CN106992765A - 谐波电流激励下降低感性电路阻抗值的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种谐波电流激励下降低感性电路阻抗值的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：1、用RLC测量仪测量感性电路的电阻值与电感值；2、为了计算杂散损耗，设定谐波电流激励；3、求感性电路两端电压；4、在感性电路上串联谐振电容后，求感性电路两端电压，两端平方后，当U²最小时，求出此时谐振电容的电容值；5、将第四步得到相应电容值的谐振电容串入感性电路中，在功率放大器电源容量一定的情况下，得到使感性电路中电压最小时的阻抗值。该方法在功率放大器电源容量一定的情况下，通过在感性电路上串联谐振电容来降低电路阻抗值，提高功率放大器的输出能力，同时提高电压稳定性。

Description

谐波电流激励下降低感性电路阻抗值的方法

技术领域

本发明涉及电磁学领域，具体是谐波电流激励下降低感性电路阻抗值的方法。

背景技术

近年来，随着电力电子技术的不断发展，一些装置器件在拓宽电能应用，提高用电效率的同时，也给电力系统带来了严重的谐波污染，在谐波激励下电磁装置的损耗、温升、噪声现象显著增加，直接影响其安全运行。因此，精确地测量和模拟谐波激励下铁磁材料的磁性能，分析和计算谐波激励条件下电磁装置的磁场以及损耗分布，对电磁产品的设计和结构优化以及电网的安全运行具有重要的工程意义和应用前景。

在进行谐波电流激励下的杂散损耗实验时，激励线圈需要通入谐波电流，作为激励源。现阶段实验室中谐波电流需要由信号发生器与功率放大器组合而成的谐波电源提供，即信号发生器产生所需的谐波信号，经功率放大器放大后为实验设备提供谐波电源。由于功率放大器的电源容量是有限的，若要提高功率放大器的输出能力，需要降低实验电路的阻抗。正弦激励下对实验电路进行阻容匹配是容易实现的，由于电容与激励线圈串联，电流相同，电容电压滞后电流90°，电感电压超前电流90°，因此电容电压与电感电压正好反向，可以相互抵消，当电容器的容抗与激励线圈的感抗相等时，即实验电路的阻抗值最低，这样大大提高了功率放大器的输出能力。在不同频率下，需匹配的容抗值不同，因此找到一个在谐波电流激励一定的情况下，使实验电路中电压最小的阻抗值，即在谐波激励下实现阻容匹配较为复杂。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供谐波电流激励下降低感性电路阻抗值的方法。该方法在功率放大器电源容量一定的情况下，通过在感性电路上串联谐振电容来降低电路阻抗值，提高功率放大器的输出能力，同时提高电压稳定性。

本发明解决所述技术问题的技术方案是，提供谐波电流激励下降低感性电路阻抗值的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

