專利名稱：一種直流換流閥飽和電抗器動(dòng)態(tài)電感的測(cè)試方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種動(dòng)態(tài)電感的測(cè)試方法，具體涉及一種直流換流閥飽和電抗器動(dòng)態(tài)電感的測(cè)試方法。
背景技術(shù)：
飽和電抗器是直流輸電換流閥中一種重要的保護(hù)元件，由鐵芯和線圈交鏈而成。換流閥開(kāi)通初期，飽和電抗器具有延緩電流上升率，保護(hù)晶閘管的作用，這個(gè)過(guò)程一般只有幾個(gè)微秒的時(shí)間，飽和電抗器在此過(guò)程中呈現(xiàn)為動(dòng)態(tài)電感。鐵芯和線圈交鏈構(gòu)成了飽和電抗器的動(dòng)態(tài)電感，記作Lm ;鐵芯在運(yùn)行中存在磁滯損耗和渦流損耗，的存在，飽和電抗器鐵芯兩端，隨著勵(lì)磁電流的攀升，鐵芯趨于飽和，此時(shí)鐵芯幾乎不發(fā)揮作用，飽和電抗器表現(xiàn)為僅由線圈繞制而成的線性電感，稱為空心電感，記 作Ltl ;線圈一般為鋁材料，具有一定的通態(tài)電阻，記作Rra ;鐵芯工作中會(huì)產(chǎn)生磁滯損耗和渦流損耗，用鐵芯電阻Rm表不；此外飽和電抗器端間還具有一定的雜散電容Cs。準(zhǔn)確獲知?jiǎng)討B(tài)電感，并在設(shè)計(jì)和生產(chǎn)環(huán)節(jié)對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化配置，才能確保飽和電抗器的保護(hù)性能。從動(dòng)態(tài)電感的物理定義可知，飽和電抗器的動(dòng)態(tài)性能主要由其兩端的電壓、電流特性決定，但在實(shí)際的物理實(shí)體中，鐵芯與線圈正交布置并固定裝配，線圈端口與外部電路連接，對(duì)于一臺(tái)成型的飽和電抗器很難再直接測(cè)試鐵芯性能。因此需要通過(guò)設(shè)置合理的試驗(yàn)條件和數(shù)學(xué)推導(dǎo)，將鐵芯端間物理量轉(zhuǎn)化為飽和電抗器端口物理量。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種直流換流閥飽和電抗器動(dòng)態(tài)電感的測(cè)試方法，該方法從動(dòng)態(tài)電感定義式出發(fā)，通過(guò)嚴(yán)格的測(cè)試和計(jì)算，將決定鐵芯動(dòng)態(tài)電感的電路特征測(cè)量轉(zhuǎn)化為電磁場(chǎng)參量，減少了計(jì)算復(fù)雜度和數(shù)值誤差；通過(guò)合理的物理假設(shè)，采用飽和電抗器端口參量表示動(dòng)態(tài)電感物理屬性，從而避免了對(duì)動(dòng)態(tài)電感兩端參數(shù)的直接測(cè)量，大大降低了試驗(yàn)復(fù)雜性；試驗(yàn)所需設(shè)備簡(jiǎn)單，常用，試驗(yàn)過(guò)程易于操作。本發(fā)明的目的是采用下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種直流換流閥飽和電抗器動(dòng)態(tài)電感的測(cè)試方法，其改進(jìn)之處在于，所述方法包括下述步驟A、搭建飽和電抗器的測(cè)試電路；B、測(cè)試飽和電抗器鐵芯動(dòng)態(tài)電感端電壓；C、對(duì)所述飽和電抗器施加低頻正弦穩(wěn)態(tài)激勵(lì)；D、測(cè)試所述鐵芯動(dòng)態(tài)電感支路電流；E、確定所述鐵芯動(dòng)態(tài)電感電磁參量；F、確定鐵芯動(dòng)感電感。優(yōu)選的，所述步驟A中，搭建飽和電抗器的測(cè)試電路包括通態(tài)電阻Reu、空心電感L。、鐵芯電阻Rm、動(dòng)態(tài)電感Lm和雜散電容C。；
所述鐵芯電阻Rm和動(dòng)態(tài)電感Lm并聯(lián)形成Rm-Lm模塊；所述通態(tài)電阻Reu、空心電感Ltl和Rm-Lm模塊依次串聯(lián)后和雜散電容C。并聯(lián)。優(yōu)選的，所述步驟B中，由飽和電抗器端電壓u得到鐵芯動(dòng)態(tài)電感端電壓em，所述鐵芯動(dòng)態(tài)電感端電壓61]1用下述①式表示em=u-Lf)^7- — /(.,,/①；
