换流变压器作为交、直流输电系统中换流单元的关键设备,其安全、可靠、稳定运行对直流输电工程的可靠性、稳定性具有不容忽视的指导意义。目前换流变压器异常运行状况仍频繁发生,如换流阀频繁操作引起的中高频暂态过电压现象、电力电子装置带来的中低频谐波污染以及由于铁心饱和导致的低频异常励磁状况等,综合分析来看,换流变压器的电磁暂态模型在各个频段均存在一定的局限性。故针对此现象,本文着重以高压直流输电工程下的换流变压器为对象建立了一种考虑铁心非线性、频率范围适应性更广的换流变压器电磁暂态宽频非线性模型,更好地为换流变压器的电磁暂态特性研究提供基础支撑和科学理论指导。本文主要研究工作如下:首先,对换流变压器模型的相关影响因素进行详细分析,重点考虑铁心损耗、电容效应、铁心饱和以及高频集肤效应对换流变压器建模过程的影响;通过采用磁路等效耦合模型表征换流变压器铁心的非线性特性,并提出绕组分散化、多电容表征的换流变压器宽频非线性模型机理;给出了模型中的电感、电阻以及铁心饱和导致的非线性电感参数计算方法,并提出了绕组分散化状况下电容参数计算方法。其次,依托上述计算方法,通过大型有限元分析软件计算变压器模型电容、电感、电阻参数,并将其与测量数据进行对比,验证了所述参数计算方法的准确性;针对绕组集肤效应的影响,考虑绕组非线性电阻在高频下的主导作用,将绕组在不同频率下的非线性电阻进行分段线性化处理,并将其与电容回路串联,结果表明该处理方法可有效改善谐波阻抗波形品质因数;同时,通过波形转换方法得到励磁电感-电流特性曲线,有效表征铁心非线性特性,并在空载低频状态下,通过空载试验,验证铁心非线性模型的有效性。最后,为解决绕组在高频的分散特性问题,将绕组分成不同段数进行仿真模拟,确定适合本文所研变压器的分段数为4段;综上,建立考虑铁心非线性、绕组非线性、多电容表征、绕组分散化的换流变压器宽频非线性模型。选择频率响应法与扫频阻抗法相结合作为宽频阻抗测试方法,模拟计算其宽频谐波阻抗特性,将仿真得到的阻抗特性曲线与试验测量波形进行对比,验证了所提模型的准确性。在该模型基础上,搭建冲击试验回路,模拟雷电冲击与操作冲击故障,并采用引出抽头的方式模拟冲击短路故障,通过冲击响应变化确定故障点大致范围,结果表明所提换流变压器宽频非线性模型在冲击响应计算中的实用性。