CN110850179A - 一种电感饱和参数测量电路和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电感饱和参数测量电路和装置，通过控制被测电感的主绕组与电容之间形成串联谐振，检测所述被测电感的主绕组两端的电压值的变化周期，得到所述被测电感的谐振周期，基于该谐振周期计算得到所述被测电感的饱和电感量。

Description

一种电感饱和参数测量电路和装置

技术领域

本发明涉及集成电路技术领域，具体涉及一种电感饱和参数测量电路和装置。

背景技术

在电路设计时，尤其是高压电设计时，经常用到电感，通过电感的状态可以实现电路的各项控制，所述电感可以作为磁压缩开关来使用，电感其饱和参数直接关系到所述磁压缩开关的控制的可靠性，因此，需要精准的测量电感的饱和参数，如何测量得到所述电感的饱和参数为本领域技术人员亟待解决的技术问题之一。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种电感饱和参数测量电路和装置，以实现电感的饱和参数的精准测量。

为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

一种电感饱和参数测量电路，包括：

第一控制开关、第二控制开关、第三控制开关、第四控制开关、第一电容、第二电容、第一电阻、开关控制器、可饱和电感和上位机；

所述第一控制开关的第一端与第一直流电源的正输出端相连；

所述第二控制开关的第一端与所述第一控制开关的第二端相连；

所述第三控制开关的第一端与所述第二控制开关的第二端相连，所述第三控制开关的第二端与被测电感的主绕组的第一端相连；

所述第四控制开关的第二端与所述第一直流电源的负输出端相连，所述第四控制开关的第一端与所述被测电感的主绕组的第二端相连；

所述第一电容的第一端与所述第一直流电源的正输出端相连，所述第一电容的第二端与所述第一直流电源的负输出端相连；

所述第二电容的第一端与所述第一控制开关的第二端相连，所述第二电容的第二端与所述第四控制开关的第一端相连；

所述第一电阻与所述第三开关并联；

所述可饱和电感的第一端与第二直流电源的正输出端相连，所述可饱和电感的第二端与所述被测电感的复位绕组的第一端相连，所述饱和电感用于隔离所述被测电感复位绕组两端的高压；

所述被测电感的复位绕组的第二端与所述第二直流电源的负输出端相连；

所述开关控制器，用于：当获取到启动信号时，控制所述第一控制开关和第四控制开关导通，当检测到所述第一电容两端的电压达到第一设定电压时控制所述第二控制开关导通，当所述第二控制开关导通后且所述被测电感的主绕组两端的电压小于第二设定电压时，控制所述第三控制开关导通，并控制所述第一控制开关和第四控制开关断开；

所述上位机，用于当所述第一控制开关和第四控制开关断开后，对所述被测电感的主绕组两端的电压信号进行采样，基于采样得到的主绕组两端的电压信号计算得到所述被测电感的饱和电感量。

可选的，上述电感饱和参数测量电路中，还包括：

第一采样电路，所述第一采样电路设置在所述第一电容与所述开关控制器之间；

所述第一采样电路包括：

第一分压支路，所述第一分压支路的第一端与所述第一电容的第一端相连，所述第一分压支路的第二端接地；

第一运放器，所述第一运放器同相输入端与所述第一分压支路的输出端相连；

第二分压支路，所述第二分压支路的第一端与所述第一电容的第二端相连，所述第二分压支路的第二端接地；

第二运放器，所述第二运放器同相输入端与所述第二分压支路的输出端相连；

第三运放器，所述第三运放器同相输入端所述第一运放器的输出端相连，所述第三运放器的反相输入端与所述第二运放器的输出端相连；

第一比较器，所述第一比较器的同相入端与所述第三运放器的输出端相连，所述第一比较器的反相输入端输入有第一参考信号，所述第一比较器的输出端与所述开关控制器的输入端相连。

可选的，上述电感饱和参数测量电路中，还包括：

第二采样电路，所述第二采样电路设置在所述被测电感的主绕组与所述开关控制器之间；

所述第二采样电路包括：

第三分压支路，所述第三分压支路的第一端与所述主绕组的第一端相连，所述第三分压支路的第二端接地；

第四运放器，所述第四运放器同相输入端与所述第三分压支路的输出端相连；

第四分压支路，所述第四分压支路的第一端与所述主绕组的第二端相连，所述第四分压支路的第二端接地；

第五运放器，所述第五运放器同相输入端与所述第四分压支路的输出端相连；

第六运放器，所述第六运放器同相输入端所述第四运放器的输出端相连，所述第六运放器的反相输入端与所述第五运放器的输出端相连；

第二比较器，所述第二比较器的反相入端与所述第六运放器的输出端相连，所述第二比较器的同相输入端输入有第二参考信号，所述第二比较器的输出端与所述开关控制器的输入端相连。

