[发明专利]低频变频电源测量铁磁元件伏安特性的试验方法和补偿计算方法

摘要

低频变频电源测量铁磁元件伏安特性的试验方法和补偿计算方法，本发明方法对铁磁元件的等效模型进行了深入分析，采用变频电源进行试验，测量低频率下的损耗功率P、电压U、励磁电流I_ex、绕组直阻R_ct，并推导出一组补偿计算公式，对铁损、直流电阻的影响进行补偿，使低频试验数据经补偿计算后与工频实测结果具有良好的一致性。本发明能够大幅降低试验电压及所需的试验设备容量，弥补工频试验的不足，并能有效消除对铁芯损耗、绕组直流电阻等因素的影响。

主权项

1、低频变频电源测量铁磁元件伏安特性的试验方法和补偿计算方法，其特征是：(1)建立了低频电源测量铁磁元件伏安特性的一种数学模型，这一模型将铁磁元件的电磁关系用一个电路表达，该电路由铁芯主感抗jωL_m、铁芯涡流损耗等效电阻R_E、铁芯磁滞损耗等效电阻R_H的并联阻抗和绕组直流电阻R_ct串联组成；I_E是铁芯涡流损耗的等效电流，I_H是铁芯磁滞损耗的等效电流，I_m是通过主感抗的感性电流，U是试验时施加于绕组上的端电压，I_ex是励磁电流；这一模型忽略了绕组漏抗，充分考虑了绕组直流电阻、铁芯磁滞损耗、涡流损耗的影响，在该电路上建立的数学模型其计算方程式为：U`=U`Rct+E`+I`exRct+I`ex(RE//RH//jωLm);]]>(2)在低频率下测量有功功率P、电压U、励磁电流I_ex、绕组直阻R_ct；计算绕组直阻的压降URct＝I_exR_cy，通过功率三角形，计算运用三角函数中的余弦定理计算绕组感应电势E；用感应电势按公式E’＝Ef_n/f_x进行频率换算，能够消除绕组直流电阻对低频试验结果的影响；(3)试验时采用变频电源，至少在两个不同频率下测量两个点的功率、电压和励磁电流，并按计算绕组感应电势，根据公式P_铁损＝(K_E+K_H/f)E²列立两个独立方程式，式中f为试验时的电源频率，解析该方程组得到两个比例常数K_E、K_H，这两个常数决定了不同频率和感应电势下铁磁元件的铁损；(4)运用公式E’＝Ef_n/f_x计算出额定频率下的绕组感应电势E’，E是试验频率下的绕组感应电势，f_x是实测频率，单位Hz，f_n是额定频率，单位Hz；(5)运用公式计算得到低频率下励磁电流的阻性分量和感性分量，分别是I_p、I_m；(6)运用公式Ip,=(KEfn+KH)E/fx,Iex,=Im2+Ip′2]]>计算得到额定频率下的励磁电流I_ex’；(7)运用公式U,=E,2+(RctIex,)2]]>计算得到额定频率下的绕组端电压U’；可见低频下测得的有功功率P、电压U、励磁电流I_ex，可根据上述方法换算得到额定频率下的绕组端电压、励磁电流，分别为：U,=E,2+(RctIex,)2;]]>Iex,=Im2+Ip,2;]]>采用上述试验方法和补偿计算公式，能够对低频试验中铁磁元件的铁损、直流电阻的影响进行补偿，使低频试验数据经补偿计算后与工频即50Hz或60Hz实测结果具有良好的一致性。