电感值线性度测量装置及方法与流程

本发明涉及电抗器及其检测，尤其涉及一种电感值线性度测量装置及方法。

背景技术：

1、电抗器铁芯材料的饱和特性导致其需要在大电流条件下进行电感值线性度测量，以考核产品的电感值线性度是否满足使用要求。工业变频器中使用的三相功率电抗器通常要求在2-3倍额定电流时，电抗器的电感值仍不低于90％。

2、目前三相功率电抗器的线性度测量主要有以下方法：(1)伏安法，即利用三相交流电压源对电抗器进行加载实验，通过测量流过电抗器的电流和电抗器两端的电压，使用公式l＝(u-rl*i)/2*pi*f计算得到电抗器每相等效电感值。但是，由于这种方法测试设备容量受限制，输出电流受到限值，无法完成大功率电抗器的测试，无法考核电抗器在大电流下的线性度，同时设备体积大无法移动，使用受限。(2)脉冲放电法，即给电容c进行充电，某一时刻导通可控开关q1，当检测到流过电抗器的电流达到预定值后，关断q1，此时得到电压u和电流的di/dt，即可计算电感值。这种方法解决了伏安法无法提供大电流的问题，利用电流变化率和电压值可以获得在较大电流范围内的动态电感值，在单相电感测试中非常适用。但要想精确测量三相电抗器的电感值，必须考虑互感的影响，需要给三相同时施加相同的电压电流激励，例如1500a额定电流的三相电抗器，以2倍额定电流进行考核，则每相需要3000a的电流峰值，总共三相需要9000a的电流峰值。目前基于此方法的最大规格的测试设备在进行三相电抗器电感值测量时，最多只能提供2350a每相的电流值，无法满足要求，且实际大功率电抗器尺寸较大，测试设备的特殊定制检测线缆使用受限。如果定制符合要求的脉冲放电测试设备，则成本高昂无法接受。脉冲发电需要采集脉冲电流和电压，检测回路容易受到干扰，杂散参数对实验结果有很大影响。

3、因此，大功率电抗器的电感值的线性度存在测量困难、成本高、测量精度差的问题。

技术实现思路

1、鉴于此，本公开提供了一种电感值线性度测量装置及方法，可以对电抗器在宽电流范围内的线性度进行有效测量，测量精度得到显著提升，能够克服传统测量方法的部分缺点。

2、本公开的第一方面提供了一种电感值线性度测量装置，所述装置包括：

3、单相交流电压源，其配置有频率和幅值调整单元且所述单相交流电压源的第一输出端、第二输出端对应地耦接至第一节点、第二节点；

4、电容器单元，其并联耦接在所述第一节点和所述第二节点之间；

5、用以检测所述第一节点与所述第二节点之间的电压信号的电压检测单元；

6、用以检测所述第一节点与第三节点之间的电流信号的电流检测单元，所述第三节点与所述第二节点之间适于接入待测电抗器。

7、在一种可能的实现方式中，所述装置包括n个所述第三节点，n为大于或等于1的整数；

8、所述电流检测单元还被配置为接通所述第一节点与n个所述第三节点中的指定第三节点之间的通路以检测所述第一节点与该指定第三节点之间的电流信号。

9、本公开的第二方面提供了一种电感值线性度测量装置，所述装置包括：

10、单相交流电压源，其配置有频率和幅值调整单元且所述单相交流电压源的第一输出端、第二输出端对应地耦接至第一节点、第二节点；

11、电容器单元，其并联耦接在所述第一节点和所述第二节点之间；

12、用以检测所述第一节点与所述第二节点之间的电压信号的电压检测单元；

13、电流检测单元，其被配置为检测第一节点与m个第三节点中指定第三节点之间的电流信号，其中每个第三节点与所述第二节点之间适于对应的接入待测m相电抗器中每相电抗器，m为大于1的整数。

14、在一种可能的实现方式中，所述电容器单元为并联的k个电容器，k为大于或等于1的整数。

15、本公开的第三方面提供了一种电感值线性度测量方法，所述方法基于第一方面所述的装置实现；所述方法包括：

16、将待测电抗器串联耦接在所述第三节点与所述第二节点之间；

17、从预设谐振频率和预设电压幅值开始，通过所述频率和幅值调整单元调整所述单相交流电压源输出的电压信号的频率和/或电压幅值，直至当所述电压检测单元检测的电压信号和所述电流检测单元检测的电流信号的相位相同且所述电流信号的电流幅值达到预期考核电流值时，记录当前调整的所述频率；