可选的，上述电感饱和参数测量电路中，所述开关控制器包括：

第一子控制器，所述第一子控制器用于：获取所述第一比较器的输出信号，当检测到所述比较器的输出信号为第一预设电平信号时，生成用于控制第二控制开关导通的控制信号。

可选的，上述电感饱和参数测量电路中，所述第一子控制器为单稳触发器。

可选的，上述电感饱和参数测量电路中，所述开关控制器包括：

第二子控制器，所述第二子控制器用于：获取所述第二比较器的输出信号，当检测到所述比较器的输出信号为第二预设电平信号时，生成用于控制第一控制开关和第四控制开关导通的控制信号，当检测到所述比较器的输出信号为第一预设电平信号时，生成用于控制第三控制开关导通的控制信号以及用于控制第一控制开关和第四控制开关断开的控制信号。

可选的，上述电感饱和参数测量电路中，所述第一控制开关、第二控制开关、第三控制开关和/或第四控制开关为但不限于MOSFET、SCR和LTT。

可选的，上述电感饱和参数测量电路中，所述上位机包括：示波器和处理器；

所述示波器用于：当所述第一控制开关和第四控制开关断开后，对所述被测电感的主绕组两端的电压信号进行采样，基于采样得到的所述被测电感的主绕组两端的电压信号计算得到所述被测电感的谐振周期；

所述处理器用于：提取所述示波器计算得到的所述被测电感的谐振周期，基于所述谐振周期计算得到所述被测电感的饱和电感量。

一种电感饱和参数测量装置，应用有上述任意一项所述的电感饱和参数测量电路。

可选的，上述电感饱和参数测量装置中，还包括：

绝缘支架，所述绝缘支架上设置有用于承载所述电感饱和参数测量电路的测试平台，所述测试平台与地面之间的距离不小于预设距离。

基于上述技术方案，本发明实施例提供的上述方案，当电路启动时，所述第一控制开关和第四控制开关被切换至导通状态，此时，第一直流电源的输出电压施加在第一电容两端，所述第一电容两端的电压持续增高，当所述开关控制器检测到所述第一电容两端的电压提升到第一设定电压时，该第一设定值可以为所述第一电容的额定电压值，控制所述第二控制开关导通，当所述第二控制开关导通后，所述直流电源输出的直流电压加载在所述第一电阻以及所述被测电感的主绕组的两端，由于所述主绕组此时处于非饱和状态，此时，所述主绕组的等效阻抗远远大于所述第一电阻的阻值，此时，加载在所述第一电阻两端的电压值可以忽略不计，故等效为所述第一直流电源输出的直流电压全部加载在所述主绕组两端，所述主绕组充能，其状态由非饱和状态逐步向饱和状态靠拢，当所述主绕组由非饱和状态进入饱和状态时，所述主绕组的等效阻抗远远小于所述第一电阻的阻值，此时，加载在所述主绕组两端的电压值可以忽略不计，故等效为所述第一直流电源输出的直流电压全部加载在所述第一电阻两端，此时，所述主绕组两端的电压值会小于所述第二设定电压，当所述开关控制器检测到所述主绕组两端的电压值小于第二设定电压时，表明所述主绕组进入饱和状态，所述开关控制器控制所述第三控制开关导通、控制所述第一控制开关断开、控制所述第四控制开关断开，此时，所述第二电容与所述被测电感之间形成串联谐振，使得所述主绕组两端的电压值不断变化，通过检测该电压值的变化周期，即可得到所述被测电感的谐振周期，得到所述被测电感的谐振周期后，即可基于该谐振周期计算得到所述被测电感的饱和电感量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例公开的一种电感饱和参数测量电路的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的电感饱和参数测量电路中的第一直流电源以及第一滤波电路的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的电感饱和参数测量电路中的第二滤波电路的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的电感饱和参数测量电路中的第一采样电路的结构示意图；

图5为本申请实施例提供的电感饱和参数测量电路中的第二采样电路的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本方案用于精确测量被测电感在额定电压下饱和状态下的电感量。该被测电感为具有主绕组和复位绕组的电感，这类电感通常用于磁压缩开关中，该开关工作电压较高，通常大于10KV。

具体的，本申请提供了一种电感饱和参数测量电路，参见图1，该电路可以包括：

第一控制开关IGBT1、第二控制开关IGBT2、第三控制开关IGBT3、第四控制开关IGBT4、第一电容C1、第二电容C2、第一电阻R1、开关控制器(未示出)、可饱和电感L2和上位机(未示出)，在本方案中，所述上位机可以视为所述电感饱和参数测量电路的一部分，也可以为独立于所述电感饱和参数测量电路存在的一个设备。参见图1，上述各个元件之间的连接关系具体为：

