激励条件可控的变压器叠片铁心磁性能试验方法及平台的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种激励条件可控的变压器叠片铁心磁性能试验方法及平台，属于叠片铁心材料磁性能测试领域。本发明包括调压器（1）、可编程变频器（2）、LC滤波器（5）、产品级变压器铁心叠片模型（6）以及功率分析仪（9）。由计算机控制可编程变频器输出所需要的等幅不等宽的脉冲电压，该脉冲电压经LC滤波后得到所需的任意电压波形，将滤波后的波形作为产品级变压器铁心叠片模型的激励电压进行试验。若要产生PWM激励条件，可将LC滤波模块去除后，直接由逆变器为叠片铁心模型供电。本发明可模拟变压器铁心的实际运行工况，产生可以人为控制的谐波、偏磁以及PWM等任意电压激励条件，可实现任意给定激励条件下叠片铁心磁场以及损耗特性的测量。
【专利说明】激励条件可控的变压器叠片铁心磁性能试验方法及平台
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种激励条件可控的变压器叠片铁心磁性能试验方法及平台，属于 叠片铁心材料磁性能测试领域。
【背景技术】
[0002] 随着输变电行业以及工业发展的需求，使得变压器的实际工作条件发生了变化。 变压器的铁心并不总是工作在正弦电压激励条件下，常常工作在谐波、偏磁以及PWM等非 正弦激励条件下。传统的硅钢片磁性能测试方法，如爱泼斯坦方圈法、单片测量法等，都是 在规定的标准正弦激励条件下测得，其性能数据并不能真实地反映实际工作条件下变压器 铁心叠片材料的真实性能。除此之外，爱泼斯坦方圈法在测试时，被测样片以双搭接方式连 接，而实际变压器的铁心则采用步进搭接的方式连接。连接方式的差异也将造成标准测试 方法测得的硅钢叠片的磁性能有别于实际变压器叠片铁心的真实特性。
【发明内容】
[0003] 本发明目的是提供一种激励条件可控的叠片铁心磁性能试验方法及平台，基于产 品级变压器铁心叠片模型，能够模拟变压器铁心的实际运行工况，产生可以人为控制的谐 波、偏磁以及PWM等任意电压激励条件，可实现任意给定激励条件下叠片铁心磁场以及损 耗特性的测量。
[0004] 本发明技术方案是： 一种激励条件可控的变压器叠片铁心磁性能试验平台，包括依次连接的调压器、可编 程变频器、LC滤波器、产品级变压器铁心叠片模型和功率分析仪；可编程变频器包含整流 模块和逆变模块，产品级变压器铁心叠片模型包含铁心模型励磁线圈和铁心模型测量线 圈；调压器为可编程变频器的输入端口提供交流供电电压，由计算机控制可编程变频器输 出所需要的等幅不等宽的脉冲电压，该脉冲电压经LC滤波器后得到所需的任意电压波形 (偏磁或谐波)，将LC滤波器滤波后的波形作为产品级变压器铁心叠片模型的激励电压进行 试验；若要产生PWM激励条件，将LC滤波器去除后，直接由可编程变频器为产品级变压器铁 心叠片模型供电。
[0005] -种激励条件可控的变压器叠片铁心磁性能试验方法，包含如下步骤： ① 首先搭建试验平台，依次连接的调压器、可编程变频器、LC滤波器、产品级变压器铁 心叠片模型和功率分析仪；可编程变频器包含整流模块和逆变模块，产品级变压器铁心叠 片模型包含铁心模型励磁线圈和铁心模型测量线圈； ② 由调压器为可编程变频器的输入端口提供交流供电电压，该交流电压经过可编程变 频器的整流模块后得到相应的直流电压； ③ 按照下面公式（1)在可编程变频器中设置好希望输出的任意电压波形(V)，由计 算机控制可编程变频器的逆变模块输出与所设定的电压波形(V)相对应的等幅不等宽 的脉冲电压，该脉冲电压中除了含有希望输出的电压波形的谐波成分外，还含有较高的高 次谐波，次谐波是指高于希望输出的电压波形的谐波； 公式（1)表示为：
【权利要求】
1. 一种激励条件可控的变压器叠片铁心磁性能试验平台，其特征在于：包括依次连接 的调压器（1)、可编程变频器（2)、LC滤波器（5)、产品级变压器铁心叠片模型（6)和功率分 析仪（9);可编程变频器（2)包含整流模块（3)和逆变模块（4)，产品级变压器铁心叠片模型 (6)包含铁心模型励磁线圈（7)和铁心模型测量线圈（8);调压器为可编程变频器的输入端 口提供交流供电电压，由计算机控制可编程变频器输出所需要的等幅不等宽的脉冲电压， 该脉冲电压经LC滤波器后得到所需的任意电压波形，将LC滤波器滤波后的波形作为产品 级变压器铁心叠片模型的激励电压进行试验；若要产生PWM激励条件，将LC滤波器去除后， 直接由可编程变频器为产品级变压器铁心叠片模型供电。
2. -种激励条件可控的变压器叠片铁心磁性能试验方法，其特征在于包含如下步骤： ① 首先搭建试验平台，依次连接的调压器（1)、可编程变频器（2)、LC滤波器（5)、产品 级变压器铁心叠片模型（6)和功率分析仪（9);可编程变频器（2)包含整流模块（3)和逆变 模块（4)，产品级变压器铁心叠片模型（6)包含铁心模型励磁线圈（7)和铁心模型测量线圈 (8)； ② 由调压器为可编程变频器的输入端口提供交流供电电压，该交流电压经过可编程变 频器的整流模块（3)后得到相应的直流电压； ③ 按照下面公式（1)在可编程变频器中设置好希望输出的任意电压波形(V)，由计 算机控制可编程变频器的逆变模块输出与所设定的电压波形(V)相对应的等幅不等宽 的脉冲电压，该脉冲电压中除了含有希望输出的电压波形的谐波成分外，还含有较高的高 次谐波，次谐波是指高于希望输出的电压波形的谐波； 公式（1)表示为：
式中：化为直流电压而为基波电压幅值尤为谐波电压幅值占基波的百分比；n为 谐波次数；4为谐波相位； ④ 采用LC滤波器（5)滤除可编程变频器输出中多余的高次谐波成分，即得到了希望输 出的任意电压波形，将该电压波形作为产品级变压器铁心模型的励磁电压，加载到铁心模 型励磁线圈（7); ⑤ 采用精密功率分析仪（9)测量铁心模型测量线圈（8)的感应电压A (V)，测量铁心模 型励磁线圈(初级线圈）的励磁电流/ (A)以及铁心损耗； ⑥ 将测得的感应电压万（V)和励磁电流J (A)代入下面计算公式（2)与（3)，得到铁心 叠片模型的磁通密度A (T)与磁场强度"（A/m); 公式（2)与（3)表示为：
式中：N为测量线圈匝数；S为铁心截面积；L为铁心等效磁路长度； ⑦调整交流供电电压幅值，重复步骤②③④⑤⑥，得到不同磁密幅值作用下叠片铁心 的比损耗曲线。
【文档编号】G01R33/12GK104360294SQ201410667792
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2014年11月20日 优先权日:2014年11月20日
【发明者】刘洋, 韩贵胜, 范亚娜, 刘涛, 聂京凯, 程志光 申请人:保定天威集团有限公司, 国网智能电网研究院