CN102645602A - 一种基于附加线圈的变压器偏磁在线检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于附加线圈的变压器偏磁在线检测方法，包括以下步骤：（1）在变压器铁芯的次级端绕制一附加线圈；（2）在附加线圈的输出端连接积分电路；（3）检测积分电路的输出信号，根据该输出信号判断变压器的偏磁状态。本发明将附加线圈上检测所得的电压信号经过一个积分电路积分得到的输出电压值，该电压值间接地反映了变压器的偏磁状态，从而进一步可以用该值来实现对偏磁状态进行有效的控制。

Description

一种基于附加线圈的变压器偏磁在线检测方法

技术领域

本发明涉及变压器的偏磁状态检测技术领域，特别是涉及一种基于附加线圈的变压器偏磁在线检测方法。

背景技术

对比与小功率开关变压器，大功率开关变压器的技术含量高、市场化程度低和节能效果明显，具有更高的市场经济价值。并且小功率变压器大部分是反激式变压器，大功率变压器的电路拓扑结构主要用正激式变换器。广义而论，正激式变换器的基本拓扑结构有：单端正激、双端正激、半桥、全桥和推挽，其中全桥变换器具有输出功率最大的潜能，但是应用于电路中的元器件也相应增多。高频变压器在正激式变换器中担负着能量传递、电气隔离和负载匹配的作用，是变换器中的一种极其重要而又比较复杂的磁电耦合非线性器件。与其它种类变换器如反激式变换器不同的是，正激式变换器必须单独设计高频变压器的磁复位系统--及时检测和控制变压器的偏磁状态，以免高频变压器铁芯饱和而损坏变换器。

现有技术中，一般用差值法来检测励磁电流的大小。运用的数学模型是变压器T型等值电路（如图1所示），运算公式为：

式中：I_m为励磁电流，I₁为初级回路电流，I₂为次级回路电流，n为初次级绕组匝数比。

该方法包含两个基本环节：其一、用两组电流传感器分别检测变压器的初级与次级回路电流，并且电流传感器的数量随变压器绕组数目的增加，而线性增加；其二、用运算电路对所获取两电流进行如上述公式所示运算，得到励磁电流值。

由于运算误差的存在，该方法在实际实施中往往出现检测精度不够，而且出现检测信号的时间延迟。而且，随着变换器的输出路数的增加，其电流检测点也需要线性增长，相应的运算电路需要重新设计，这导致系统的制作成本和系统的分析和实现增加困难。此外，因为电流采样点是分布在变压器各绕组上，对安规的设计和具体信号的综合、处理，增加了新的难度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种直观、方便、有效的基于附加线圈的变压器偏磁在线检测方法，能够提高检测精度。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种基于附加线圈的变压器偏磁在线检测方法，包括以下步骤：

（1）在变压器铁芯的次级端绕制一附加线圈；

（2）在附加线圈的输出端连接积分电路；

（3）检测积分电路的输出信号，根据该输出信号判断变压器的偏磁状态。

所述附加线圈的峰值电压保持在1V。

所述积分电路通过参数调整使得附加线圈与次级线圈输出电压波形同步。

有益效果

由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本发明设计与现有技术相比，具有两大特色，其一：偏磁状态检测线圈只有一个，安装简单，几乎不受限制；其二：采用硬件检测与保护，具有检测速度快、可靠性高的优点。本发明在次级端铁芯上绕制一个小型线圈，使其与初级线圈成一定匝数比n₁。由于该线圈带的负载几乎为0，因此变压器原特性几乎不受影响。附加线圈上检测所得的电压信号经过一个积分电路积分得到的输出电压值，间接地反映了变压器的偏磁状态，从而进一步可以用该值来实现对偏磁状态进行有效的控制。

附图说明

图1是现有技术中变压器T型电路等效图；

图2是本发明的添加附加线圈的变压器铁芯结构示意图；

图3是本发明应用于全桥电路时的电路图；

图4是本发明应用于半桥电路时的电路图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

本发明的实施方式涉及一种基于附加线圈的变压器偏磁在线检测方法，包括以下步骤：

（1）在变压器铁芯的次级端绕制一附加线圈。如图2所示，变压器铁芯初级端绕制初级线圈1，次级端绕制次级线圈2，在次级线圈2一端还绕制有附加线圈3。该附加线圈3的匝数根据索取功率变压器初级与次级绕组匝数比数据

绕制匝数为K₃的附加线圈3，得到初级线圈1与附加线圈3的匝数比

通过n₁与原级电压设计K₃数值，使附加线圈3的峰值电压保持在1V左右。设输入电压为V_i，次级线圈2输出电压为V_o1，附加线圈3输出电压为V_o2，则理想状态下电压公式：

（2）在附加线圈的输出端连接积分电路。图3所示的是应用于全桥电路时的电路图。图中，功率开关管Q₁、功率开关管Q₂、功率开关管Q₃和功率开关管Q₄组成全桥电路；被测开关电源全桥变换器变压器T₁包括初级线圈1和次级线圈2，次级线圈2一端绕制有附加线圈3；在附加线圈3两端加一个积分电路，该积分电路的电阻R₃=电阻R₄，电容C₂=电容C₃，并设计其参数，使附加线圈与次级线圈输出电压波形同步，从而起到校正作用，使其输出满足设备要求。设积分电路的输入电压分别为V_in1和V_in2，输出电压为V_out，则得到如下公式： $V_{\mathrm{out}}=\frac{1}{C_3{R}_3\∫(V_{\mathrm{in}2}-V_{\mathrm{in}1})\mathrm{dt}}.$

图4所示的是应用于半桥电路时的电路图。图中，功率开关管Q₁、功率开关管Q₂、电容C₄和电容C₅组成半桥电路；被测开关电源半桥变换器变压器T₁包括初级线圈1和次级线圈2，次级线圈2一端绕制有附加线圈3；在附加线圈3两端加一个积分电路，该积分电路的电阻R₃=电阻R₂，电容C₂=电容C₃，并设计其参数，使附加线圈与次级线圈输出电压波形同步，从而起到校正作用，使其输出满足设备要求。

（3）检测积分电路的输出信号，根据该输出信号判断变压器的偏磁状态。该积分比较器输出信号可用于变压器铁芯磁复位的功能实现。

本发明对于一个已知初级回路线圈匝数为K₁，次级回路线圈匝数为K₂的待检测大功率变压器，其初级与次级线圈匝数比为n。在变压器铁芯的次级端增加一个附加线圈，其匝数K₃按照其输出信号便于信号处理器处理的规则来确定。因此在不考虑非线性因素的情况下，附加线圈两端电压跟随次级线圈两端电压波动。因此能有效的时时监测偏磁状态的产生，并且通过增加一个积分器能快速的抑制偏磁。

Claims (3)

1.一种基于附加线圈的变压器偏磁在线检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）在变压器铁芯的次级端绕制一附加线圈；

（2）在附加线圈的输出端连接积分电路；

（3）检测积分电路的输出信号，根据该输出信号判断变压器的偏磁状态。

2.根据权利要求1所述的基于附加线圈的变压器偏磁在线检测方法，其特征在于，所述附加线圈的峰值电压保持在1V。

3.根据权利要求1所述的基于附加线圈的变压器偏磁在线检测方法，其特征在于，所述积分电路通过参数调整使得附加线圈与次级线圈输出电压波形同步。

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