所述第一控制开关IGBT1的第一端与第一直流电源的正输出端相连；

所述第二控制开关IGBT2的第一端与所述第一控制开关IGBT1的第二端相连；

所述第三控制开关IGBT3的第一端与所述第二控制开关IGBT2的第二端相连，所述第三控制开关IGBT3的第二端与被测电感的主绕组的第一端SAT+相连；

所述第四控制开关IGBT4的第二端与所述第一直流电源的负输出端相连，所述第四控制开关IGBT4的第一端与所述被测电感的主绕组的第二端SAT-相连；

所述第一电容C1的第一端与所述第一直流电源的正输出端相连，所述第一电容C1的第二端与所述第一直流电源的负输出端相连；

所述第二电容C2的第一端与所述第一控制开关IGBT1的第二端相连，所述第二电容C2的第二端与所述第四控制开关IGBT4的第一端相连；

所述第一电阻R1与所述第三开关并联；

所述可饱和电感L2的第一端与第二直流电源的正输出端相连，所述可饱和电感L2的第二端与所述被测电感的复位绕组的第一端相连，所述饱和电感用于隔离所述被测电感复位绕组两端的高压；

所述被测电感的复位绕组的第二端与所述第二直流电源的负输出端相连；

所述开关控制器，用于：当获取到启动信号时，控制所述第一控制开关IGBT1和第四控制开关IGBT4导通，当检测到所述第一电容C1两端的电压达到第一设定电压时控制所述第二控制开关IGBT2导通，当所述第二控制开关IGBT2导通后且所述被测电感的主绕组两端的电压小于第二设定电压时，控制所述第三控制开关IGBT3导通，并控制所述第一控制开关IGBT1和第四控制开关IGBT4断开；

所述上位机，用于当所述第一控制开关IGBT1和第四控制开关IGBT4断开后，对所述被测电感的主绕组两端的电压信号进行采样，基于采样得到的主绕组两端的电压信号计算得到所述被测电感的饱和电感量。

在本申请上述实施例公开的技术方案中，当电路启动时，所述第一控制开关IGBT1和第四控制开关IGBT4被切换至导通状态，此时，第一直流电源的输出电压施加在第一电容C1两端，所述第一电容C1两端的电压持续增高，当所述开关控制器检测到所述第一电容C1两端的电压提升到第一设定电压时，该第一设定值可以为所述第一电容C1的额定电压值，控制所述第二控制开关IGBT2导通，当所述第二控制开关IGBT2导通后，所述直流电源输出的直流电压加载在所述第一电阻R1以及所述被测电感的主绕组的两端，由于所述主绕组此时处于非饱和状态，此时，所述主绕组的等效阻抗远远大于所述第一电阻R1的阻值，此时，加载在所述第一电阻R1两端的电压值可以忽略不计，故等效为所述第一直流电源输出的直流电压全部加载在所述主绕组两端，所述主绕组充能，其状态由非饱和状态逐步向饱和状态靠拢，当所述主绕组由非饱和状态进入饱和状态时，所述主绕组的等效阻抗远远小于所述第一电阻R1的阻值，此时，加载在所述主绕组两端的电压值可以忽略不计，故等效为所述第一直流电源输出的直流电压全部加载在所述第一电阻R1两端，此时，所述主绕组两端的电压值会小于所述第二设定电压，当所述开关控制器检测到所述主绕组两端的电压值小于第二设定电压时，表明所述主绕组进入饱和状态，所述开关控制器控制所述第三控制开关IGBT3导通、控制所述第一控制开关IGBT1断开、控制所述第四控制开关IGBT4断开，此时，所述第二电容C2与所述被测电感之间形成串联谐振，使得所述主绕组两端的电压值不断变化，通过检测该电压值的变化周期，即可得到所述被测电感的谐振周期，得到所述被测电感的谐振周期后，即可基于该谐振周期计算得到所述被测电感的饱和电感量。

在上述实施例公开的电路中，所述第二电容C2为额定容量电容，其容量可以依据用户需求自行调节，以使得用户可以车道所需要的谐振周期。

基于公式

可以得到，电感的谐振周期T与其谐振电容的额定容量C以及饱和电感量L有关，在本方案中，所述谐振电容的额定容量C即为第二电容C2的额定容量，第二电容C2的额定容量为可调值，所述谐振周期T可以通过监测所述主绕组两端的电压变周期得到，因此，基于该公式即可反推得到

公式当所述C和T已知时，即可计算得到被测电感的饱和电感量L。

在配置本申请上述实施例公开的电路时，所述第一电容C1的容量可以配置为远大于所述第二电容C2的容量，例如，第一电容C1的容量超过第二电容C2的容量的100倍，且所述第一电容C1的储能能够使所述被测电感进入饱和状态,在此过程中第一电容C1两端的电压变化极小，可忽略不计。

在上述方案中，所述可饱和电感L2用于隔离所述被测电感的复位绕组两端的高压。所述可饱和电感L2的配置规则可以为：满足在所述被测电感的主绕组两端电压大于所述第二设定电压时不进入饱和状态，即在所述被测电感的主绕组两端电压大于所述第二设定电压时隔离被测电感复位绕组两端的高压，而在所述主绕组两端电压小于所述第二设定电压时，所述可饱和电感L2可以进入饱和状态，此时，所述可饱和电感L2可以进入饱和状态后，所述第二直流电源输出的直流电压可以加在所述被测绕组的复位绕组两端，从而使被测电感处于反向饱和状态，即复位状态。

