任意偏置下的三相电抗器的磁芯损耗测量电路及其方法技术

本发明专利技术公开任意偏置下的三相电抗器的磁芯损耗测量电路及其方法，三相电抗器具有三个磁芯柱，每个磁芯柱上套装有一绕组，每个绕组具有一上端和一下端，测量电路包括开关频率的交流激励源和偏磁激励源，偏磁激励源的正极与任一绕组的上端连接，偏磁激励源的负极连接该任一绕组的下端，另外两个绕组的下端连接，开关频率的交流激励源的两极分别连接于另外两个绕组的上端。方法为获取对应交流激励绕组的电压波形和电流波形，并进行积分得到该两个交流激励磁芯柱上的磁芯损耗，以同样的方法交换磁芯柱所接的激励源，三次交换得到的磁芯损耗累加并除以2，再减去绕组损耗，得到三相电抗器的总磁芯损耗。本发明专利技术具有控制简单、成本低和易于实现等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及任意偏置下的三相电抗器的磁芯损耗测量方法。
技术介绍
随着开关功率变换器的不断发展，对转换效率的要求越来越高。因而对磁性元件的磁芯损耗的精确测量也提出了更高的要求。传统的磁芯损耗测量一般都采用高频正弦波激励，该方法与磁芯在实际工况不一致，未考虑到其实际工作过程中磁芯的偏磁问题。而现有的考虑偏磁的磁芯损耗测量又仅限于单相电抗器。对于三相电抗器，其结构与单相电抗器有明显区别，这就导致应用于单相电抗器偏磁下磁芯损耗的测量方法不能适用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供任意偏置下的三相电抗器的磁芯损耗测量方法。本专利技术采用的技术方案是：任意偏置下的三相电抗器的磁芯损耗测量电路，所述三相电抗器包括上磁轭和下磁轭，上磁轭和下磁轭之间并排设置的三个磁芯柱，每个所述磁芯柱上套装有一绕组，每个所述绕组具有一上端和一下端，测量电路包括开关频率的交流激励源和偏磁激励源，所述偏磁激励源的正极与任一所述绕组的上端连接，偏磁激励源的负极连接该任一所述绕组的下端，另外两个绕组的下端相连接，所述开关频率的交流激励源的两极分别连接于另外两个绕组的上端。所述偏磁激励源的载波频率为50-60Hz。所述偏磁激励源为一电容，所述电容储存有能量具有直流电压初值。所述开关频率为所述三相电抗器的应用电路中开关器件的工作频率。任意偏置下的三相电抗器的磁芯损耗测量方法，三个所述绕组分别对应第一绕组、第二绕组和第三绕组，所述磁芯损耗测量方法包括以下步骤，1)将第一绕组和第二绕组的下端相串联，并在第一绕组和第二绕组的上端接入开关频率的交流激励源；2)将第三绕组的两端接入偏磁激励源；3)计算第一绕组和第二绕组所在的磁芯柱的损耗P12：P12＝∫u1*i1dt (1)其中u1为串联的第一绕组和第二绕组的两端的电压，i1为流经串联后的第一绕组和第二绕组的电流；4)将第一绕组和第三绕组的下端相串联，并在第一绕组和第三绕组的上端接入开关频率的交流激励源；5)将第二绕组的两端接入偏磁激励源；6)计算第一绕组和第三绕组所在的磁芯柱的损耗P13：P13＝∫u2*i2dt (2)其中u2为串联的第一绕组和第三绕组的两端的电压，i2为流经串联后的第一绕组和第三绕组的电流；7)将第二绕组和第三绕组的下端相串联，并在第二绕组和第三绕组的上端接入开关频率的交流激励源；8)将第一绕组的两端接入偏磁激励源；9)计算第二绕组和第三绕组所在的磁芯柱的损耗P23：P23＝∫u3*i3dt (3)其中u3为串联的第二绕组和第三绕组的两端的电压，i3为流经串联后的第二绕组和第三绕组的电流；10)计算三相电抗器的总损耗P：P＝(P12+P13+P23)/2 (4)其中P12为第一绕组和第二绕组所在的磁芯柱的损耗，P13为第一绕组和第三绕组所在的磁芯柱的损耗，P23为第二绕组和第三绕组所在的磁芯柱的损耗，P为三相电抗器的总损耗。