裂心式可控电抗器具有调节无功平衡、降低线路损耗、抑制短路电流和电网谐波等优良的工作特性,因此,被广泛地应用于电力系统行业。然而,裂心式可控电抗器由于铁心气隙结构的特殊性及交直流共同激励的工作特点,使得其振动噪声问题较为严重。裂心式可控电抗器的振动噪声问题不仅影响其本身的工作性能,而且影响周围生活环境,这已成为制约裂心式可控电抗器进一步发展的因素之一。由于裂心式可控电抗器的铁心磁场由交流和直流共同励磁产生,因此直流偏磁问题成为必须考虑的因素。为了有效降低裂心式可控电抗器的振动噪声,有必要综合地研究电抗器的振动与不同直流偏磁之间的关系,但目前对其研究并不多见。本文通过分析造成裂心式可控电抗器振动的根本原因-麦克斯韦力和磁致伸缩效应,对裂心式可控电抗器的振动特性进行建模仿真与实验验证。本文的主要工作如下:(1)对裂心式可控电抗器的模态进行分析。首先基于模态分析基本理论和有限元分析对铁心结构进行了模态仿真研究,并通过模态实验进行验证。通过分析可确定电抗器容易发生共振现象的主要固有频率及振型,从而尽量避免共振现象的出现,同时,可为后续的振动频率分析提供数据基础。(2)对不同条件下硅钢片的磁特性进行测试。首先通过实验测试发现硅钢片磁化特性以及磁致伸缩特性具有各向异性,然后利用激光磁特性测试系统,测试了铁心材料硅钢片在不同直流偏磁、不同应力、不同直流偏磁及应力下的磁化特性和磁致伸缩特性,并建立了数据库,为后续的裂心式可控电抗器电磁振动计算提供数据基础。(3)对裂心式可控电抗器的电磁振动进行建模仿真。基于所测的磁特性数据和能量变分原理,建立了考虑硅钢片磁化及磁致伸缩各向异性的电磁-机械耦合模型,通过有限元分析得到了裂心式可控电抗器在不同直流偏磁下的磁场、应力、振动位移和振动加速度,总结了裂心式可控电抗器在不同直流偏磁条件下的电磁振动规律。(4)对裂心式可控电抗器样机的振动特性进行实验研究。在不同直流偏磁下对裂心式可控电抗器铁心气隙处进行振动加速度测试及频谱分析,验证了所建仿真模型的正确性,为减振降噪工作提供了理论基础与实验参考。