CN104297546B - 电感饱和电流的测试系统及其方法 - Google Patents

Abstract

一种电感饱和电流的测试系统及其测试方法，其中测试系统包括电压源；开关模块，所述电压源通过开关模块与待测电感相连；脉冲发生模块，用于生成单个脉冲信号，该脉冲信号控制开关模块导通或关断；电流检测模块，用于检测待测电感的电流；以及显示模块，所述显示模块与电流检测模块相连，用于显示待测电感的电流变化曲线。该测试系统中电感不需要持续通电流，因此避免待测电感持续通电流，尤其是需要通大电流，给设备带来的损害，即本发明实施例的电感饱和电流的测试系统可靠性高，安全性好。

Description

电感饱和电流的测试系统及其方法

技术领域

本发明属于电流测试领域，具体涉及一种电感饱和电流的测试系统及其方法。

背景技术

电感饱和是指带有磁芯的电感，当流过电感的电流增大到一定程度后，磁芯中的磁场强度不再随流过电感电流的增加而增加，此时称为电感饱和状态。电感饱和会引起电感量的急剧下降和电流急剧上升，电感性能丧失严重，造成含有该电感的系统，例如逆变器系统不稳定甚至器件损坏。因此，为了保护电感以及含有电感的系统，在电感的使用中，电感的工作电流应该保持小于电感的饱和电流，甚至留取一定的裕量，以防止电感出现饱和从而避免电感以及含有该电感的系统可靠性下降。由此可见，准确测量电感的饱和电流值具有重要意义。

现有电感饱和电流的测试方法一般是电压电流法，即是通过电压源在电感两端施加电压U使电感持续通过电流，并不断增大电流直至用示波器测量和观测到出现电感饱和现象。

现有测试方法在测试很大额定电流电感时，由于电感的饱和电流值也大，因此需要测试设备提供很高的持续电流来观察，这样很大的电流通过电感，当电感出现饱和时，电流会急剧上升，从而给测试设备带来很大损坏。

发明内容

本发明的目的旨在至少从一定程度上解决上述的技术缺陷。

为此，本发明的第一个目的在于提出一种电感饱和电流的测试系统。

本发明的第二个目的在于提出一种电感饱和电流的测试系统的测试方法。

为达到上述目的，本发明一方面实施例提出的电感饱和电流的测试系统包括电压源；开关模块，所述电压源通过开关模块与待测电感相连； 脉冲发生模块，用于生成单个脉冲信号，该脉冲信号控制开关模块导通或关断；电流检测模块，用于检测待测电感的电流；以及显示模块，所述显示模块与电流检测模块相连，用于显示待测电感的电流变化曲线。根据本发明实施例提出的测试系统，在测试时，通过脉冲发生模块生成的单个脉冲信号控制开关模块导通从而使得电压源为待测电感通电，并通过显示模块观察待测电感的电流变化曲线，当电流变化曲线出现转折点，则说明达到测试目的，该转折点即为测试所需的待测电感的饱和电流值，否则，通过调整电压源输出电压的大小和/或脉冲发生模块生成的脉冲信号的宽度后，重复执行上述步骤，直到电流变化曲线出现转折点为止，由此可见，本发明实施例提出的测试系统，不需要给待测电感持续通电流，从而在完成测试目的的前提下，避免待测电感持续通电流，尤其是需要通大电流，而给测试系统中的设备带来的损害，因此，本发明实施例的电感饱和电流的测试系统可靠性高，安全性好。另外，本发明实施例的测试系统不需要复杂的计算，只需通过观察曲线的变化便可得到待测电感的饱和电流值，因此，本发明实施例的测试系统更简单。

为达到上述目的，本发明另一方面实施例提出的一种电感饱和电流的测试系统的测试方法，所述电感饱和电流的测试系统包括电压源，开关模块和脉冲发生模块，所述电压源通过开关模块待测电感相连，所述脉冲发生模块与开关模块相连，其中，所述测试方法包括：

启动脉冲发生模块，使得脉冲发生模块生成单个脉冲信号驱动开关模块导通和关断；

观察待测电感的电流变化曲线是否出现转折点；

当待测电感的电流变化曲线出现转折点，则将该转折点记作待测电感的饱和电流值，测试结束；否则通过调整电压源输出电压的大小和/或脉冲发生模块生成的脉冲信号的宽度后，重复执行上述步骤。

