
ss4=hh4*yy4;
for e=1:6
hh5=355+(e-3)*5;
yy5=(325^2-(hh5)^2)^(1/2)-yy1-yy2-yy3-yy4;
ss5=hh5*yy5;
for f=1:6
hh6=345+(f-3)*5;
yy6=(325^2-(hh6)^2)^(1/2)-yy1-yy2-yy3-yy4-yy5;
ss6=hh6*yy6;
for g=1:6
hh7=335+(g-3)*5;
yy7=(325^2-(hh7)^2)^(1/2)-yy1-yy2-yy3-yy4-yy5-yy6;
ss7=hh7*yy7;
for h=1:6
hh8=325+(h-3)*5;
yy8=(325^2-(hh8)^2)^(1/2)-yy1-yy2-yy3-yy4-yy5-yy6-yy7;
ss8=hh8*yy8;
for i=1:6
hh9=315+(i-3)*5;
yy9=(325^2-(hh9)^2)^(1/2)-yy1-yy2-yy3-yy4-yy5-yy6-yy7-yy8;
ss9=hh9*yy9;
for j=1:6
hh10=305+(j-3)*5;
yy10=(325^2-(hh10)^2)^(1/2)-yy1-yy2-yy3-yy4-yy5-yy6-yy7-yy8-yy9;
ss10=hh10*yy10;
for k=1:6
hh11=285+(k-3)*5;
yy11=(325^2-(hh11)^2)^(1/2)-yy1-yy2-yy3-yy4-yy5-yy6-yy7-yy8-yy9-yy10; ss11=hh11*yy11;
for l=1:6
hh12=265+(l-3)*5;
yy12=(325^2-(hh12)^2)^(1/2)-yy1-yy2-yy3-yy4-yy5-yy6-yy7-yy8-yy9-yy10-yy11;
ss12=hh12*yy12;
for m=1:6
hh13=245+(m-3)*5;
yy13=(325^2-(hh13)^2)^(1/2)-yy1-yy2-yy3-yy4-yy5-yy6-yy7-yy8-yy9-yy10-yy11-yy12;
ss13=hh13*yy13;
for n=1:6
hh14=225+(n-3)*5;
yy14=(325^2-(hh14)^2)^(1/2)-yy1-yy2-yy3-yy4-yy5-yy6-yy7-yy8-yy9-yy10-yy11-yy12-yy13;
ss14=hh14*yy14;
ss=ss1+ss2+ss3+ss4+ss5+ss6+ss7+ss8+ss9+ss10+ss11+ss12+ss13+ss14;
if max<ss
max=ss;
hh=[hh1,hh2,hh3,hh4,hh5,hh6,hh7,hh8,hh9,hh10,hh11,hh12,hh13,hh14]; yy=[yy1,yy2,yy3,yy4,yy5,yy6,yy7,yy8,yy9,yy10,yy11,yy12,yy13,yy14]; sss=[ss1,ss2,ss3,ss4,ss5,ss6,ss7,ss8,ss9,ss10,ss11,ss12,ss13,ss14]; end
end，end，end，end，end，end，end，end，end，end，end
end
end
7.3 附录 3
t=s;
for i=length(s)-1:-1:1
t=[t s(i)]; %将23 级面积全部合并为一数组
end
nn=squre/7; %平均分割时的面积
ss=0;
w=30000; %误差设置的初始值
sss=[];
while length(sss)~=7
w=w-1000;
for i=1:23
ss=ss+t(i);
if nn-w<=ss<=nn+w
sss=union(sss,ss);
ss=0;
end
end
end
sss %油道分割的各级面积。