[發(fā)明專利]磁性材料鐵損耗自動測量系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010201017.5
• 申請日: 2010-06-08
• 公開（公告）號: CN101865882A
• 公開（公告）日: 2010-10-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王東;馬偉明;陳俊全;余錫文;郭云珺
• 申請（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍海軍工程大學(xué)
• 主分類號: G01N27/82
• 分類號: G01N27/82;G01R33/12;G01R27/26
• 代理公司: 武漢開元知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 42104
• 代理人: 馬輝

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及磁性材料測量領(lǐng)域，尤其涉及一種磁性材料鐵損耗自動測量系統(tǒng)。

背景技術(shù)

在電工行業(yè)，隨著電力電子器件的發(fā)展以及供電策略的不斷改進(jìn)，PWM(Pulse?Width?Modulation，脈寬調(diào)制)技術(shù)已逐漸取代傳統(tǒng)供電方式，越來越廣泛地應(yīng)用于變頻驅(qū)動場合。而在這種新型的以脈沖序列作為激勵源的工作模式下，除了基波外，逆變器輸出電壓頻譜中還含有大量開關(guān)次頻率的諧波。與以往正弦激勵相比，供電方式發(fā)生了根本變化，然而設(shè)計人員在設(shè)計與分析電機(jī)性能時，仍然沿用著傳統(tǒng)的設(shè)計方法。例如，在計算磁性材料鐵損耗時，按磁密基波或者峰值查表求得相應(yīng)磁密波形的損耗值。造成這種局面的原因，一方面在于磁性材料損耗機(jī)理復(fù)雜，理論研究進(jìn)展緩慢，沒有基于物理機(jī)理而且簡單實用的數(shù)學(xué)模型；另一方面在于磁性材料實驗數(shù)據(jù)庫的匱乏。一般來說，鋼鐵公司只提供工頻下(50、60Hz)基于正弦磁密的典型鐵耗值，參考價值極其有限，其他頻率或者磁密對應(yīng)的損耗值，往往通過放縮因子與經(jīng)驗系數(shù)粗略求取。然而，在新型的供電方式下，材料的性能與以往認(rèn)識的有較大的差異。因此，在鐵耗理論不完善的情況下，有必要通過實驗開展PWM激勵下磁性材料性能的研究。

鑒于市面上沒有測量PWM供電下的鐵心損耗的儀器，研究人員通常搭建臨時的測量平臺進(jìn)行實驗，這種臨時測量平臺不具備自動測量的功能，效率不高，不適合長時間運(yùn)行。因此，亟待提供一種改進(jìn)的磁性材料鐵損耗自動測量系統(tǒng)以克服上述缺陷。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于提供一種磁性材料鐵損耗自動測量系統(tǒng)，使用其可以自動準(zhǔn)確地測量磁性材料，如硅鋼的PWM鐵損耗曲線，測量效率高且系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種磁性材料鐵損耗自動測量系統(tǒng)，其包括電源電路、磁路、以及測量與控制裝置。所述電源電路包括依次電連接的調(diào)壓模塊、整流濾波模塊以及PWM逆變模塊。所述磁路包括愛潑斯坦方圈和設(shè)于所述愛潑斯坦方圈內(nèi)的待測樣片。所述測量與控制裝置包括計算機(jī)處理模塊、D/A轉(zhuǎn)換卡、A/D轉(zhuǎn)換卡以及用于測量所述愛潑斯坦方圈的初級電流和次級感應(yīng)電動勢的采樣模塊，所述D/A轉(zhuǎn)換卡將所述計算機(jī)處理模塊的輸出信號轉(zhuǎn)換為所述PWM逆變模塊的調(diào)制波；所述A/D轉(zhuǎn)換卡將所述采樣模塊采集的電流和電壓信號傳送給所述計算機(jī)處理模塊。

本發(fā)明的磁性材料鐵損耗自動測量系統(tǒng)可用于對不同基波幅值、頻率、不同母線電壓激勵下的磁性材料的鐵損特性進(jìn)行測量，實現(xiàn)了在線自動測量磁性材料的鐵損耗，測量實時準(zhǔn)確且效率高，尤其適用于鋼鐵公司獲取硅鋼的PWM鐵損耗曲線。并且，該系統(tǒng)的基波頻率在測量范圍內(nèi)可以設(shè)定為任意整數(shù)，突破了工頻的限制。

本發(fā)明較好的技術(shù)方案是：所述電源電路還包括電氣隔離模塊，所述電氣隔離模塊連接在所述脈寬調(diào)制逆變電源的輸出側(cè)，所述電氣隔離模塊消除了直流偏磁的影響，使測量結(jié)果更準(zhǔn)確；所述磁路還包括空氣磁通補(bǔ)償互感，所述空氣磁通補(bǔ)償互感的初級繞組與所述愛潑斯坦方圈的初級繞組串聯(lián)，次級繞組與所述愛潑斯坦方圈的感應(yīng)繞組串聯(lián)反接，以消除空氣中交變磁通對鐵心磁密測量結(jié)果的影響；所述D/A轉(zhuǎn)換卡通過屏蔽線與所述計算機(jī)處理模塊和所述PWM逆變模塊電連接，所述A/D轉(zhuǎn)換卡通過屏蔽線與所述采樣模塊和所述計算機(jī)處理模塊電連接。由于信號傳輸線路采用了屏蔽線，使得測量結(jié)果零漂小，抗干擾能力強(qiáng)。

本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案是：所述計算機(jī)處理模塊包括參數(shù)設(shè)定單元，用于接收用戶指令并根據(jù)所述用戶指令控制所述計算機(jī)處理模塊的激勵源；存儲單元，用于存儲所述采樣模塊測量得到的電流和電壓；信號處理單元，用于根據(jù)所述存儲單元中的電流和電壓值計算鐵損耗值；圖形生成單元，用于根據(jù)所述信號處理單元的生成所述待測樣片的鐵損耗曲線；以及顯示單元，用于顯示所述信號處理單元的計算結(jié)果和/或所述圖形生成單元生成的鐵損耗曲線。

本發(fā)明更優(yōu)選的技術(shù)方案是：所述計算機(jī)處理模塊還包括波形識別單元，用于判斷調(diào)制波波形是否穩(wěn)定；則在所述波形狀態(tài)穩(wěn)定的情況下，所述所述愛潑斯坦方圈的初級電流和次級感應(yīng)電動勢，通過識別波形是否穩(wěn)定，排除干擾對測量結(jié)果的影響，測量重復(fù)性好；所述計算機(jī)處理模塊還包括表格生成存儲單元，用于將所述顯示所述信號處理單元的計算結(jié)果和/或所述圖形生成單元生成的鐵損耗曲線生成表格文件存檔，便于以后組件材料屬性數(shù)據(jù)庫供他人查看與調(diào)用，有利于減少重復(fù)勞動，提高測量效率。

通過以下的描述并結(jié)合附圖，本發(fā)明將變得更加清晰，這些附圖用于解釋本發(fā)明的實施例。

附圖說明