根据本发明实施例提出的测试方法，在测试时，通过启动脉冲发生模块生成的单个脉冲信号控制开关模块导通从而使得电压源为待测电感通电，并观察待测电感的电流变化曲线，当电流变化曲线出现转折点，则说明达到测试目的，该转折点即为测试所需的待测电感的饱和电流值，否则，通过调整电压源输出电压的大小和/或脉冲发生模块生成的脉冲信号的宽度后，重复执行上述步骤，直到电流变化曲线出现转折点为止，由此可见，本发明实施例提出的测试方法不需要给电感持续通电流，从而在完成测试目的的前提下，避免电感持续通电流，尤其是需要通大电流，而给测试系统中的设备带来的损害，因此，本发明实施例的电感饱和电流的测试系统的测试方法可靠性高，安全性好。另外，本发明实施例的测试方法不需要复杂的计算，只需通过观察曲线的变化便可得到电感的饱和电流值，因此，本发明实施例的测试方法更简单。

附图说明

图1为本发明一方面实施例提出的电感饱和电流的测试系统的结构框图。

图2为本发明一个实施例提出的电感饱和电流的测试系统的结构框图。

图3为本发明另一方面提出的电感饱和电流的测试系统的测试方法的流程图。

图4为本发明一个实施例中的电感电流饱和前后的示意图。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

下面参照附图来描述根据本发明实施例提出的电感饱和电流的测试系统及其测试方法。

为了更好地理解本发明，在对本发明实施例进行具体阐述前，先了解下电感的工作特性。

电感饱和前，电感电流的上升速率等于电感两端电压U与电感量L的比值，即是Δi/Δt=U/L。通过增大流过电感的电流，达到电感的饱和电流值。

当电感饱和时，由于电感量快速下降，因此电感电流的变化率Δi/Δt=U/L也快速的上升，因此在电感出现饱和时，其前后的电流变化是很大的，也就是说电流变化曲线会出现转折，该转折点便是电感的饱和电流值，具体如图4所示。

图1为本发明一方面实施例提出的电感饱和电流的测试系统的结构框图，如图1所示，电感饱和电流的测试系统包括电压源6、脉冲发生模块1、开关模块2、电流检测模块4和显示模块3，所述电压源6通过开关模块2与待测电感5相连，所述脉冲发生模块1与开关模块2相连，所述电流检测模块4与显示模块3相连。

其中，脉冲发生模块1生成单个脉冲信号，该脉冲信号通过控制开关模块2导通或关断以使电压源6是否为待测电感5通电流，所述显示模块3显示电流检测模块4检测的待测电感5的电流变化曲线，当所述电流变化曲线中出现转折点时，则说明达到测试目的，该转折点即为测试所需的待测电感5的饱和电流值，否则，需通过调整电压源6输出电压的大小和/或脉冲发生模块1生成的脉冲信号的宽度后，再由脉冲发生模块1继续生成单个脉冲信号驱动开关模块2导通和关断，显示模块3继续观察电感电流变化曲线，直到电流变化曲线出现转折点为止。可以理解的是，在电感电流变化曲线出现转折点之前，可能需要多次执行上述步骤，如：启动脉冲发生模块1生成单个脉冲信号——显示模块3观察电感电流变化曲线等。另外，所述脉冲发生模块1通过调整所述生成的脉冲信号的宽度可以控制所述开关模块2的导通时间，从而达到调整待测电感4的通电电流大小。

与现有技术电感饱和电流的测试系统相比，本发明实施例的测试系统不需要给电感持续通电流，从而在完成测试目的的前提下，避免了电感持续通电流，尤其是需要持续通大电流，而给测试系统中的设备带来的损害，因此，本发明实施例的电感饱和电流的测试系统可靠性高，安全性好。另外，本发明实施例的测试系统不需要复杂的计算，只需通过观察曲线的变化便可得到电感的饱和电流值，因此，本发明实施例的测试系统更简单。

可以理解的是，上述脉冲发生模块1生成的单个脉冲信号包括一个高电平信号和一个低电平信号，当该脉冲信号为高电平信号时，控制开关模块2导通以使电压源6为待测电感5通电流，而当该脉冲信号为低电平信号时，控制开关模块2关断以使电压源6不为待测电感5通电流。