11)通过电磁场分析软件中建立与所述三相电抗器的结构一样的分析模型，分析出所述三相电抗器的绕组损耗Pw，最后计算三相电抗器的总磁芯损耗Pc：Pc＝P-Pw(5)其中P12为第一绕组和第二绕组所在的磁芯柱的损耗，P13为第一绕组和第三绕组所在的磁芯柱的损耗，P23为第二绕组和第三绕组所在的磁芯柱的损耗，P为三相电抗器的总损耗，Pw为三相电抗器的绕组损耗，Pc为三相电抗器的总磁芯损耗。本专利技术采用以上技术方案，在三相电抗器的三个绕组中的任一个绕组单独通入直流或是交流的偏置，另外两个绕组串联起来后通入开关频率的交流激励。采用该连接方式交流激励绕组不会对偏置绕组产生干扰，交流激励绕组也不会对偏置绕组产生干扰，交流激励和偏置
激励均可采用电压源而无需采用电流源。进一步地，只要得到三相电抗器的交流激励绕组的电压波形以及电流波形，就可以将二者进行积分后得到这两个交流激励磁芯柱上的损耗，以同样的方法交换磁芯柱所接的激励源，则经过三次交换后把这三次得到的损耗加起来除以2，再减去绕组损耗，即可得到整个三相电抗器的总磁芯损耗。本专利技术还设置了电容，其储存有能量具有直流电压初值，作为所述的偏磁激励源，通过电容充电的方法来提供较大的电流(1000A)，解决了一般的电流源无法提供大电流的问题。本专利技术利用三相电抗器自身的绕组，无需外加绕组，采用电压源来取代电流源来为磁芯提供偏磁，可以测试任意频率偏磁下的磁芯损耗。本专利技术具有控制简单、成本低和易于实现等优点。附图说明以下结合附图和具体实施方式对本专利技术做进一步详细说明；图1为本专利技术任意偏置下的三相电抗器的磁芯损耗测量电路的结构示意图之一；图2为本专利技术任意偏置下的三相电抗器的磁芯损耗测量电路的结构示意图之二；图3为本专利技术任意偏置下的三相电抗器的磁芯损耗测量电路的单独接入偏磁激励源时的电路分析示意图；图4为本专利技术任意偏置下的三相电抗器的磁芯损耗测量电路的单独接入开关频率的交流激励源时的电路分析示意图；图5为本专利技术任意偏置下的三相电抗器的磁芯损耗测量方法的计算第一绕组和第二绕组所在的磁芯柱的损耗的接线示意图；图6为本专利技术任意偏置下的三相电抗器的磁芯损耗测量方法的计算第一绕组和第三绕组所在的磁芯柱的损耗的接线示意图；图7为本专利技术任意偏置下的三相电抗器的磁芯损耗测量方法的计算第二绕组和第三绕组所在的磁芯柱的损耗的接线示意图。具体实施方式如图1-7之一所示，本专利技术的任意偏置下的三相电抗器的磁芯损耗测量电路，所述三相电抗器包括上磁轭和下磁轭，上磁轭和下磁轭之间并排设置的三个磁芯柱，每个所述磁芯柱上套装有一绕组，每个所述绕组结构相同，且均具有一上端和一下端，所述测量电路包括开关频率的交流激励源和偏磁激励源u0，所述偏磁激励源u0的正极与任一所述绕组的上端连接，偏磁激励源u0的负极连接该任一所述绕组的下端，另外两个绕组的下端相连接，所述开关频率的交流激励源的两极分别连接于另外两个绕组的上端。所述偏磁激励源u0的载波频率为50-60Hz。如图2所示，本专利技术的测量电路还包括一电容C，所述电容储存有能量具有直流电压初值，作为所述的偏磁激励源。