在本方案中，所述第二直流电源的输出电压值可以依据电路配置需求自行设定，例如，其可以为24V直流电源。在工作时，所述第二直流电源为所述被测电感的复位绕组提供直流电压，可以使所述被测电感进入反向饱和状态，即复位状态。所述第二直流电源持续保持开通，以保证被测电感在进入饱和状态前一直处于复位状态，而在所述被测电感饱和后，当所述第二控制开关IGBT2关断后，所述主绕组两端无外加电压，此时所述第二直流电源可以使所述被测绕组再次进入反向饱和，即被复位。

进一步的，在本申请实施例公开的技术方案中，所述第一直流电源可以为储能电源，也可以为一个交-直流转换电路，当所述第一直流电源为交-直流转换时，所述第一直流电源至少包括：一个整流电路，当然，还可以包括一个滤波电路，所述整流电路的类型依据所转换的交流电的类型而定，例如，参见图2所示，当所述交流电为三相电时，所述整流电路为由第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4、第五二极管D5和第六二极管D6构成的三相整流桥，所述三相整流桥的具体类型为本领域技术人员公知，本申请并不对其在进行展开说明，具体参见图2所示即可。参见图2，所述滤波电路，可以为无源滤波电路，参见图2，该滤波电路可以包括：第一滤波电感L3、第一电容C1(所述第一电容C1记为上述实施例中提到的第一电容C1)和第二电阻，所述第一滤波电感L3的第一端与所述三相整流桥的正输出端相连，所述第一滤波电感L3的第二端与所述第一电容C1的第一端相连，所述第四电阻R4与所述第一电容C1并联，所述第一电容C1的第二端与所述三相整流桥的负输出端相连，所述三相整流桥的输出电流所述第一滤波电感L3及第一电容C1和第二电阻组成的滤波电路进行滤波后，形成直流电。

进一步的，上述电路中，还可以包括设置在所述三相整流电路与三相交流电源之间的三相变压器TR1，以及所述三相变压器TR1与所述三相交流单元之间的调压电路，所述三相变压器TR1为三角-星接法的三相变压器TR1，参见图2，调压电路由第一晶闸管T1、第二晶闸管T2、第三晶闸管T3、第四晶闸管T4、第五晶闸管T5和第六晶闸管T6构成，其具体结构和连接关系请参见图2所示。

在本申请上述实施例公开的技术方案中，还可以包括设置在所述第一电容C1的第一端与所述第一控制开关IGBT1的第一端之间的第三电阻R3。当所述第一控制开关IGBT1和第四控制开关IGBT4处于导通状态时，所述第一直流电源通过所述第三电阻R3为所述第二电容C2进行充电，所述第一电容C1和第二电容C2两端的电压相等。

在上述电路设计时，由第一电容C1、第二电容C2、第一电阻R1、第三电阻R3和被测电感之间组成的电路拓扑结构。该电路的回路面积应尽可能小以减少线路中的杂散电感，必要时第一电容C1、第二电容C2、第一电阻R1、第三电阻R3和被测电感之间可使用叠层母排进行连接以减少测试误差。所述第一电容C1与第二电容C2和第三电阻R3组成的回路并联；第二电容C2与第一电阻R1、被测电感组成的回路并联。目的在于：在被测电感未达到饱和前，被测电感的充电电压基本由第一电容C1和第二电容C2共同提供，由于所述第一电容C1的容量足够大，加在被测电感两端电压保持恒定，可以精确测量被测电感在第一电容C1提供的额定电压下的饱和时间。所述第一电阻R1作用是当被测电感饱和后，被测电感的阻抗急剧下降，远小于第一电阻R1，第一电容C1和第二电容C2施加的的减压全部加在所述第一电阻R1上，此时，所述被测电感两端的电压可以发生突变。

进一步的，参见图3，本申请上述实施例公开的技术方案中，还可以包括设置在所述可饱和电感L2与所述第二直流电源之间的第二滤波电路，参见图3，所述第二滤波电路可以包括：第三电容C3、第四电容C4、第二滤波电感L4、第四电阻R4、和稳压二极管D7；其中，参见图3，所述第三电容C3的第一端与所述可饱和电感L2的第一端相连，所述第三电容C3的第二端与所述复位绕组的第二端相连，所述第二滤波电感L4第一端与所述可饱和电感L2的第二端相连，所述第四电阻R4的第一端与所述第二滤波电感L4第二端相连，所述第四电阻R4的第二端与所述第二直流电源的正输出端相连，所述第四电容C4的第一端与所述第二直流电源的正输出端相连，所述第四电容C4的第二端与所述第二直流电源的负输出端以及所述第三电容C3的第二端相连，所述稳压二极管D7的阴极与所述第四电容C4的第一端相连，所述稳压二极管D7的阳极与所述第四电容C4的第二端相连。所述第二滤波电路主要用于进一步降低所述被测电感的复位绕组两端的电压，使其不会导致所述第二直流电源的输出电压而导致所述第二直流电源过压损坏。