在本发明的具体实施例中，所述测试系统还包括续流模块，该续流模块并接在待测电感5的两端，用于在开关模块2关断时对待测电感5进行续流，以避免待测电感5内部能量由于无法释放而给开关模块2等器件带来很大损害的弊端，从而使得测试系统更安全。具体实施中，所述续流模块包括二极管，所述二极管的反向端与所述开关模块2相连，所述二极管的正向端与所述电压源6的负极相连。在本发明的具体实施例中，所述测试系统还包括驱动模块，所述驱动模块分别与所述脉冲发生模块1和所述开关模块2相连，用于根据所述脉冲信号驱动所述开关模块2的导通和关断，目的是进一步提高脉冲发生模块1生成的单个脉冲信号的驱动能力。

在本发明的具体实施例中，所述测试系统还可包括一个或一个以上电容，所述电容并接在电压源6两端，目的是在开关模块2关断时储能，而在开关模块2开通时，一起给待测电感5通电，从而增加了待测电感5的电压，以满足测试具有较大饱和电流的电感需要，具体实施中，所述电容个数的选择需根据电感饱和电流的大小选择，例如，随着电感饱和电流的增加，电容的个数可适当增加。

在本发明的具体实施例中，所述开关模块2包括绝缘栅双极型晶体管或金属-氧化层-半导体-场效晶体管，所述显示模块可为示波器8，所述电流检测模块4可为串接在待测电感5回路中的电流表9。可以理解的是，以上只是开关模块2、显示模块3和电流检测模块4可以选择的部分器件，具体实施中，上述开关模块2、显示模块3和电流检测模块4还可以为其它任何可执行其功能的器件，在此不做一一介绍。

图2为本发明一个实施例提出的电感饱和电流的测试系统的结构框图，如同2所示，电感饱和电流的测试系统包括电压源6、脉冲发生模块1、驱动模块7、开关模块2、电流表9、示波器8和电容（C1……Cn），且n≥1，所述开关模块2由IGBT半桥模块构成，该IGBT半桥模块包括第一桥臂41和第二桥臂42，第一桥臂41和第二桥臂42串接后并接在电压源6两端，其中第一桥臂41和第二桥臂42均包括一个绝缘栅双极晶体管和一个与绝缘栅双极晶体管反并联连接的二极管，第一桥臂41和第二桥臂42之间具有第一节点，待测电感的一端与第一节点相连，待测电感5的另一端与电压源6的负极相连，所述第二桥臂42的二极管用于对待测电感5进行续流， 所述脉冲发生模块1与第一桥臂41相连，所述电流表9与示波器8相连。在此需说明的是，第二桥臂42的绝缘栅双极晶体管保持关断，例如可通过在其栅极施加低电平或将其栅极悬空设置来保持缘栅双极晶体管关断。

其中，脉冲发生模块1生成单个脉冲信号，该脉冲信号控制第一桥臂41的绝缘栅双极晶体管导通以使电压源6为待测电感5通电流，此时电流表9检测待测电感5的电流，并通过示波器8显示待测电感5的电流变化曲线，当所述电流变化曲线中出现转折点时，则说明达到测试目的，该转折点即为测试所需的待测电感5的饱和电流值，否则，需通过调整电压源6输出电压的大小和/或脉冲发生模块1生成的脉冲信号的宽度后，再由脉冲发生模块1继续生成单个脉冲信号触发，显示模块3继续观察电感电流变化曲线，直到电流变化曲线出现转折点为止。可以理解的是，在电感电流变化曲线出现转折点之前，可能需要多次执行上述步骤，如：启动脉冲发生模块1生成单个脉冲信号——显示模块3观察电感电流变化曲线等。另外，所述脉冲发生模块1通过调整所述脉冲信号的宽度可以控制所述开关模块2的导通时间，从而达到调整待测电感5的通电电流大小。

可以理解的是，上述脉冲发生模块1生成的单个脉冲信号包括一个高电平信号和一个低电平信号，当该脉冲信号为高电平信号时，控制第一桥臂41的绝缘栅双极晶体管导通以使电压源6为待测电感5通电流，同时，电容（C1……Cn）给待测电感5放电；而当该脉冲信号为低电平信号时，控制绝缘栅双极晶体管关断以使电压源6不为待测电感5通电流，此时待测电感5通过第二桥臂42的二极管进行续流，同时，电压源6给电容（C1……Cn）充电。

图3为本发明另一方面提出的电感饱和电流的测试系统的测试方法的流程图。如图3所示，电感饱和电流的测试系统的测试方法，所述电感饱和电流的测试系统包括电压源，开关模块和脉冲发生模块，所述电压源通过开关模块与待测电感相连，所述脉冲发生模块与开关模块相连，其中，所述测试方法包括：