dt其中，u為飽和電抗器端口輸入電壓，簡(jiǎn)稱飽和電抗器端電壓；U為空心電感；Rcu為通態(tài)電阻；i為飽和電抗器端口輸入電流。優(yōu)選的，所述步驟C中，所述低頻正弦穩(wěn)態(tài)激勵(lì)由浪涌型式激勵(lì)源電磁暫態(tài)過(guò)程 中產(chǎn)生。優(yōu)選的，所述步驟D中，采用所述低頻正弦穩(wěn)態(tài)電壓源作為激勵(lì)源時(shí)，所述飽和電抗器端口輸入電流i與鐵芯電感支路電流im相等，由下述②式表示i ^ im ②。優(yōu)選的，所述步驟E中，所述鐵芯動(dòng)態(tài)電感電磁參量包括鐵芯磁鏈峰值Vm和鐵芯磁通密度Bm;經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn),確定所述鐵芯動(dòng)態(tài)電感電磁參量包括a、確定鐵芯動(dòng)態(tài)電感的電流峰值Im;b、對(duì)所述鐵芯動(dòng)態(tài)電感端電壓em進(jìn)行積分確定鐵芯磁鏈峰值Vm ；C、確定鐵芯磁通密度Bm ；d、形成鐵芯電流峰值Im和鐵芯磁鏈峰值Vm映射對(duì)。較優(yōu)選的，所述a中，電流峰值Im用下述式③表示Im = max(im(t)) ③；其中，iffl(t)為隨時(shí)間變化的鐵芯電感支路電流。較優(yōu)選的，所述b中，對(duì)所述鐵芯動(dòng)態(tài)電感端電壓em進(jìn)行積分確定鐵芯磁鏈峰值 用下述式④表示￥m= / emdt ④。較優(yōu)選的，所述c中，判斷鐵芯是否達(dá)到了飽和狀態(tài)，在每次試驗(yàn)后計(jì)算鐵芯磁通密度Bm，鐵芯磁通密度Bm用下述⑤式表示B =^L= ^mdt ⑤；
m S NnAA其中，S為鐵芯的截面積小為鐵芯線圈匝數(shù)；n為鐵芯對(duì)數(shù)；A。為鐵芯幾何截面積；k。鐵芯填充系數(shù)。較優(yōu)選的，所述d中，經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)，形成鐵芯電流峰值Im和鐵芯磁鏈峰值Vm映射對(duì)Klnll, Vml),…(Inli, ￥mi), (Inlj, Vnlj),…(I_ ￥mn)};其中，Iffll為第一次測(cè)量的鐵芯電流峰值；UV為第一次測(cè)量的鐵芯磁鏈峰值；Iffli為第i次測(cè)量的鐵芯電流峰值；Vmi為第i次測(cè)量的鐵芯磁鏈峰值；Ifflj為第j次測(cè)量的鐵芯電流峰值；Vmj為第j次測(cè)量的鐵芯磁鏈峰值；Inm為第n次測(cè)量的鐵芯電流峰值；V■為第n次測(cè)量的鐵芯磁鏈峰值。優(yōu)選的，所述步驟F中，計(jì)算磁鏈對(duì)電流的導(dǎo)數(shù)，確定所述鐵芯動(dòng)態(tài)電感Lm ;所述鐵芯動(dòng)態(tài)電感Lm用下述式⑥表示

權(quán)利要求
1.一種直流換流閥飽和電抗器動(dòng)態(tài)電感的測(cè)試方法，其特征在于，所述方法包括下述步驟 A、搭建飽和電抗器的測(cè)試電路； B、測(cè)試飽和電抗器鐵芯動(dòng)態(tài)電感端電壓； C、對(duì)所述飽和電抗器施加低頻正弦穩(wěn)態(tài)激勵(lì)； D、測(cè)試所述鐵芯動(dòng)態(tài)電感支路電流； E、確定所述鐵芯動(dòng)態(tài)電感電磁參量； F、確定鐵芯動(dòng)感電感。
2.如權(quán)利要求I所述的飽和電抗器動(dòng)態(tài)電感的測(cè)試方法，其特征在于，所述步驟A中，搭建飽和電抗器的測(cè)試電路包括通態(tài)電阻R 、空心電感U、鐵芯電阻Rm、動(dòng)態(tài)電感Lm和雜散電容C。； 所述鐵芯電阻Rm和動(dòng)態(tài)電感Lm并聯(lián)形成Rm-Lm模塊； 所述通態(tài)電阻R 、空心電感Ltl和Rm-Lm模塊依次串聯(lián)后和雜散電容Ctl并聯(lián)。
3.如權(quán)利要求I所述的飽和電抗器動(dòng)態(tài)電感的測(cè)試方法，其特征在于，所述步驟B中，由飽和電抗器端電壓u得到鐵芯動(dòng)態(tài)電感端電壓em，所述鐵芯動(dòng)態(tài)電感端電壓em用下述①式表不
4.如權(quán)利要求I所述的飽和電抗器動(dòng)態(tài)電感的測(cè)試方法，其特征在于，所述步驟C中，所述低頻正弦穩(wěn)態(tài)激勵(lì)由浪涌型式激勵(lì)源電磁暫態(tài)過(guò)程中產(chǎn)生。
5.如權(quán)利要求I所述的飽和電抗器動(dòng)態(tài)電感的測(cè)試方法，其特征在于，所述步驟D中，采用所述低頻正弦穩(wěn)態(tài)電壓源作為激勵(lì)源時(shí)，所述飽和電抗器端口輸入電流i與鐵芯電感支路電流im相等，由下述②式表示
