激勵條件可控的變壓器疊片鐵心磁性能試驗方法及平臺的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種激勵條件可控的變壓器疊片鐵心磁性能試驗方法及平臺，屬于疊片鐵心材料磁性能測試領域。本發明包括調壓器（1）、可編程變頻器（2）、LC濾波器（5）、產品級變壓器鐵心疊片模型（6）以及功率分析儀（9）。由計算機控制可編程變頻器輸出所需要的等幅不等寬的脈沖電壓，該脈沖電壓經LC濾波后得到所需的任意電壓波形，將濾波后的波形作為產品級變壓器鐵心疊片模型的激勵電壓進行試驗。若要產生PWM激勵條件，可將LC濾波模塊去除后，直接由逆變器為疊片鐵心模型供電。本發明可模擬變壓器鐵心的實際運行工況，產生可以人為控制的諧波、偏磁以及PWM等任意電壓激勵條件，可實現任意給定激勵條件下疊片鐵心磁場以及損耗特性的測量。
【專利說明】激勵條件可控的變壓器疊片鐵心磁性能試驗方法及平臺
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種激勵條件可控的變壓器疊片鐵心磁性能試驗方法及平臺，屬于 疊片鐵心材料磁性能測試領域。
【背景技術】
[0002] 隨著輸變電行業以及工業發展的需求，使得變壓器的實際工作條件發生了變化。 變壓器的鐵心并不總是工作在正弦電壓激勵條件下，常常工作在諧波、偏磁以及PWM等非 正弦激勵條件下。傳統的硅鋼片磁性能測試方法，如愛潑斯坦方圈法、單片測量法等，都是 在規定的標準正弦激勵條件下測得，其性能數據并不能真實地反映實際工作條件下變壓器 鐵心疊片材料的真實性能。除此之外，愛潑斯坦方圈法在測試時，被測樣片以雙搭接方式連 接，而實際變壓器的鐵心則采用步進搭接的方式連接。連接方式的差異也將造成標準測試 方法測得的硅鋼疊片的磁性能有別于實際變壓器疊片鐵心的真實特性。
【發明內容】
[0003] 本發明目的是提供一種激勵條件可控的疊片鐵心磁性能試驗方法及平臺，基于產 品級變壓器鐵心疊片模型，能夠模擬變壓器鐵心的實際運行工況，產生可以人為控制的諧 波、偏磁以及PWM等任意電壓激勵條件，可實現任意給定激勵條件下疊片鐵心磁場以及損 耗特性的測量。
[0004] 本發明技術方案是： 一種激勵條件可控的變壓器疊片鐵心磁性能試驗平臺，包括依次連接的調壓器、可編 程變頻器、LC濾波器、產品級變壓器鐵心疊片模型和功率分析儀；可編程變頻器包含整流 模塊和逆變模塊，產品級變壓器鐵心疊片模型包含鐵心模型勵磁線圈和鐵心模型測量線 圈；調壓器為可編程變頻器的輸入端口提供交流供電電壓，由計算機控制可編程變頻器輸 出所需要的等幅不等寬的脈沖電壓，該脈沖電壓經LC濾波器后得到所需的任意電壓波形 (偏磁或諧波)，將LC濾波器濾波后的波形作為產品級變壓器鐵心疊片模型的激勵電壓進行 試驗；若要產生PWM激勵條件，將LC濾波器去除后，直接由可編程變頻器為產品級變壓器鐵 心疊片模型供電。
[0005] -種激勵條件可控的變壓器疊片鐵心磁性能試驗方法，包含如下步驟： ① 首先搭建試驗平臺，依次連接的調壓器、可編程變頻器、LC濾波器、產品級變壓器鐵 心疊片模型和功率分析儀；可編程變頻器包含整流模塊和逆變模塊，產品級變壓器鐵心疊 片模型包含鐵心模型勵磁線圈和鐵心模型測量線圈； ② 由調壓器為可編程變頻器的輸入端口提供交流供電電壓，該交流電壓經過可編程變 頻器的整流模塊后得到相應的直流電壓； ③ 按照下面公式（1)在可編程變頻器中設置好希望輸出的任意電壓波形(V)，由計 算機控制可編程變頻器的逆變模塊輸出與所設定的電壓波形(V)相對應的等幅不等寬 的脈沖電壓，該脈沖電壓中除了含有希望輸出的電壓波形的諧波成分外，還含有較高的高 次諧波，次諧波是指高于希望輸出的電壓波形的諧波； 公式（1)表示為：