步骤31：启动脉冲发生模块，使得脉冲发生模块生成单个脉冲信号驱动开关模块开通和关断；

该步骤中，当脉冲信号为高电平时，驱动开关模块导通，从而使得电压源给待测电感通电流；而当脉冲信号为低电平时，开关模块关断，从而待测电感不通电流。

步骤32：观察待测电感的电流变化曲线是否出现转折点；

步骤33：当待测电感的电流变化曲线出现转折点，则将该转折点记作待测电感的饱和电流值，测试结束；否则通过调整电压源输出电压的大小和/或脉冲发生模块生成的脉冲信号的宽度后，重复执行上述步骤。

由此可见，本发明实施例的测试方法，待测电感是间断的通电流，而不是像现有技术的持续给电感通电流，因此避免了对设备的损坏，从而使得本发明实施例的测试方法更可靠，更安全。另外，本发明实施例的测试方法不需要复杂的计算，只需通过观察曲线的变化便可得到电感的饱和电流值，因此，本发明实施例的测试方法更简单。

在本发明的具体实施例中，所述测试系统还包括电流检测模块和显示模块，所述电流检测模块用于检测待测电感的电流，并通过显示模块显示待测电感的电流变化曲线。

在本发明的具体实施例中，所述测试系统还包括续流模块，用于在开关模块关断时对待测电感进行续流。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种电感饱和电流的测试系统，其特征在于，包括：

电压源；

开关模块，所述电压源通过开关模块与待测电感相连，所述开关模块包括绝缘栅双极型晶体管；

脉冲发生模块，用于生成单个脉冲信号，该脉冲信号控制开关模块导通或关断；

电流检测模块，用于检测待测电感的电流；以及

显示模块，所述显示模块与电流检测模块相连，用于显示待测电感的电流变化曲线。

2.根据权利要求1所述的电感饱和电流的测试系统，其特征在于，所述测试系统还包括驱动模块，所述驱动模块分别与所述脉冲发生模块和所述开关模块相连，用于根据所述脉冲信号驱动所述开关模块的导通和关断。

3.根据权利要求1所述的电感饱和电流的测试系统，其特征在于，所述测试系统还包括一个或一个以上电容，所述电容并接在电压源两端。

4.根据权利要求1所述的电感饱和电流的测试系统，其特征在于，所述测试系统还包括续流模块，该续流模块并接在待测电感的两端。

5.根据权利要求4所述的电感饱和电流的测试系统，其特征在于，所述续流模块包括二极管，所述二极管的反向端与所述开关模块相连，所述二极管的正向端与所述电压源的负极相连。

6.根据权利要求1至5任一项所述的电感饱和电流的测试系统，其特征在于，所述显示模块为示波器。

7.根据权利要求1至5任一项所述的电感饱和电流的测试系统，其特征在于，所述脉冲发生模块通过调整所述脉冲信号的宽度控制所述开关模块的导通时间。

8.根据权利要求1至5任一项所述的电感饱和电流的测试系统，其特征在于，所述电流检测模块为电流表，所述电流表串接在待测电感回路中。

9.一种电感饱和电流的测试系统的测试方法，所述电感饱和电流的测试系统包括电压源，开关模块和脉冲发生模块，所述电压源通过开关模块与待测电感相连，所述脉冲发生模块与开关模块相连，所述开关模块包括绝缘栅双极型晶体管，其中，所述测试方法包括：

启动脉冲发生模块，使得脉冲发生模块生成单个脉冲信号驱动开关模块导通和关断；

观察待测电感的电流变化曲线是否出现转折点；

当待测电感的电流变化曲线出现转折点，则将该转折点记作待测电感的饱和电流值，测试结束；否则通过调整电压源输出电压的大小和/或脉冲发生模块生成的脉冲信号的宽度后，重复执行上述步骤。

10.根据权利要求9所述的电感饱和电流的测试系统的测试方法，其特征在于，所述测试系统还包括电流检测模块和显示模块，所述电流检测模块检测待测电感的电流，并通过显示模块显示待测电感的电流变化曲线。

11.根据权利要求9或10所述的电感饱和电流的测试系统的测试方法，其特征在于，所述测试系统还包括续流模块，用于在开关模块关断时对待测电感进行续流。