第一步，测量感性电路的电阻值R₀与电感值L₀：

连接感性电路，用RLC测量仪测量感性电路的电阻值R₀与电感值L₀；

第二步，设定谐波电流i_t：

设定谐波电流i_t，

式中，I_k表示k次谐波电流的有效值，ω₀表示k＝1时谐波电流的角频率，θ_k表示k次谐波的初相位；

第三步，求感性电路两端电压：

在谐波电流激励下，感性电路两端的电压为：

式中，I_k表示k次谐波电流的有效值，ω₀表示k＝1时谐波电流的角频率；

第四步，求出谐振电容的电容值c：

在感性电路上串联谐振电容后，电路两端电压变为：

式中，c表示谐振电容的电容值；

将式(3)两端平方，得到：

当U²最小时，求出此时谐振电容的电容值c；

第五步，谐波电流激励下降低感性电路阻抗值的方法：

将上述第四步得到相应电容值c的谐振电容串入上述第一步的感性电路中，在功率放大器电源容量一定的情况下，得到使感性电路中电压最小时的阻抗值。

与现有技术相比，本发明有益效果在于：

(1)采用谐波激励下感性电路的阻容匹配方法，在功率放大器电源容量一定的情况下，可克服实验室自身条件限制；

(2)提高功率放大器输出能力，同时提高电压稳定性；

(3)相比之前，可更好地进行试验研究，得到更多试验数据，从而为试验结论奠定坚实的基础。

具体实施方式

下面给出本发明的具体实施例。具体实施例仅用于进一步详细说明本发明，不限制本申请权利要求的保护范围。

本发明提供了一种谐波电流激励下降低感性电路阻抗值的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

第一步，测量感性电路的电阻值R₀与电感值L₀：

连接感性电路，用RLC测量仪测量感性电路的电阻值R₀与电感值L₀；

第二步，设定谐波电流i_t：

为了计算杂散损耗，设定谐波电流i_t，

式中，I_k表示k次谐波电流的有效值，ω₀表示k＝1(基波电流)时的角频率，θ_k表示k次谐波的初相位；

第三步，求感性电路两端电压：

在谐波电流激励下，其中U₁＝I₁R₀+jω₀L₀，U₂＝I₂R₀+j2ω₀L₀…..，U_k＝I_kR₀+jkω₀L₀......，计算得到感性电路两端的电压为：

式中，I_k表示k次谐波电流的有效值，ω₀表示k＝1(基波电流)时的角频率，U₁表示基波电压的有效值，I₁表示基波电流的有效值，U₂表示二次谐波电压的有效值，I₂表示二次谐波电流的有效值，U_k表示k次谐波电压的有效值；

第四步，求出谐振电容的电容值c：

在感性电路上串联谐振电容后，电路两端电压变为：

式中，c表示谐振电容的电容值；

将式(3)两端平方，得到：

当U²最小时，求出此时谐振电容的电容值c；

第五步，谐波电流激励下降低感性电路阻抗值的方法：

将上述第四步得到相应电容值c的谐振电容串入上述第一步的感性电路中，在功率放大器电源容量一定的情况下，得到使感性电路中电压最小时的阻抗值。

所述感性电路是由谐波电源和TEAM(Testing Electromagnetic AnalysisMethods)Problem21基准族模型组成；所述谐波电源包括信号发生器与功率放大器；所述TEAM Problem21基准族模型包括激励线圈和磁屏蔽等负载。

本发明未述及之处适用于现有技术。

Claims (1)

1.谐波电流激励下降低感性电路阻抗值的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

第一步，测量感性电路的电阻值R₀与电感值L₀：

连接感性电路，用RLC测量仪测量感性电路的电阻值R₀与电感值L₀；

第二步，设定谐波电流i_t：

设定谐波电流i_t，

$i_t=\underset{k=1}{\overset{n}{\Σ}}\sqrt{2}{I}_k\·\sin ({\mathrm{k\ω}}_{0}t+{\mathrm{\θ}}_k);---\left(1\right)$

式中，I_k表示k次谐波电流的有效值，ω₀表示k＝1时谐波电流的角频率，θ_k表示k次谐波的初相位；

第三步，求感性电路两端电压：

在谐波电流激励下，感性电路两端的电压为：

$U=\sqrt{\underset{k=1}{\overset{n}{\Σ}}{(I_k\·R_0)}^2+\underset{k=1}{\overset{n}{\Σ}}{(I_k\·{\mathrm{k\ω}}_0{L}_0)}^2}---\left(2\right)$

式中，I_k表示k次谐波电流的有效值，ω₀表示k＝1时谐波电流的角频率；

第四步，求出谐振电容的电容值c：

在感性电路上串联谐振电容后，电路两端电压变为：

$U=\sqrt{\underset{k=1}{\overset{n}{\Σ}}{(I_k\·R_0)}^2+\underset{k=1}{\overset{n}{\Σ}}(I_k\·({\mathrm{k\ω}}_0{L}_0-\frac{1}{{\mathrm{k\ω}}_{0}c})}{)}^2---\left(3\right)$

式中，c表示谐振电容的电容值；

将式(3)两端平方，得到：

$U^2=\underset{k=1}{\overset{n}{\Σ}}{(I_k\·R_0)}^2+\underset{k=1}{\overset{n}{\Σ}}{(I_k\·({\mathrm{k\ω}}_0{L}_0-\frac{1}{{\mathrm{k\ω}}_{0}c}\left)\right)}^2---\left(4\right)$

当U²最小时，求出此时谐振电容的电容值c；

第五步，谐波电流激励下降低感性电路阻抗值的方法：

将上述第四步得到相应电容值c的谐振电容串入上述第一步的感性电路中，在功率放大器电源容量一定的情况下，得到使感性电路中电压最小时的阻抗值。