電力變壓器模型是當(dāng)今暫態(tài)仿真計算軟件中最需要深入研究的模型之一。這不僅是因為變壓器是電力系統(tǒng)不可缺少的組成部分，而且還因為變壓器的很多參數(shù)不僅是非線性的而且是頻率相關(guān)的。迄今為止很少有單個模型能夠全面地反應(yīng)變壓器在各個頻段下的各種特性,所以變壓器非線性寬頻模型的研究具有重要理論意義和實用價值。
本文提出了一種新的變壓器非線性寬頻模型的建立方法，所建立的模型能夠很好地對從工頻一直到數(shù)兆赫茲頻段下的變壓器特性進行仿真。首先，本文介紹了變壓器建模的基礎(chǔ)知識，包括變壓器頻變、飽和等電磁現(xiàn)象和寬頻網(wǎng)絡(luò)參數(shù)測量方法；其次，根據(jù)變壓器的基本結(jié)構(gòu)和電磁特性得到其分布參數(shù)等值電路，在此基礎(chǔ)上通過分析、化簡推導(dǎo)出由線性模塊和非線性模塊組成的寬頻非線性電路模型。線性模塊采用黑盒法建立，根據(jù)測量得到的變壓器寬頻網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，應(yīng)用改進的矢量匹配法以及電路綜合方法得到其π型等效電路。對于非線性模塊，首先基于測量的硅鋼片參數(shù)計算得到鐵心的寬頻導(dǎo)納參數(shù)，再使用改進的矢量匹配法以及電路綜合方法得到鐵心的線性頻變電路，最后添加代表鐵心非線性的支路電感。
本文對一臺10kV雙繞組變壓器進行了仿真、實驗研究。運用Simulink軟件建立電路模型并仿真計算，同時測量了該變壓器在工頻穩(wěn)態(tài)、工頻過電壓、雷電過電壓下的響應(yīng)特性。仿真結(jié)果和實驗結(jié)果的比較驗證了模型的有效性。
