一种应用于谐波条件下的隔离变压器等效负载测试方法技术

本发明专利技术涉及变压器技术领域，具体涉及一种应用于谐波条件下的隔离变压器等效负载测试方法，包括以下步骤：步骤A：测得变压器产品绕组的直流电阻RDC，算出直流电阻损耗PDC；步骤B：测得在频率f1与频率fx下的产品各自负载损耗P1与Px，并分解出绕组涡流损耗Pwe1与结构件杂散损耗Pse1；步骤C：计算绕组总涡流损耗Pwe、结构件总杂散损耗Pse以及总损耗PN；步骤D：计算过载电流倍数IN；步骤E：测得产品的绕组等效温升。本发明专利技术相对UL1561标准而言，更加合理的定义了谐波变压器等效负载测试方法，避免将产品结构件中的结构件总杂散损耗Pse混入至绕组中去，致使产品等效损耗虚高而被过渡测试的现象。

A Method for Measuring the Equivalent Load of Isolated Transformer under Harmonic Conditions

【技术实现步骤摘要】
一种应用于谐波条件下的隔离变压器等效负载测试方法
本专利技术涉及变压器
，具体涉及一种应用于谐波条件下的隔离变压器等效负载测试方法。
技术介绍
当前，随着电力电子技术的飞速发展，越来越多的非线性负载被应用到各个领域。由于其非线性特性，降低了设备的电磁兼容性能，网侧输入电流发生严重畸变，并产生大量的谐波释放到电网或前端设备中去，给电网及其它用电设备带来了危害。存在于电网中的各种谐波电压或者非线性负载均会在其前端的变压器线圈中产生附加谐波损耗，当这些谐波损耗足够大时会导致变压器的温度升高，甚至超过其允许运行温度，不仅降低了变压器的使用寿命，也可能导致变压器在短时间内烧毁。近年来，国外一些机构(例如UL)针对带非线性负载的变压器提出了K-Rated变压器的概念，即K系数变压器。根据负载电流中谐波含量的大小，引入K系数，定义K＝(∑Ih2×h2)/(∑Ih2)，其中h及Ih为各次谐波次数和该次谐波有效值(不包含基波)。K值越大，表明负载电流谐波含量越高,典型值有K＝1、K＝4、K＝9、K＝13、K＝20、K＝30等。由于K系数变压器的谐波含量从Hz到KHz，变化无穷，是很难找到完全相同的谐波负载来测试产品的。目前针对K系数变压器的测试业内或认证机构均采用UL1561标准，现将UL1561标准的测试方法摘要如下：第1步：测得产品绕组直流电阻RDC，根据I2RDC算出直阻损耗PDC；第2步：测得产品绕组在基波(例如50Hz)下的负载损耗PAC(短路法)；第3步：计算预估稳定温度下的绕组温度系数TC；Tc＝(Ts+Tk)/(Tm+Tk)；Ts:预估变压器绕组稳定温度(℃)；Tm:测试时的环境温度(℃)；Tk:铜234.5℃，铝225℃；第4步：计算假定的额定条件绕组每单位涡流损耗PEC(每单位额定负载的I2R损耗)；当容量≤300KVA时：PEC＝(PAC-PDC)/(PDC×Tc2)；当容量＞300KVA时：PEC＝C×(PAC-PDC)/(PDC-I×Tc2)；PDC-I为变压器内绕组的直流电阻损耗，当匝数比大于4:1或者有一个以上的绕组额定电流大于1000A时C＝0.7，其他情况下C＝0.6。第5步：计算K系数谐波下绕组等效总负载损耗PLL；PLL＝PDC×(1+K×PEC)×Tc；在测量等效温升的实验中，维持总损耗PLL不变，一般采用短路法测试，最终得到产品的等效温升。按照上面介绍的UL1561标准的等效负载测试方法，在第4步中有两点值得商榷：其一，为什么容量取300KVA为分界点；且当容量＞300KVA时在其公式的分母中，PDC-I取变压器内绕组的直流电阻损耗又是为何，内绕组的直流电阻与产品的用途及其设计师思路密切相关，可大亦可小是没有定数的，当分母变化不定时其结果也是变化不定的；当匝数比大于4:1或者有一个以上的绕组额定电流大于1000A时C＝0.7，其他情况下C＝0.6，这些系数都缺乏科学依据，没有说服力，并且测试的结果偏差很大。其二，在计算每单位涡流损耗PEC采用的是PAC-PDC，即额定条件下的负载损耗减直阻损耗。而变压器负载损耗PAC的计算公式如下：PAC＝PDC+Pwe1+Pse1；PDC：产品绕组的直阻损耗(I2RDC)；Pwe1：产品绕组涡流损耗；Pse1：产品结构件杂散损耗；不难理解，在UL1561标准中，绕组每单位涡流损耗PEC实际上是绕组涡流损耗Pwe1与结构件杂散损耗Pse1之和，应称之为变压器绕组每单位附加损耗更为贴切。见下式：PEC＝(Pwe1+Pse1)/(PDC×Tc2)；接下来在UL1561标准第5步中，直接将每单位涡流损耗PEC乘以K值，按第5步的公式计算得出K系数谐波下绕组等效总负载损耗PLL。不难看出，UL1561标准将结构件中的杂散损耗Pse1代入了绕组中去了，最终的结果就是产品绕组等效损耗虚高而被过度测试；换言之，要满足UL1561标准，就需要做比用户所需情况下更大容量的产品，需要更多的投资、占用更多的空间，而实际上这不是用户所需要的。因此，现有测试方法有待修正。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术中的上述不足，提供了一种应用于谐波条件下的隔离变压器等效负载测试方法。本专利技术的目的通过以下技术方案实现：一种应用于谐波条件下的隔离变压器等效负载测试方法，包括以下步骤：步骤A：在常温下测得变压器产品绕组的直流电阻RDC，然后算出直流电阻损耗PDC；步骤B：测得在频率f1与频率fx下的产品各自负载损耗P1与Px，并分解出绕组涡流损耗Pwe1与结构件杂散损耗Pse1；步骤C：将Pwe1、Pse1代入谐波频谱计算得出谐波下的绕组总涡流损耗Pwe、结构件总杂散损耗Pse以及总损耗PN；步骤D：根据直流电阻损耗PDC、绕组总涡流损耗Pwe计算得出额定谐波负载下等效为工频时的过载电流倍数IN；步骤E：模拟测得产品在相应谐波下的绕组等效温升。本专利技术进一步设置为，在步骤B中，通过如下公式计算出P1与Px：P1＝PDC+Pwe1+Pse1；PX＝PDC+Pwe1×(fX/f1)2+Pse1×(fX/f1)0.8；由上两式联立解出Pwe1、Pse1。本专利技术进一步设置为，在步骤C中，通过如下公式计算绕组总涡流损耗Pwe、结构件总杂散损耗Pse以及总损耗PN：PN＝PDC+PWe+PSe；其中，Ix为频率fx下产品的谐波电流。本专利技术进一步设置为，在步骤D中，包括以下步骤：d1：根据公式Tc＝(Ts+Tk)/(Tm+Tk)计算预估稳定温度下的绕组温度系数TC；其中Ts为预估变压器绕组稳定温度；Tm为测试时的实质环境温度；Tk为介质的温度常数；d2：根据下列公式计算额定谐波负载下等效为工频时的过载电流倍数IN：本专利技术进一步设置为，在步骤d2中，铜的温度常数为234.5℃，铝的温度常数为225℃。本专利技术进一步设置为，在步骤E中采用短路法在工频条件下，将被试验变压器绕组施加IN倍额定电流，模拟测得产品在相应谐波下的绕组等效温升。本专利技术进一步设置为，在步骤B中，取fx≥3f1。使得所计算结果具有相当高的精度。本专利技术的有益效果：本专利技术相对UL1561标准而言，更加合理的定义了谐波变压器等效负载测试方法，避免将产品结构件中的结构件总杂散损耗Pse混入至绕组中去，致使产品等效损耗虚高而被过渡测试的现象。附图说明利用附图对专利技术作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本专利技术的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。图1是本专利技术的原理图。具体实施方式结合以下实施例对本专利技术作进一步描述。由图1知；本实施例所述的一种应用于谐波条件下的隔离变压器等效负载测试方法，包括以下步骤：步骤A：在常温下测得变压器产品绕组的直流电阻RDC，然后算出直流电阻损耗PDC；步骤B：测得在频率f1与频率fx下的产品各自负载损耗P1与Px，并分解出绕组涡流损耗Pwe1与结构件杂散损耗Pse1；步骤C：将Pwe1、Pse1代入谐波频谱计算得出谐波下的绕组总涡流损耗Pwe、结构件总杂散损耗Pse以及总损耗PN；步骤D：根据直流电阻损耗PDC、绕组总涡流损耗Pwe计算得出额定谐波负载下等效为工频时的过载电流倍数IN；步骤E：模拟测得产品在相应谐波下的绕组等效温升。本专利技术相对本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种应用于谐波条件下的隔离变压器等效负载测试方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤A：在常温下测得变压器产品绕组的直流电阻RDC，然后算出直流电阻损耗PDC；步骤B：测得在频率f1与频率fx下的产品各自负载损耗P1与Px，并分解出绕组涡流损耗Pwe1与结构件杂散损耗Pse1；步骤C：将Pwe1、Pse1代入谐波频谱计算得出谐波下的绕组总涡流损耗Pwe、结构件总杂散损耗Pse以及总损耗PN；步骤D：根据直流电阻损耗PDC、绕组总涡流损耗Pwe计算得出额定谐波负载下等效为工频时的过载电流倍数IN；步骤E：模拟测得产品在相应谐波下的绕组等效温升。