在本申请上述实施例公开的技术方案中，所述开关控制器可以通过采样电路获取所述第一电容C1两端的电压值以及所述主绕组两端的电压值。对此，参见图4，本申请上述实施例公开的技术方案中，还可以包括：第一采样电路和第二采样电路，所述第一采样电路设置在所述第一电容C1与所述开关控制器之间，所述第二采样电路设置在所述被测电感的主绕组与所述开关控制器之间。

参见图4，所述第一采样电路包括：

第一分压支路、第一运放器U1B、第二运放器U1C、第三运放器U3C和第一比较器U4B；

所述第一分压支路的第一端与所述第一电容C1的第一端DC+相连，所述第一分压支路的第二端接地，所述第一分压支路可以为由多个电阻串联而成的分压支路，所述第一分压支路中所串联的电阻的数量可以依据用户需求自行设定，例如，在本申请实施例公开的技术方案中，所述第一分压支路可以由第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8以及第九电阻R9依次串联而成，所述第九电阻R9与所述第八电阻R8的公共端作为所述分压支路的输出端，所述第五电阻R5未与所述第六电阻R6相连的一端作为所述第一分压支路的第一端，所述第九电阻R9未与所述第八电阻R8相连的一端作为所述第一分压支路的第二端；

所述第一运放器U1B同相输入端与所述第一分压支路的输出端相连；

所述第二分压支路的第一端与所述第一电容C1的第二端相连，所述第二分压支路的第二端接地；所述第二分压支路可以为由多个电阻串联而成的分压支路，所述分压支路中所串联的电阻的数量可以依据用户需求自行设定，例如，在本申请实施例公开的技术方案中，所述第二分压支路可以由第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13以及第十四电阻R14依次串联而成，所述第十四电阻R14与所述第十三电阻R13的公共端作为所述分压支路的输出端，所述第十电阻R10未与所述第十一电阻R11相连的一端作为所述第二分压支路的第一端，所述第十四电阻R14未与所述第十三电阻R13相连的一端作为所述第二分压支路的第二端；

所述第二运放器U1C同相输入端与所述第二分压支路的输出端相连；

所述第三运放器U3C同相输入端所述第一运放器U1B的输出端相连，所述第三运放器U3C的反相输入端与所述第二运放器U1C的输出端相连；

所述第一比较器U4B的同相入端与所述第三运放器U3C的输出端相连，所述第一比较器U4B的反相输入端输入有第一参考信号，所述第一比较器U4B的输出端与所述开关控制器的输入端相连。

上述方案中，通过所述第一分压支路对所述第一电容C1的第一端的电压D+进行采样，通过所述第二分压支路对所述第一电容C1的第二端的电压D-进行采样，通过所述第一运放器U1B的输出跟随所述D+的采样电压，采用第二运放器U1C的输出跟随所述D-的采样电压，再将第一运放器U1B和第二运放器U1C的输出信号加载到所述第三运放器U3C的同相输入端和反相输入端，所述第三运放器U3C输出用于所述第一运放器U1B和第二运放器U1C的输出信号进行差分放大，输出用于表征所述D+和D-之差的电压信号，所述第一比较器U4B再将所述第三运放器U3C的输出值与第一参考值进行比较，基于比较结果，即可判断所述第一电容C1两端的电压是否大于第一设定电压。

进一步的，参见图4，上述电路中，还可以包括设置在所述第一运放器U1B与所述第一分压支路之间的第一带通滤波电路，设置在所述第二运放器U1C与所述第二分压支路之间的第二带通滤波电路，所述第一带通滤波电路包括：第十五电阻R15和第五电容，所述第十五电阻R15的第一端与所述第一分压支路的输出端相连，所述第十五电阻R15的第二端与所述第一运放器U1B的同相输入端相连，所述第五电容的第一端与所述第一运放器U1B的同相输入端，所述第五电容的第二端接地。所述第二带通滤波电路包括：第十六电阻R16和第六电容，所述第十六电阻R16的第一端与所述第二分压支路的输出端相连，所述第十六电阻R16的第二端与所述第二运放器U1C的同相输入端相连，所述第六电容的第一端与所述第二运放器U1C的同相输入端，所述第六电容的第二端接地。在上述实施例中，所述第一运放器U1B和第二运放器U1C均作为跟随器使用，此时，所述第一运放器U1B的反向输入端与所述第一运放器U1B的输出端相连，所述第二运放器U1C的反向输入端与所述第二运放器U1C的输出端相连。