6.如權(quán)利要求I所述的飽和電抗器動(dòng)態(tài)電感的測(cè)試方法，其特征在于，所述步驟E中， 所述鐵芯動(dòng)態(tài)電感電磁參量包括鐵芯磁鏈峰值Vm和鐵芯磁通密度Bm ； 經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)，確定所述鐵芯動(dòng)態(tài)電感電磁參量包括 a、確定鐵芯動(dòng)態(tài)電感的電流峰值Im； b、對(duì)所述鐵芯動(dòng)態(tài)電感端電壓em進(jìn)行積分確定鐵芯磁鏈峰值Vm； C、確定鐵芯磁通密度Bm; d、形成鐵芯電流峰值Im和鐵芯磁鏈峰值Vm映射對(duì)。
7.如權(quán)利要求6所述的飽和電抗器動(dòng)態(tài)電感的測(cè)試方法，其特征在于，所述a中，電流峰值Im用下述式③表示 Im=rnax(im(t)) ③； 其中，im(t)為隨時(shí)間變化的鐵芯電感支路電流。
8.如權(quán)利要求6所述的飽和電抗器動(dòng)態(tài)電感的測(cè)試方法，其特征在于，所述b中，對(duì)所述鐵芯動(dòng)態(tài)電感端電壓em進(jìn)行積分確定鐵芯磁鏈峰值用下述式④表示
9.如權(quán)利要求6所述的飽和電抗器動(dòng)態(tài)電感的測(cè)試方法，其特征在于，所述c中，判斷鐵芯是否達(dá)到了飽和狀態(tài)，在每次試驗(yàn)后計(jì)算鐵芯磁通密度Bm，鐵芯磁通密度Bm用下述⑤式表不
10.如權(quán)利要求6所述的飽和電抗器動(dòng)態(tài)電感的測(cè)試方法，其特征在于，所述d中，經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)，形成鐵芯電流峰值Im和鐵芯磁鏈峰值Vm映射對(duì){ (Iml, Vml)，…(Imi，Vmi)，(ImJ, Vmj),…(I賄，vj}; 其中，Iffll為第一次測(cè)量的鐵芯電流峰值；Vml為第一次測(cè)量的鐵芯磁鏈峰值； Iffli為第i次測(cè)量的鐵芯電流峰值；UV為第i次測(cè)量的鐵芯磁鏈峰值； Ifflj為第j次測(cè)量的鐵芯電流峰值；Vmj為第j次測(cè)量的鐵芯磁鏈峰值； Iffln為第n次測(cè)量的鐵芯電流峰值；Vmn為第n次測(cè)量的鐵芯磁鏈峰值。
11.如權(quán)利要求I所述的飽和電抗器動(dòng)態(tài)電感的測(cè)試方法，其特征在于，所述步驟F中，計(jì)算磁鏈對(duì)電流的導(dǎo)數(shù)，確定所述鐵芯動(dòng)態(tài)電感Lm ;所述鐵芯動(dòng)態(tài)電感Lm用下述式⑥表示
全文摘要
本發(fā)明涉及一種動(dòng)態(tài)電感的測(cè)試方法，具體涉及一種直流換流閥飽和電抗器動(dòng)態(tài)電感的測(cè)試方法。該方法包括下述步驟A、搭建飽和電抗器的測(cè)試電路；B、測(cè)試飽和電抗器鐵芯動(dòng)態(tài)電感端電壓；C、對(duì)飽和電抗器施加低頻正弦穩(wěn)態(tài)激勵(lì)；D、測(cè)試所述鐵芯動(dòng)態(tài)電感支路電流；E、確定所述鐵芯動(dòng)態(tài)電感電磁參量；F、確定鐵芯動(dòng)感電感。該方法從動(dòng)態(tài)電感定義式出發(fā)，通過(guò)嚴(yán)格的測(cè)試和計(jì)算，將決定鐵芯動(dòng)態(tài)電感的電路特征測(cè)量轉(zhuǎn)化為電磁場(chǎng)參量，減少了計(jì)算復(fù)雜度和數(shù)值誤差；通過(guò)合理的物理假設(shè)，采用飽和電抗器端口參量表示動(dòng)態(tài)電感物理屬性，從而避免了對(duì)動(dòng)態(tài)電感兩端參數(shù)的直接測(cè)量，大大降低了試驗(yàn)復(fù)雜性；試驗(yàn)所需設(shè)備簡(jiǎn)單，常用，試驗(yàn)過(guò)程易于操作。
文檔編號(hào)G01R27/26GK102749526SQ20121020265
公開(kāi)日2012年10月24日 申請(qǐng)日期2012年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月15日
發(fā)明者劉杰, 曹均正, 趙賀, 高沖, 魏曉光 申請(qǐng)人:中電普瑞電力工程有限公司