18、根据记录的所述频率计算所述待测电抗器的电感值；

19、比较所述待测电抗器的电感值和标称电感值，根据比较结果判断该待测电抗器的电感值在所述预期考核电流值下的电感值线性度情况。

20、在一种可能的实现方式中，所述将待测电抗器串联耦接在所述第三节点与所述第二节点之间之前，还包括：

21、预先估算单相交流电压源待输出的使得待测电抗器与所述电容器单元发生谐振的预设谐振频率和使得流经所述待测电抗器的最大电流值达到预期考核电流值的预设电压幅值以及与所述预设谐振频率和所述预设电压幅值相匹配的所述电容器单元的电容值。

22、在一种可能的实现方式中，所述从预设谐振频率和预设电压幅值开始，通过所述频率和幅值调整单元调整所述单相交流电压源输出的电压信号的频率和/或电压幅值，直至当所述电压检测单元检测的电压信号和所述电流检测单元检测的电流信号的相位相同且所述电流信号的电流幅值达到预期考核电流值时，记录当前调整的所述频率，进一步包括：

23、从预设谐振频率和预设电压幅值开始，在包含所述预设谐振频率的预定区间内通过所述频率和幅值调整单元以调大和/或调小的方式调整所述单相交流电压源输出的电压信号的频率直至当所述电压检测单元检测的电压信号和所述电流检测单元检测的电流信号的相位相同时停止调整；

24、在包含所述预设电压幅值的预定区间内通过所述频率和幅值调整单元以调大和/或调小的方式调整所述单相交流电压源输出的电压信号的电压幅值直至所述电流信号的电流幅值达到预期考核电流值时停止调整，记录当前调整的所述频率。

25、本公开的第四方面提供了一种电感值线性度测量方法，所述方法基于第二方面所述的装置实现；所述方法包括：

26、将待测m相电抗器中每相电抗器依次对应的耦接在每个第三节点与所述第二节点之间；

27、对于所述每相电抗器，执行以下操作：

28、从预设谐振频率和所述预设电压幅值开始，通过所述频率和幅值调整单元调整所述单相交流电压源输出的电压信号的频率和/或电压幅值，直至当所述电压检测单元检测的电压信号和所述电流检测单元检测的电流信号的相位相同且所述电流信号的电流幅值达到预期考核电流值时，记录当前调整的所述频率；

29、根据记录的所述频率计算该相电抗器的电感值；

30、比较该相电抗器的电感值和标称电感值，根据比较结果判断该相电抗器的电感值在所述预期考核电流值下的电感值线性度情况。

31、在一种可能的实现方式中，所述将待测m相电抗器中每相电抗器依次对应的耦接在每个第三节点与所述第二节点之间之前，还包括：

32、预先估算单相交流电压源待输出的使得所述每相电抗器与所述电容器单元发生谐振的预设谐振频率和使得流经所述每相电抗器的最大电流值达到预期考核电流值的预设电压幅值以及与所述预设谐振频率和所述预设电压幅值相匹配的所述电容器单元的电容值。

33、在一种可能的实现方式中，所述从预设谐振频率和预设电压幅值开始，通过所述频率和幅值调整单元调整所述单相交流电压源输出的电压信号的频率和/或电压幅值，直至当所述电压检测单元检测的电压信号和所述电流检测单元检测的电流信号的相位相同且所述电流信号的电流幅值达到预期考核电流值时，记录当前调整的所述频率，进一步包括：

34、从预设谐振频率和预设电压幅值开始，在包含所述预设谐振频率的预定区间内通过所述频率和幅值调整单元以调大和/或调小的方式调整所述单相交流电压源输出的电压信号的频率直至当所述电压检测单元检测的电压信号和所述电流检测单元检测的电流信号的相位相同时停止调整；

35、在包含所述预设电压幅值的预定区间内通过所述频率和幅值调整单元以调大和/或调小的方式调整所述单相交流电压源输出的电压信号的电压幅值直至所述电流信号的电流幅值达到预期考核电流值时停止调整，记录当前调整的所述频率。

36、在本技术的实施例可以完成电抗器(特别是大功率三相铁芯电抗器)在大电流工况下的线性度测量，得到精确结果。与现有技术相比，至少包括以下优点：(1)成本低。测试过程中所需要的电源设备只需要提供很小的输入功率，来补充由于电抗器和电容器的欧姆电阻所造成的的有功功率损耗。由于谐振频率选择灵活，电源设备可以输出低电压即可以完成测试。同时由于选择低谐振频率，对电源的频率输出要求也大大降低，同时对电流检测设备也没有特殊要求，常规检测设备即可以满足要求。(2)精度高。所述测试方法，属于类似于工频的测试条件，可以不考虑脉冲电压和电流测量中的寄生参数影响，测量准确。同时，电抗器和电容器的制造引入的寄生参数也可以在测量中被忽略。(3)平台化。测试装置适用性广，可以满足多种功率等级，多种电感值的线性度测试。