[發明專利]用于確定變壓器的磁芯飽和的設備和方法

有效

• 申請號: 201310310747.2
• 申請日: 2013-06-14
• 公開（公告）號: CN103777156B
• 公開（公告）日: 2018-08-21
• 發明（設計）人: M·佩特倫;D·多里納;B·克洛西;G·斯圖伯格
• 申請（專利權）人: 羅伯特·博世有限公司
• 主分類號: H02M3/28
• 分類號: H02M3/28
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 梁冰;楊國治

本發明涉及用于確定變壓器(200)的磁芯(201)的飽和的測量設備(100)、變壓器(200)和方法。該設備(100)包括一測量電橋(101；111；112)，用于如此地布置在磁芯(201)上，使得測量電橋(101；111；112)跨接磁芯(201)的一部分；該設備還包括一測量線圈(102；208)，其布置在測量電橋(101；111；112)上，用于通過檢測測量線圈(102；208)中的感應的電壓，確定在變壓器(200)的磁芯(201)內是否存在飽和。

技術領域

本發明涉及用于確定變壓器的磁芯飽和的設備和方法。

本發明屬于直流電壓變換器、變壓器、和/或變壓器磁芯的電氣技術的技術領域。

背景技術

本發明主題要解決的技術問題是檢測變壓器磁芯的飽和，尤其是在直流電壓變換器內。熟悉該領域的人員了解，磁芯的飽和會引起大的電流峰值，該電流峰值能夠導致功能故障、緊急關閉甚或設備損壞。會引起磁芯飽和的原因例如是不對稱的結構、部件的變化等。

磁芯飽和尤其在直流電壓變換器中成為問題。作為飽和的原因涉及非線性的半導體結構元件和不對稱的變壓器結構。使用相應的測量設備能夠防止飽和并且實現設備的更好的功能方式和更高的材料使用效率。現有的用于確定飽和的測量方法基于下面幾點：

· 測量設備的磁化電流，其在飽和時快速上升（USPT 5942134）

· 在氣隙內嵌入磁通測量器，其測量氣隙中的磁通密度（USPT 6532161 B2）

· 次級電流和變壓器數學模型的測量（US 2005/0140352 A1）

· 附加的橫繞組（US 4439822）

· 附加的芯體（US3611330）。

熟悉該領域的人員了解，基于在芯體內對施加的或者感應的電壓進行積分的方法最簡單。該方法的主要缺點在于，為確定磁通密度必須對電壓進行積分。然而在積分的情況下各種測量錯誤、運算放大器的剩余電壓、干擾等導致錯誤的結果，使得這樣的方法在大多數情況下不適合。

基于確定磁化電流的方法的缺點一般由于次級電流和初級電流的相減而產生，這里該差值非常小。由于測量設備的誤差、信號的離散化和可能的干擾，很難正確地確定磁化電流。需要非常好的測量設備。

使用嵌入的磁場傳感器的方法昂貴并且在周圍環境強烈地通過干擾被污染時不能使用。在芯體中的磁場不均勻時也必須了解局部的飽和點。

基于數學模型的方法需要開發良好的模型，其必須極為準確。該方法同樣需要大的計算功率和精確的測量設備。缺點也在于反應能力。

一般來說飽和的檢測很困難，因為飽和區域內的參量變化非常快，這需要密集的信號采樣和系統對于預防飽和的立即的反應。

發明內容

因此本發明的任務在于，提供一種用于確定變壓器的磁芯的飽和的設備和方法，通過它們能夠解決上述問題。特別應該提供一種用于確定變壓器的磁芯的飽和的設備和方法，通過它們能夠用簡單的措施可靠地確定變壓器的磁芯的飽和。

該任務通過根據具有如下特征的用于確定變壓器的磁芯飽和的設備解決。該設備包括一個測量電橋和一個測量線圈，所述測量電橋用于如此地布置在磁芯上，使得該測量電橋跨接磁芯的一部分，所述測量線圈卷繞到測量電橋上，用于通過檢測在該測量線圈內感應的電壓來確定在變壓器的磁芯內是否存在飽和。

測量線圈可以實施為圍繞測量電橋在測量電橋長度上均勻分布的繞組。

測量電橋可以具有兩個末端，它們在為確定變壓器的磁芯的飽和而執行測量時可以布置在磁芯上。

測量電橋例如構成為半環形或者U形。