换流变压器作为HVDC输电工程中核心设备之一,是连接交流系统和换流器的关键。换流变压器的运行环境恶劣,其运行电压和电流频谱复杂,且频繁受到暂态扰动和直流偏磁的影响。为了避免系统发生谐波谐振和监测变压器运行状态,有必要全面掌握和了解换流变压器的等效建模方法,获取其等效阻抗的变化规律。所以对换流变压器宽频模型的研究是十分必要的。在此背景下,本文做了如下几项研究工作:(1)本文总结了前人的工作,对主流的变压器建模方法和分布参数计算方法做了汇总。然后详细地分析了宽频建模过程中需要考虑的因素和其产生的原理,并描述了各种频变因素在不同频率段的重要性。(2)本文结合变压器的电感表征模型和电容表征模型,得到了换流变压器经典宽频域模型,由于变压器的分布参数和杂散参数随着频率的增加,其分布性越会变得更明显,提出一种换流变压器分段式宽频域建模方法,该模型针对研究的频率段,对变压器进行分段。分别将换流变压器一次侧绕组和二次侧绕组根据其结构和分段数划分成若干个相同单元依次串联,建模过程考虑了变压器电容效应等电磁特性。然后根据换流变压器的物理尺寸及电气参数,在Maxwell 3D仿真软件中建立了换流变压器的三维有限元仿真模型,并对换流变压器的一次绕组和二次绕组内部间耦合电感、耦合电容和对地电容进行了计算,最后计算了电阻参数。(3)本文利用HIOKI IM3570型阻抗测试仪对换流变压器进行测量,测量了换流变压器在网侧短路接地时,阀侧绕组的阻抗值。并在PSCAD软件中搭建换流变压器不同分段数的等效电路模型,仿真结果显示分段模型更能够贴切地反应出换流变压器在高频下产生多个谐振点的特性,更适用于复杂工况下的电路仿真计算和故障分析。然后为了降低模型发生谐振时的品质因数,在杂散电容所在的支路串联了一个固定电阻,将仿真结果与实测数据进行对比,发现在允许的误差范围内换流变压器分段式宽频域模型可以很好地体现其阻抗特性。本文所开展的换流变压器宽频建模方法研究,在工频到一兆赫兹频段内,所建立的模型能够很好地对变压器阻抗特性进行仿真研究,对换流变压器的优化设计有一定的指导意义。(4)本文通过改变变压器宽频分段模型中的电容参数和电感参数,来分析参数变化对其频响曲线的影响,然后利用变压器宽频模型仿真变压器绕组发生辐向变形、轴向变形和匝间短路三种发生频率较高的故障,总结归纳变压器发生三种故障后频响曲线在不同频段上的变化趋势。