專利名稱：基于旁通磁路式的變壓器鐵芯偏磁在線檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬變壓器技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于旁通磁路式的變壓器鐵芯偏磁在線檢 測方法。
背景技術(shù)：
與小功率開關(guān)變換器相比，大功率開關(guān)變換器的技術(shù)含量高、市場化程度低和節(jié)能效 果明顯，具有更高的市場經(jīng)濟(jì)價(jià)值。反激式變換器主要用于小功率變換器的設(shè)計(jì)，大功率 變換器的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)主要用正激式變換器。廣義而論，正激式變換器的基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有 單端正激、雙端正激、半橋、全橋和推挽，其中全橋變換器具有輸出功率最大的潛能。高 頻變壓器在正激式變換器中擔(dān)負(fù)著能量傳遞、電氣隔離和負(fù)載匹配的作用，是變換器中的 一種極其重要而又比較復(fù)雜的磁電耦合非線性器件。與其它種類變換器如反激式變換器不 同的是，正激式變換器必須單獨(dú)設(shè)計(jì)高頻變壓器的磁復(fù)位系統(tǒng)一及時(shí)檢測和控制變壓器的 偏磁狀態(tài)，以免高頻變壓器鐵芯飽和而損壞變換器。
現(xiàn)有技術(shù)中， 一般用差值法來檢測勵磁電流的大小，從而判斷變壓器的偏磁狀態(tài)。運(yùn) 用的數(shù)學(xué)模型是工頻變壓器的經(jīng)典T型等值電路模型(附圖l所示)，運(yùn)算公式為
n
式中L為勵磁電流，L為初級回路電流，12為次級回路電流，n為初次級繞組匝數(shù)比。
該方法包含兩個(gè)基本環(huán)節(jié)其一、用兩組電流傳感器分別檢測變壓器的初級與次級回
路電流，并且電流傳感器的數(shù)量隨變壓器繞組數(shù)目的增加，而線性增加；其二、用運(yùn)算電
路對所獲取兩電流進(jìn)行如(1)式所示運(yùn)算，得到勵磁電流值。
它的缺點(diǎn)主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面 一是對高頻變壓器來講，變壓器中的各繞組之間的電 流關(guān)系，不再遵守低頻運(yùn)行模式下的規(guī)律(見附圖l，附圖2，其中I^一次繞組內(nèi)部電阻； X,廣次繞組漏電抗；R' 2折算至原邊二次繞組內(nèi)部電阻,X' ^f算至原邊二次繞組漏電抗； R/激磁回路等值電阻；Xm激磁電抗；L變壓器一次繞組電流；I' 2折算至原邊二次繞組電 流；L激磁電流；仏一次繞組電壓；U， 2折算至原邊二次繞組電壓。d 、 C2 、 (^為分布電 容。)。所以用該方法測出的高頻變壓器的勵磁電流中，實(shí)際上還包含了流過分布電容的電 流(見附圖3，其中Ceq等效集中電容；Ic等效集中電容電流。)。而正激式變換器的變壓器 勵磁電流不到總額定電流的5%，因而測量精度易受到流過分布電容的電流影響；二是隨著變換器輸出路數(shù)的增加，電流檢測點(diǎn)也需要線性增長，相應(yīng)的運(yùn)算電路需要重新設(shè)計(jì)，這 導(dǎo)致系統(tǒng)的制作成本和系統(tǒng)的分析和實(shí)現(xiàn)增加困難。此外，因?yàn)殡娏鞑蓸狱c(diǎn)是分布在變壓 器各繞組上，對安規(guī)的設(shè)計(jì)和具體信號的綜合、處理，增加了新的難度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種基于旁通磁路式，且無須運(yùn)算電路的變壓器鐵 芯偏磁狀態(tài)在線檢測方法，其利用霍爾元件對旁通磁路氣隙中的磁通直接進(jìn)行檢測，檢測 到信號用于變壓器鐵芯磁復(fù)位的功能實(shí)現(xiàn)中。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是提供基于旁通磁路式的變壓器鐵芯偏磁 在線檢測方法，包括變壓器和霍爾檢測元件，其特征在于，所述的在線檢測方法包括下列 步驟
(1) 在變壓器的主磁路的任意外側(cè)面上，附加一個(gè)帶有氣隙的旁通磁路；
(2) 將霍爾檢測元件置于旁通磁路的氣隙中，利用霍爾元件對該氣隙中的磁通進(jìn)行 檢測；
(3) 霍爾檢測元件中的傳感器施以控制信號，即給霍爾元件Vcc引腳施加控制信號，
所得的氣隙磁通信號轉(zhuǎn)化為電壓信號輸出至Out引腳；
(4) 步驟(3)檢測到信號用于變壓器鐵芯偏磁的檢測和磁復(fù)位功能的實(shí)現(xiàn)。 所述的變壓器為EE型、EI型、EP型、EET型、EER型、R型、RM型、UU型、K