【技术特征摘要】
1.一种应用于谐波条件下的隔离变压器等效负载测试方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤A：在常温下测得变压器产品绕组的直流电阻RDC，然后算出直流电阻损耗PDC；步骤B：测得在频率f1与频率fx下的产品各自负载损耗P1与Px，并分解出绕组涡流损耗Pwe1与结构件杂散损耗Pse1；步骤C：将Pwe1、Pse1代入谐波频谱计算得出谐波下的绕组总涡流损耗Pwe、结构件总杂散损耗Pse以及总损耗PN；步骤D：根据直流电阻损耗PDC、绕组总涡流损耗Pwe计算得出额定谐波负载下等效为工频时的过载电流倍数IN；步骤E：模拟测得产品在相应谐波下的绕组等效温升。2.根据权利要求1所述的一种应用于谐波条件下的隔离变压器等效负载测试方法，其特征在于：在步骤B中，通过如下公式计算出P1与Px：P1＝PDC+Pwe1+Pse1；PX＝PDC+Pwe1×(fX/f1)2+Pse1×(fX/f1)0.8；由上两式联立解出Pwe1、Pse1。3.根据权利要求1所述的一种应用于谐波条件下的隔离变压器等效负载测试方法，其特征在于：在步骤C中，通过如下公式计算绕组...

【专利技术属性】
技术研发人员：冉瑞刚，叶立斌，李经伟，
申请(专利权)人：福建省大岩电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35