上述方案中，所述第三运算放大器的作用主要是用于实现所述第一运放器U1B和第二运放器U1C的输出信号的差分放大，对此，参见图4，上述方案中还可以包括：第十七电阻R17、第十八电阻R18、第十九电阻R19和第二十电阻R20，所述第十七电阻R17的第一端与所述第一运放器U1B的输出端相连，所述第十七电阻R17的第二端与所述第三运放器U3C的同相输入端相连，所述第十八电阻R18的第一端与所述第三运放器U3C的同相输入端相连，所述第十八电阻R18的第二端接地；所述第十九电阻R19的第一端与所述第二运放器U1C的输出端相连，所述第十九电阻R19的第二端与所述第三运放器U3C的反相输入端相连，所述第二十电阻R20的第一端与所述第三运放器U3C的反相输入端相连，所述第二十电阻R20的第二端与所述第三运放器U3C的输出端相连。其中，所述第十七电阻R17的阻值与所述第十九电阻R19的阻值相等，所述第十八电阻R18的阻值与所述第二十电阻R20的阻值相等，此时，所述第三运放器U3C的输出电压为(R17/R18)*(U1-U2)，其中，所述R17为所述第十七电阻R17的阻值，所述R18为所述第十八电阻R18的阻值，所述U1为所述第一运放器U1B的输出电压，所述U2为所述第二运放器U1C的输出电压。

在本申请上述实施例公开的技术方案中，还可以包括用于提供所述第一参考信号的第一基准电源生成电路；参见图4，所述第一基准电源生成电路可以包括：

第二十一电阻R21、第二十二电阻R22和第七电容；

其中，所述第二十一电阻R21的第一端与第三直流电源相连，所述第二十一电阻R21的第一端与所述比较器的反相输入端相连；所述第二十二电阻R22的第一端与所述比较器的反相输入端相连，所述第二十二电阻R22的第二端接地，所述第七电容与所述第二十二电阻R22并联。所述第三直流电源可以为+5V或其他直流电源，所述第三直流电源的输出电压经所述第二十一电阻R21、第二十二电阻R22和第七电容分压后得到第一参考信号，与所述第三运放器U3C的输出电压进行比较，当第三运放器U3C的输出电压高于所述第一参考电压时，所述第一比较器U4B输出由低电平变为高电平，信号跳变即为主回路中的第一电容C1和第二电容C2充电完成的信号。

进一步的，上述电路中，还可以包括一个第一上拉电阻，所述第一上拉电阻的第一端与第四直流电源相连，所述第一上拉电阻的第二端与所述第一比较器U4B的输出端相连。

所述第二采样电路的结构与所述第一采样电路的结构类似，参见图5，所述第二采样电路可以包括：第三分压支路，第四运放器U3B，第四分压支路，第五运放器U5C，第六运放器U6C和第二比较器U7B。

所述第三分压支路的第一端与所述主绕组的第一端相连，所述第三分压支路的第二端接地，与所述第第三分压支路类似，所述第三分压支路可以为由多个电阻串联而成的分压支路，第三分压支路中所串联的电阻的数量可以依据用户需求自行设定，例如，在本申请实施例公开的技术方案中，所述第三分压支路可以由第二十三电阻R23、第二十四电阻R24、第二十五电阻R25、第二十六电阻R26以及第二十七电阻R27依次串联而成；

所述第四运放器U3B同相输入端与所述第三分压支路的输出端相连；

所述第四分压支路的第一端与所述主绕组的第二端相连，所述第四分压支路的第二端接地，与所述第第二分压支路类似，所述第四分压支路可以为由多个电阻串联而成的分压支路，第四分压支路中所串联的电阻的数量可以依据用户需求自行设定，例如，在本申请实施例公开的技术方案中，所述第四分压支路可以由第二十八电阻R28、第二十九电阻R29、第三十电阻R30、第三十一电阻R31以及第三十二电阻R32依次串联而成；

所述第五运放器U5C同相输入端与所述第四分压支路的输出端相连；

所述第六运放器U6C同相输入端所述第四运放器U3B的输出端相连，所述第六运放器U6C的反相输入端与所述第五运放器U5C的输出端相连；

所述第二比较器U7B的反相入端与所述第六运放器U6C的输出端相连，所述第二比较器U7B的同相输入端输入有第二参考信号，所述第二比较器U7B的输出端与所述开关控制器的输入端相连。

所述第二采样电路的工作原理与所述第一采样电路的工作原理相同，在此并不进行累述。

进一步的，上述实施例中，所述第四运放器U3B与所述第三分压支路之间可以设置有第三带通滤波电路，所述第五运放器U5C与所述第四分压支路之间的第四带通滤波电路，所述第三带通滤波电路包括：第三十三电阻R33和第八电容C8；所述第四带通滤波电路包括：第三十五电阻R35和第九电容C9，具体结构和连接可以参见图5。所述第四运放器U3B的反向输入端与所述第四运放器U3B的输出端相连，所述第五运放器U5C的反向输入端与所述第五运放器U5C的输出端相连。

