专利名称：一种直流换流阀饱和电抗器动态电感的测试方法
技术领域：
本发明涉及一种动态电感的测试方法，具体涉及一种直流换流阀饱和电抗器动态电感的测试方法。
背景技术：
饱和电抗器是直流输电换流阀中一种重要的保护元件，由铁芯和线圈交链而成。换流阀开通初期，饱和电抗器具有延缓电流上升率，保护晶闸管的作用，这个过程一般只有几个微秒的时间，饱和电抗器在此过程中呈现为动态电感。铁芯和线圈交链构成了饱和电抗器的动态电感，记作Lm ;铁芯在运行中存在磁滞损耗和涡流损耗，的存在，饱和电抗器铁芯两端，随着励磁电流的攀升，铁芯趋于饱和，此时铁芯几乎不发挥作用，饱和电抗器表现为仅由线圈绕制而成的线性电感，称为空心电感，记 作Ltl ;线圈一般为铝材料，具有一定的通态电阻，记作Rra ;铁芯工作中会产生磁滞损耗和涡流损耗，用铁芯电阻Rm表不；此外饱和电抗器端间还具有一定的杂散电容Cs。准确获知动态电感，并在设计和生产环节对其进行优化配置，才能确保饱和电抗器的保护性能。从动态电感的物理定义可知，饱和电抗器的动态性能主要由其两端的电压、电流特性决定，但在实际的物理实体中，铁芯与线圈正交布置并固定装配，线圈端口与外部电路连接，对于一台成型的饱和电抗器很难再直接测试铁芯性能。因此需要通过设置合理的试验条件和数学推导，将铁芯端间物理量转化为饱和电抗器端口物理量。

发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种直流换流阀饱和电抗器动态电感的测试方法，该方法从动态电感定义式出发，通过严格的测试和计算，将决定铁芯动态电感的电路特征测量转化为电磁场参量，减少了计算复杂度和数值误差；通过合理的物理假设，采用饱和电抗器端口参量表示动态电感物理属性，从而避免了对动态电感两端参数的直接测量，大大降低了试验复杂性；试验所需设备简单，常用，试验过程易于操作。本发明的目的是采用下述技术方案实现的一种直流换流阀饱和电抗器动态电感的测试方法，其改进之处在于，所述方法包括下述步骤A、搭建饱和电抗器的测试电路；B、测试饱和电抗器铁芯动态电感端电压；C、对所述饱和电抗器施加低频正弦稳态激励；D、测试所述铁芯动态电感支路电流；E、确定所述铁芯动态电感电磁参量；F、确定铁芯动感电感。优选的，所述步骤A中，搭建饱和电抗器的测试电路包括通态电阻Reu、空心电感L。、铁芯电阻Rm、动态电感Lm和杂散电容C。；
所述铁芯电阻Rm和动态电感Lm并联形成Rm-Lm模块；所述通态电阻Reu、空心电感Ltl和Rm-Lm模块依次串联后和杂散电容C。并联。优选的，所述步骤B中，由饱和电抗器端电压u得到铁芯动态电感端电压em，所述铁芯动态电感端电压61]1用下述①式表示em=u-Lf)^7- — /(.,,/①；
dt其中，u为饱和电抗器端口输入电压，简称饱和电抗器端电压；U为空心电感；Rcu为通态电阻；i为饱和电抗器端口输入电流。优选的，所述步骤C中，所述低频正弦稳态激励由浪涌型式激励源电磁暂态过程 中产生。优选的，所述步骤D中，采用所述低频正弦稳态电压源作为激励源时，所述饱和电抗器端口输入电流i与铁芯电感支路电流im相等，由下述②式表示i ^ im ②。优选的，所述步骤E中，所述铁芯动态电感电磁参量包括铁芯磁链峰值Vm和铁芯磁通密度Bm;经过多次试验,确定所述铁芯动态电感电磁参量包括a、确定铁芯动态电感的电流峰值Im;b、对所述铁芯动态电感端电压em进行积分确定铁芯磁链峰值Vm ；C、确定铁芯磁通密度Bm ；d、形成铁芯电流峰值Im和铁芯磁链峰值Vm映射对。较优选的，所述a中，电流峰值Im用下述式③表示Im = max(im(t)) ③；其中，iffl(t)为随时间变化的铁芯电感支路电流。较优选的，所述b中，对所述铁芯动态电感端电压em进行积分确定铁芯磁链峰值 用下述式④表示￥m= / emdt ④。较优选的，所述c中，判断铁芯是否达到了饱和状态，在每次试验后计算铁芯磁通密度Bm，铁芯磁通密度Bm用下述⑤式表示B =^L= ^mdt ⑤；
m S NnAA其中，S为铁芯的截面积小为铁芯线圈匝数；n为铁芯对数；A。为铁芯几何截面积；k。铁芯填充系数。较优选的，所述d中，经过多次试验，形成铁芯电流峰值Im和铁芯磁链峰值Vm映射对Klnll, Vml),…(Inli, ￥mi), (Inlj, Vnlj),…(I_ ￥mn)};其中，Iffll为第一次测量的铁芯电流峰值；UV为第一次测量的铁芯磁链峰值；Iffli为第i次测量的铁芯电流峰值；Vmi为第i次测量的铁芯磁链峰值；Ifflj为第j次测量的铁芯电流峰值；Vmj为第j次测量的铁芯磁链峰值；Inm为第n次测量的铁芯电流峰值；V■为第n次测量的铁芯磁链峰值。优选的，所述步骤F中，计算磁链对电流的导数，确定所述铁芯动态电感Lm ;所述铁芯动态电感Lm用下述式⑥表示