型、OC型、BP型、PQ型、SA型、UU型。
本發(fā)明直接測量磁性材料本身的磁場運(yùn)行狀態(tài)，檢測點(diǎn)只有一個(gè)，與變壓器繞組數(shù)目 無關(guān)，加上該方法中間處理環(huán)節(jié)少，故而該偏磁檢測方法具有檢測精度高、檢測速度快、 通用性強(qiáng)、易于使用的優(yōu)點(diǎn)。


圖1為工頻變壓器的經(jīng)典T型等值電路模型。
圖2示出高頻變壓器梯形結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)等值電路模型。
圖3示出等效集中電容的高頻變壓器梯形結(jié)構(gòu)等值電路網(wǎng)絡(luò)模型。
圖4示出基于旁通磁路的EE型變壓器鐵芯偏磁狀態(tài)檢測實(shí)施例圖。
其中①繞組線圈；②變壓器鐵芯；③霍爾檢測元件；④虛線框?yàn)榕酝ù怕?；⑤檢測氣隙
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù) 人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限
定的范圍。
對正激式變換器變壓器鐵芯偏磁，在變壓器的主磁路上，附加一個(gè)帶有氣隙的旁通磁 路，置霍爾檢測元件于該氣隙中，利用霍爾元件對該氣隙中的磁通進(jìn)行檢測。當(dāng)霍爾傳感 器(見附圖4)施以控制信號時(shí)，即給霍爾元件Vcc引腳施加控制信號，該檢測裝置把檢 測所得的氣隙磁通信號轉(zhuǎn)化為電壓信號輸出至Out引腳，檢測到信號可用于變壓器鐵芯偏 磁的檢測和進(jìn)一步的磁復(fù)位功能的實(shí)現(xiàn)中。
下面以在線監(jiān)測基于旁通磁路的EE型變壓器鐵芯偏磁狀態(tài)檢測裝置為例，敘述具體實(shí) 施要領(lǐng)，附圖4為其實(shí)施例圖。該方法同樣適用于其它型式如EI、 U、 PQ、 RM的變壓器鐵 芯偏磁的檢測。
一. 設(shè)計(jì)帶有氣隙的旁通磁路。通過有限元數(shù)值計(jì)算方法，離線計(jì)算確定主磁路磁通 與旁通磁路氣隙磁通的數(shù)量關(guān)系。
二. 根據(jù)計(jì)算所得數(shù)據(jù)，設(shè)置變壓器鐵芯磁復(fù)位門限值。
三. 電氣連接實(shí)施中，放置霍爾元件于檢測氣隙中，Vcc引腳施加控制信號。
四. 霍爾傳感器輸出信號由Out引腳輸出至變壓器鐵芯磁復(fù)位的功能實(shí)現(xiàn)中。
權(quán)利要求
1.一種基于旁通磁路式的變壓器鐵芯偏磁在線檢測方法，包括變壓器和霍爾檢測元件，其特征在于，所述的在線檢測方法包括下列步驟(1)在變壓器的主磁路的任意外側(cè)面上，附加一個(gè)帶有氣隙的旁通磁路；(2)將霍爾檢測元件置于旁通磁路的氣隙中，利用霍爾元件對該氣隙中的磁通進(jìn)行檢測；(3)霍爾檢測元件中的傳感器施以控制信號，即給霍爾元件Vcc引腳施加控制信號，所得的氣隙磁通信號轉(zhuǎn)化為電壓信號輸出至Out引腳；(4)步驟(3)檢測到信號用于變壓器鐵芯偏磁的檢測和磁復(fù)位功能的實(shí)現(xiàn)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于旁通磁路式的變壓器鐵芯偏磁在線檢測方法，其特征 在于所述的變壓器為EE型、EI型、EP型、EET型、EER型、R型、RM型、UU 型、K型、OC型、BP型、PQ型、SA型、UU型。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于旁通磁路式的變壓器鐵芯偏磁在線檢測方法，包括變壓器和霍爾檢測元件，該方法在變壓器鐵芯的主磁路上，串聯(lián)一個(gè)帶有氣隙的旁通磁路。變換器運(yùn)行時(shí)，利用霍爾元件對該氣隙中的磁通進(jìn)行檢測，通過檢測氣隙磁通來識別主磁通的工作狀況，并把檢測到信號用于變壓器鐵芯磁復(fù)位的功能實(shí)現(xiàn)中。本發(fā)明直接測量磁性材料本身的磁場運(yùn)行狀態(tài)，檢測點(diǎn)只有一個(gè)，與變壓器繞組數(shù)目無關(guān)，加上該方法中間處理環(huán)節(jié)少，故而該偏磁檢測方法具有檢測精度高、檢測速度快、通用性強(qiáng)、易于使用的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號G01R33/07GK101515027SQ20091004860
公開日2009年8月26日 申請日期2009年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月31日
發(fā)明者張楨陽, 方建安, 毛立民, 焦慶堂, 革 陳, 陳家新 申請人:東華大學(xué)