随着大容量、超高压交直流输电系统的快速发展,变压器等电工设备更易运行于高电磁能量密度下,电力变压器易受直流偏磁的影响出现非正常工作状态。而准确高效地计算这些电工设备内部的电磁状况,可以为其结构设计和优化提供重要依据。本文基于谐波平衡分解算法的电路-磁路耦合方程对叠片铁心和三相三柱式变压器直流偏磁问题进行计算和分析,并采用谐波平衡有限元分解算法的场路耦合方程计算和分析了三相壳式变压器在空载非对称直流偏磁情况下电磁特性。本文算法中周期性状态变量以复数形式的傅立叶级数展开,相比于三角形函数,在迭代过程中避免了系数矩阵的重复形成,降低了内存需求,提高了计算效率。最后通过对比不同直流偏磁条件下的试验结果和计算结果,验证以上算法在变压器直流偏磁问题分析中的有效性。基于计算得到的谐波向量,分析变压器励磁电流和铁心磁通密度在直流偏磁条件下的变化规律。