变压器在电力系统中占据重要地位,其模型的建立对于研究各种暂态、稳态过程中变压器呈现出的特性和受到的影响至关重要。但变压器复杂的结构和运行工况使之成为了现代电磁暂态仿真软件中较为薄弱的部分,现有的变压器模型均存在适用范围有限且未能充分考虑铁芯作用的问题,因此建立准确的变压器宽频非线性模型可为电力系统暂态分析、过电压防护和变压器设计提供依据,具有一定的理论和应用价值。本文基于磁路与电路间的对偶性原理,在Matlab/Simulink中建立了既考虑铁芯非线性又包含频变涡流效应的变压器宽频电路模型,其适用频率在工频至兆赫兹范围内。首先,基于对偶原理得到了双绕组变压器的模型整体构架。其次,建立了铁芯的非线性频变涡流模型。采用改进的矢量匹配法对铁芯叠片的频变涡流导纳表达式进行拟合,经电路综合获得了铁芯的Foster电路模型;应用信号发生器WF1973、精密功率放大器NF4510及精密功率分析仪WT3000测量得到变压器的U-I曲线并转化为Ψ-i曲线,铁芯的非线性特性由改进的奇整数次多项式拟合Ψ-i曲线并以非线性电感的形式添加进Foster电路。然后,进行了绕组电阻、电感、电容参数的计算。采用解析法计算了表示绕组频变涡流的电阻、电感;漏感的计算基于铁芯和绕组的尺寸信息;应用频谱阻抗分析仪Agilent4395A测量得到了变压器的散射参数并转化为传输参数,在此基础上以传输参数的实测值为目标函数进行了电容参数的计算与优化;最后,以实验室标准爱博斯坦(Epstein)方圈为实例建立了其宽频非线性模型,仿真计算了不同频率电压波形下的时域响应,仿真结果与实验结果的对比验证了模型建立方法的有效性。