随着我国高压直流输电系统的快速发展,各种非线性电力电子器件大量投入电网使用,导致电网遭受严重的谐波污染。电力变压器作为高压直流输电系统中的重要设备,受到谐波干扰时,磁化特性发生改变,出现温升增高、噪声加剧以及损耗增加等现象,进而引起设备局部过热、电气绝缘受损,严重影响系统运行的稳定性、安全性和可靠性。因此,开展谐波激励条件下铁磁材料磁滞及损耗特性的研究,对电磁装置损耗预测、温升分析以及结构优化有着重要的理论指导意义和工程应用价值。铁磁材料磁性能的准确测量是分析变压器铁心损耗问题的前提和关键,本文分别基于爱泼斯坦方圈与层叠铁心模型,搭建了任意磁通密度可控的磁性能测试系统,为铁磁材料磁性能的考察和分析提供了可靠的数据支撑。首先,针对正弦激励条件下取向电工钢磁化特性及损耗特性进行实验研究,基于Bertotti经典损耗分离模型,考虑频率无关项的影响,依据磁畴运动理论推导异常损耗计算模型。针对异常损耗模型参数求解过程复杂且存在计算误差的问题,依据损耗分离与损耗统计理论,引入动态损耗系数对动态损耗进行表征,分析动态损耗随激励频率、磁通密度幅值的变化规律,实现宽频范围内铁磁材料正弦磁损耗的准确计算。其次,通过深入探究不同谐波相位、不同谐波含量以及不同谐波阶次条件下磁通密度波形以及磁滞回线的变化趋势,针对局部反转磁通密度对铁磁材料磁性能的影响展开研究,采用等效正弦磁通密度表征谐波磁通密度,对等效正弦磁滞回线以及谐波磁滞回线进行实验分析,结合正弦动态损耗建模方法,实现谐波激励条件下铁磁材料磁损耗的准确计算。最后,针对产品级变压器层叠铁心的磁性能开展研究,深入探究谐波激励对损耗的影响,基于正弦工频动态损耗特性,提出层叠铁心谐波磁损耗计算方法。综合考虑铁心材料的非线性与各向异性,基于均匀化的处理方法建立三维铁心仿真模型,从场路耦合的角度出发进行磁通分布模拟和谐波损耗预测,验证变压器层叠铁心建模方法的可行性以及谐波损耗预测模型的准确性。