进一步的，上述实施例中，所述第六运算放大器的作用主要是用于实现所述第四运放器U3B和第五运放器U5C的输出信号的差分放大，对此，参见图5，上述方案中还可以包括：第三十六电阻R36、第三十七电阻R37、第三十八电阻R38和第三十九电阻R39，其具体结构和连接可以参见图5。其中，所述第三十六电阻R36与所述第三十八电阻R38的阻值相同，所述第三十七电阻R37和第三十九电阻R39的阻值相同。

在本申请上述实施例公开的技术方案中，还可以包括用于提供所述第二参考信号的第二基准电源生成电路；参见图5，所述第二基准电源生成电路可以包括：第四十电阻R40、第四十一电阻R41和第十电容C10，其具体结构和连接关系可以参见图5。

进一步的，上述电路中，还可以包括一个第二上拉电阻，所述第二上拉电阻的第一端与第五直流电源相连，所述第二上拉电阻的第二端与所述第二比较器U7B的输出端相连。

进一步的，在本申请实施例公开的技术方案中，所述开关控制器内可以具有两个控制器，即，第一子控制器和第二子控制器，所述第一子控制器用于响应所述第一比较器U4B的输出信号，所述第二子控制器用于响应所述第二比较器U7B的输出信号。

所述第一子控制器用于：获取所述第一比较器U4B的输出信号，当检测到所述比较器的输出信号为第一预设电平信号时(所述第一电平信号可以为高电平信号)，生成用于控制第二控制开关IGBT2导通的控制信号。

所述第二子控制器用于：获取所述第二比较器U7B的输出信号，当检测到所述比较器的输出信号为第二预设电平信号时(所述第二电平信号可以为低电平信号)，生成用于控制第一控制开关IGBT1和第四控制开关IGBT4导通的控制信号，当检测到所述比较器的输出信号为第一预设电平信号时，生成用于控制第三控制开关IGBT3导通的控制信号以及用于控制第一控制开关IGBT1和第四控制开关IGBT4断开的控制信号。

所述第一子控制器和第二子控制器可以为单稳触发器。在本申请实施例公开的技术方案中，所述第一子控制器和第二子控制器的输出信号均为具有一定宽度的方波信号。在本方案中，所述第二子控制器具有两个信号输出端，其中第一信号输出端用于向所述第三控制开关IGBT3输出触发信号，第二信号输出端用于向所述第一控制开关IGBT1和第四控制开关IGBT4输出触发信号，具体的，当所述第二比较器U7B的输出信号由低电平信号变为高电平信号时，所述第二子控制器的第一信号输出端由低电平变为高电平，输出具有一定宽度的方波信号，该信号用于控制所述第三控制开关IGBT3导通，该信号截止时，所述第三控制开关IGBT3断开，所述第二子控制器的第一信号输出端输出的信号与所述第二子控制器的第二信号输出端输出的信号互补。

在本申请实施例公开的技术方案中，所述第一控制开关IGBT1、第二控制开关IGBT2、第三控制开关IGBT3和/或第四控制开关IGBT4的类型可以依据用需求自行选择，例如，所述第一控制开关IGBT1、第二控制开关IGBT2、第三控制开关IGBT3和/或第四控制开关IGBT4可以为但不限于MOSFET、SCR和LTT。当然，当磁压缩开关所需要测试的直流电压较高时，可以使用多个IGBT串联来满足耐压要求。

在本申请实施例公开的技术方案中，所述上位机可以包括：示波器和处理器；

所述示波器用于：检测所述被测电感的主绕组两端的电压值，当所述第一控制开关IGBT1和第四控制开关IGBT4断开后，对所述被测电感的主绕组两端的电压信号进行采样，得到所述被测电感震荡器件内被测电感的主绕组两端的电压数据，基于采样得到的所述被测电感的主绕组两端的电压信号计算得到所述被测电感的谐振周期；

所述处理器用于：提取所述示波器计算得到的所述被测电感的谐振周期，基于所述谐振周期以及所述第二电容C2的电容值计算得到所述被测电感的饱和电感量。

综合上述各个实施例，本方案可以在当所述第一电容C1两端的电压升压到预设值时，将直流电压加在被测电感的主绕组两端。当被测电感由非饱和进入饱和状态时，自动使饱和电感与第二电容C2在额定电压下进行串联谐振。通过示波器观测被测电感主绕组两端电压，由电压变为0的时间，或者通过示波器观察第一比较器U4B和第二比较器U7B的输出信号跳变时的时间差，可以得到被测电感在额定电压下由非饱和进入饱和状态的时间；通过示波器观测谐振周期，进而可以计算出所述被测电感的饱和电感量。

