平衡牵引变压器的MATLAB建模仿真.pdf

平衡牵引变压器是一种用于电气化铁路中的特殊变压器，它能够将电网的三相交流电转换成两相，分别供给上下行列车使用。在电气化铁路牵引系统中，牵引变压器作为核心部件，其性能的优劣直接影响整个供电系统的稳定性和效率。由于单相牵引负荷的不对称性，若不加以适当的处理，会给电力系统带来负序负荷和零序电流问题，进而破坏三相电源系统的平衡。为了应对这一问题，平衡牵引变压器通过特定的绕组联结方式和补偿措施，实现了将两相不对称牵引负荷转化为三相对称负荷，从而提高了供电网络的容量利用率，并减轻了电力系统的负担。 本文以YN/Δ和YN/□联结的平衡牵引变压器为例，通过MATLAB/Simulink仿真环境，构建了这两种联结方式的仿真模型，并分析了它们在二次侧对称和非对称负载下的一、二次侧电流值，以及突然短路时的电流过渡过程。YN/Δ联结变压器通过在B相铁心柱上增加一个平衡绕组，并在A、C相铁心柱上增加补偿绕组，来达到平衡效果。YN/□联结可以看作YN/Δ联结的特例，其A、C相铁心柱上没有补偿绕组，但二次侧D联结绕组阻抗需要满足一定的匹配条件。通过仿真分析，可以对变压器的运行状态进行深入研究，为牵引变压器的设计和工程应用提供参考。 在MATLAB/Simulink环境下建立仿真模型的过程中，由于平衡牵引变压器具有特殊的绕组布置和运行特点，常用的三相变压器模型并不适用，因此需要根据YN/Δ和YN/□联结的绕组接线特点及内部电磁关系，自行构建模型。Simulink提供了线性变压器和饱和变压器的基本模型，并允许用户通过设置模块参数来得到所需的双绕组变压器模型。然而，由于YN/□联结牵引变压器的特殊性，这些通用的三相变压器模型不能直接应用，需要根据其特定的联结方式和电磁特性自行设计仿真模型。 通过对平衡牵引变压器仿真模型的分析，能够获得变压器在不同运行条件下的电流、电压特性，这有助于理解变压器的动态性能和故障响应。此外，仿真分析还能够指导实际变压器的设计，帮助工程师评估不同设计方案的效果，从而选择最优方案。仿真技术作为一种快速、经济的研究手段，在电力系统和电气设备设计中扮演着越来越重要的角色。通过仿真分析，可以在实际制造和运行变压器之前，对变压器的工作状态进行预测，从而节约成本、缩短研发周期，并提高设计的可靠性。