【權利要求】
1. 一種激勵條件可控的變壓器疊片鐵心磁性能試驗平臺，其特征在于：包括依次連接 的調壓器（1)、可編程變頻器（2)、LC濾波器（5)、產品級變壓器鐵心疊片模型（6)和功率分 析儀（9);可編程變頻器（2)包含整流模塊（3)和逆變模塊（4)，產品級變壓器鐵心疊片模型 (6)包含鐵心模型勵磁線圈（7)和鐵心模型測量線圈（8);調壓器為可編程變頻器的輸入端 口提供交流供電電壓，由計算機控制可編程變頻器輸出所需要的等幅不等寬的脈沖電壓， 該脈沖電壓經LC濾波器后得到所需的任意電壓波形，將LC濾波器濾波后的波形作為產品 級變壓器鐵心疊片模型的激勵電壓進行試驗；若要產生PWM激勵條件，將LC濾波器去除后， 直接由可編程變頻器為產品級變壓器鐵心疊片模型供電。
2. -種激勵條件可控的變壓器疊片鐵心磁性能試驗方法，其特征在于包含如下步驟： ① 首先搭建試驗平臺，依次連接的調壓器（1)、可編程變頻器（2)、LC濾波器（5)、產品 級變壓器鐵心疊片模型（6)和功率分析儀（9);可編程變頻器（2)包含整流模塊（3)和逆變 模塊（4)，產品級變壓器鐵心疊片模型（6)包含鐵心模型勵磁線圈（7)和鐵心模型測量線圈 (8)； ② 由調壓器為可編程變頻器的輸入端口提供交流供電電壓，該交流電壓經過可編程變 頻器的整流模塊（3)后得到相應的直流電壓； ③ 按照下面公式（1)在可編程變頻器中設置好希望輸出的任意電壓波形(V)，由計 算機控制可編程變頻器的逆變模塊輸出與所設定的電壓波形(V)相對應的等幅不等寬 的脈沖電壓，該脈沖電壓中除了含有希望輸出的電壓波形的諧波成分外，還含有較高的高 次諧波，次諧波是指高于希望輸出的電壓波形的諧波； 公式（1)表示為：
式中：化為直流電壓而為基波電壓幅值尤為諧波電壓幅值占基波的百分比；n為 諧波次數；4為諧波相位； ④ 采用LC濾波器（5)濾除可編程變頻器輸出中多余的高次諧波成分，即得到了希望輸 出的任意電壓波形，將該電壓波形作為產品級變壓器鐵心模型的勵磁電壓，加載到鐵心模 型勵磁線圈（7); ⑤ 采用精密功率分析儀（9)測量鐵心模型測量線圈（8)的感應電壓A (V)，測量鐵心模 型勵磁線圈(初級線圈）的勵磁電流/ (A)以及鐵心損耗； ⑥ 將測得的感應電壓萬（V)和勵磁電流J (A)代入下面計算公式（2)與（3)，得到鐵心 疊片模型的磁通密度A (T)與磁場強度"（A/m); 公式（2)與（3)表示為：
式中：N為測量線圈匝數；S為鐵心截面積；L為鐵心等效磁路長度； ⑦調整交流供電電壓幅值，重復步驟②③④⑤⑥，得到不同磁密幅值作用下疊片鐵心 的比損耗曲線。
【文檔編號】G01R33/12GK104360294SQ201410667792
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年11月20日 優先權日:2014年11月20日
【發明者】劉洋, 韓貴勝, 范亞娜, 劉濤, 聶京凱, 程志光 申請人:保定天威集團有限公司, 國網智能電網研究院