由于在新能源的应用中，通常要求使用较高幅值(1000A)的电流源作为激励，而通常的电流源无法得到这么大的电流，使用一个电容C来获得大电流，首先对电容C进行充电，然后通过电容C给绕组加上大电流的激励。下面就本专利技术的任意偏置下的三相电抗器的磁芯损耗测量电路的工作原理做详细的介绍：以如图1所示的接线方式为例进行说明，三个所述绕组分别对应第一绕组1、第二绕组2和第三绕组3，先将第一绕组1和第二绕组2的下端串联起来，并在第一绕组1和第二绕组2的上端接入开关频率的交流激励源，其电压u1方向和电流i1方向如图1所示，此外在第三绕组3上单独接入偏磁激励源，其电压u0方向和电流i0的方向如图1所示。根据电磁场理论，由图1中的每个绕组的电压电流方向可以确定三相电抗器两两绕组之间的同名端，图1中的星号表示第一绕组1和第二绕组2之间的同名端，小三角形表示第一绕组1和第三绕组3之间的同名端，小正方形表示第二绕组2和第三绕组3之间的同名端。进一步地，如图3所示，第三绕组3通入上正下负的偏磁激励源u0时，根据右手螺旋定则会在第三绕组3所在的磁芯柱产生向上的主磁通本文档来自技高网...

【技术保护点】
任意偏置下的三相电抗器的磁芯损耗测量电路，所述三相电抗器包括上磁轭和下磁轭，上磁轭和下磁轭之间并排设置的三个磁芯柱，每个所述磁芯柱上套装有一绕组，每个所述绕组的结构相同，且均具有一上端和一下端，其特征在于：所述测量电路包括开关频率的交流激励源和偏磁激励源，所述偏磁激励源的正极与任一所述绕组的上端连接，偏磁激励源的负极连接该任一所述绕组的下端，另外两个绕组的下端相连接，所述开关频率的交流激励源的两极分别连接于另外两个绕组的上端。

【技术特征摘要】
1.任意偏置下的三相电抗器的磁芯损耗测量电路，所述三相电抗器包括上磁轭和下磁轭，上磁轭和下磁轭之间并排设置的三个磁芯柱，每个所述磁芯柱上套装有一绕组，每个所述绕组的结构相同，且均具有一上端和一下端，其特征在于：所述测量电路包括开关频率的交流激励源和偏磁激励源，所述偏磁激励源的正极与任一所述绕组的上端连接，偏磁激励源的负极连接该任一所述绕组的下端，另外两个绕组的下端相连接，所述开关频率的交流激励源的两极分别连接于另外两个绕组的上端。2.根据权利要求1所述的任意偏置下的三相电抗器的磁芯损耗测量电路，其特征在于：所述偏磁激励源的载波频率为50-60Hz。3.根据权利要求1所述的任意偏置下的三相电抗器的磁芯损耗测量电路，其特征在于：所述偏磁激励源为一电容，所述电容储存有能量具有直流电压初值。4.根据权利要求1所述的任意偏置下的三相电抗器的磁芯损耗测量电路，其特征在于：所述开关频率为所述三相电抗器的应用电路中开关器件的工作频率。5.任意偏置下的三相电抗器的磁芯损耗测量方法，采用了权利要求1所述的任意偏置下的三相电抗器的磁芯损耗测量电路，其特征在于：三个所述绕组分别对应第一绕组、第二绕组和第三绕组，磁芯损耗测量方法包括以下步骤，1)将第一绕组和第二绕组的下端相串联，并在第一绕组和第二绕组的上端接入开关频率的交流激励源；2)将第三绕组的两端接入偏磁激励源；3)计算第一绕组和第二绕组所在的磁芯柱的损耗P12：P12＝∫u1*i1dt (1)其中u1为开关频率的交流激励源在串联的第一绕组和...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈庆彬，郑端端，陈为，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：福建;35