权利要求
1.一种直流换流阀饱和电抗器动态电感的测试方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤 A、搭建饱和电抗器的测试电路； B、测试饱和电抗器铁芯动态电感端电压； C、对所述饱和电抗器施加低频正弦稳态激励； D、测试所述铁芯动态电感支路电流； E、确定所述铁芯动态电感电磁参量； F、确定铁芯动感电感。
2.如权利要求I所述的饱和电抗器动态电感的测试方法，其特征在于，所述步骤A中，搭建饱和电抗器的测试电路包括通态电阻R 、空心电感U、铁芯电阻Rm、动态电感Lm和杂散电容C。； 所述铁芯电阻Rm和动态电感Lm并联形成Rm-Lm模块； 所述通态电阻R 、空心电感Ltl和Rm-Lm模块依次串联后和杂散电容Ctl并联。
3.如权利要求I所述的饱和电抗器动态电感的测试方法，其特征在于，所述步骤B中，由饱和电抗器端电压u得到铁芯动态电感端电压em，所述铁芯动态电感端电压em用下述①式表不
4.如权利要求I所述的饱和电抗器动态电感的测试方法，其特征在于，所述步骤C中，所述低频正弦稳态激励由浪涌型式激励源电磁暂态过程中产生。
5.如权利要求I所述的饱和电抗器动态电感的测试方法，其特征在于，所述步骤D中，采用所述低频正弦稳态电压源作为激励源时，所述饱和电抗器端口输入电流i与铁芯电感支路电流im相等，由下述②式表示
6.如权利要求I所述的饱和电抗器动态电感的测试方法，其特征在于，所述步骤E中， 所述铁芯动态电感电磁参量包括铁芯磁链峰值Vm和铁芯磁通密度Bm ； 经过多次试验，确定所述铁芯动态电感电磁参量包括 a、确定铁芯动态电感的电流峰值Im； b、对所述铁芯动态电感端电压em进行积分确定铁芯磁链峰值Vm； C、确定铁芯磁通密度Bm; d、形成铁芯电流峰值Im和铁芯磁链峰值Vm映射对。
7.如权利要求6所述的饱和电抗器动态电感的测试方法，其特征在于，所述a中，电流峰值Im用下述式③表示 Im=rnax(im(t)) ③； 其中，im(t)为随时间变化的铁芯电感支路电流。
8.如权利要求6所述的饱和电抗器动态电感的测试方法，其特征在于，所述b中，对所述铁芯动态电感端电压em进行积分确定铁芯磁链峰值用下述式④表示
9.如权利要求6所述的饱和电抗器动态电感的测试方法，其特征在于，所述c中，判断铁芯是否达到了饱和状态，在每次试验后计算铁芯磁通密度Bm，铁芯磁通密度Bm用下述⑤式表不
10.如权利要求6所述的饱和电抗器动态电感的测试方法，其特征在于，所述d中，经过多次试验，形成铁芯电流峰值Im和铁芯磁链峰值Vm映射对{ (Iml, Vml)，…(Imi，Vmi)，(ImJ, Vmj),…(I贿，vj}; 其中，Iffll为第一次测量的铁芯电流峰值；Vml为第一次测量的铁芯磁链峰值； Iffli为第i次测量的铁芯电流峰值；UV为第i次测量的铁芯磁链峰值； Ifflj为第j次测量的铁芯电流峰值；Vmj为第j次测量的铁芯磁链峰值； Iffln为第n次测量的铁芯电流峰值；Vmn为第n次测量的铁芯磁链峰值。
11.如权利要求I所述的饱和电抗器动态电感的测试方法，其特征在于，所述步骤F中，计算磁链对电流的导数，确定所述铁芯动态电感Lm ;所述铁芯动态电感Lm用下述式⑥表示
全文摘要
本发明涉及一种动态电感的测试方法，具体涉及一种直流换流阀饱和电抗器动态电感的测试方法。该方法包括下述步骤A、搭建饱和电抗器的测试电路；B、测试饱和电抗器铁芯动态电感端电压；C、对饱和电抗器施加低频正弦稳态激励；D、测试所述铁芯动态电感支路电流；E、确定所述铁芯动态电感电磁参量；F、确定铁芯动感电感。该方法从动态电感定义式出发，通过严格的测试和计算，将决定铁芯动态电感的电路特征测量转化为电磁场参量，减少了计算复杂度和数值误差；通过合理的物理假设，采用饱和电抗器端口参量表示动态电感物理属性，从而避免了对动态电感两端参数的直接测量，大大降低了试验复杂性；试验所需设备简单，常用，试验过程易于操作。
文档编号G01R27/26GK102749526SQ20121020265
公开日2012年10月24日 申请日期2012年8月15日 优先权日2012年8月15日
发明者刘杰, 曹均正, 赵贺, 高冲, 魏晓光 申请人:中电普瑞电力工程有限公司