对应于上述电路，本申请还公开了一种电感饱和参数测量装置，该装置可以应用有本申请上述任意一项所述的电感饱和参数测量电路。

进一步的，由于被测电感储能较大，其谐振瞬间峰值功率较高，为减小整个测试回路因对地耦合电容而对测试结果产生的影响，在本方案中，还未所述电感饱和参数测量装置配置了一个绝缘支架，所述绝缘支架上设置有用于承载所述电感饱和参数测量电路的测试平台，所述测试平台与地面之间的距离不小于预设距离，例如不小于1米。所述绝缘支架周围可以设置有金属屏蔽层，所述电感饱和参数测量电路与所述金属屏蔽层之间的距离也应不小于所述预设距离。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种电感饱和参数测量电路，其特征在于，包括：

第一控制开关、第二控制开关、第三控制开关、第四控制开关、第一电容、第二电容、第一电阻、开关控制器、可饱和电感和上位机；

所述第一控制开关的第一端与第一直流电源的正输出端相连；

所述第二控制开关的第一端与所述第一控制开关的第二端相连；

所述第三控制开关的第一端与所述第二控制开关的第二端相连，所述第三控制开关的第二端与被测电感的主绕组的第一端相连；

所述第四控制开关的第二端与所述第一直流电源的负输出端相连，所述第四控制开关的第一端与所述被测电感的主绕组的第二端相连；

所述第一电容的第一端与所述第一直流电源的正输出端相连，所述第一电容的第二端与所述第一直流电源的负输出端相连；

所述第二电容的第一端与所述第一控制开关的第二端相连，所述第二电容的第二端与所述第四控制开关的第一端相连；

所述第一电阻与所述第三开关并联；

所述可饱和电感的第一端与第二直流电源的正输出端相连，所述可饱和电感的第二端与所述被测电感的复位绕组的第一端相连，所述饱和电感用于隔离所述被测电感复位绕组两端的高压；

所述被测电感的复位绕组的第二端与所述第二直流电源的负输出端相连；

所述开关控制器，用于：当获取到启动信号时，控制所述第一控制开关和第四控制开关导通，当检测到所述第一电容两端的电压达到第一设定电压时控制所述第二控制开关导通，当所述第二控制开关导通后且所述被测电感的主绕组两端的电压小于第二设定电压时，控制所述第三控制开关导通，并控制所述第一控制开关和第四控制开关断开；

所述上位机，用于当所述第一控制开关和第四控制开关断开后，对所述被测电感的主绕组两端的电压信号进行采样，基于采样得到的主绕组两端的电压信号计算得到所述被测电感的饱和电感量。

2.根据权利要求1所述的电感饱和参数测量电路，其特征在于，还包括：

第一采样电路，所述第一采样电路设置在所述第一电容与所述开关控制器之间；

所述第一采样电路包括：

第一分压支路，所述第一分压支路的第一端与所述第一电容的第一端相连，所述第一分压支路的第二端接地；

第一运放器，所述第一运放器同相输入端与所述第一分压支路的输出端相连；

第二分压支路，所述第二分压支路的第一端与所述第一电容的第二端相连，所述第二分压支路的第二端接地；

第二运放器，所述第二运放器同相输入端与所述第二分压支路的输出端相连；

第三运放器，所述第三运放器同相输入端所述第一运放器的输出端相连，所述第三运放器的反相输入端与所述第二运放器的输出端相连；

第一比较器，所述第一比较器的同相入端与所述第三运放器的输出端相连，所述第一比较器的反相输入端输入有第一参考信号，所述第一比较器的输出端与所述开关控制器的输入端相连。

3.根据权利要求1所述的电感饱和参数测量电路，其特征在于，还包括：

第二采样电路，所述第二采样电路设置在所述被测电感的主绕组与所述开关控制器之间；

所述第二采样电路包括：

第三分压支路，所述第三分压支路的第一端与所述主绕组的第一端相连，所述第三分压支路的第二端接地；

第四运放器，所述第四运放器同相输入端与所述第三分压支路的输出端相连；

第四分压支路，所述第四分压支路的第一端与所述主绕组的第二端相连，所述第四分压支路的第二端接地；

第五运放器，所述第五运放器同相输入端与所述第四分压支路的输出端相连；

第六运放器，所述第六运放器同相输入端所述第四运放器的输出端相连，所述第六运放器的反相输入端与所述第五运放器的输出端相连；

第二比较器，所述第二比较器的反相入端与所述第六运放器的输出端相连，所述第二比较器的同相输入端输入有第二参考信号，所述第二比较器的输出端与所述开关控制器的输入端相连。

4.根据权利要求2所述的电感饱和参数测量电路，其特征在于，所述开关控制器包括：

第一子控制器，所述第一子控制器用于：获取所述第一比较器的输出信号，当检测到所述比较器的输出信号为第一预设电平信号时，生成用于控制第二控制开关导通的控制信号。

5.根据权利要求6所述的电感饱和参数测量电路，其特征在于，所述第一子控制器为单稳触发器。

6.根据权利要求3所述的电感饱和参数测量电路，其特征在于，所述开关控制器包括：

第二子控制器，所述第二子控制器用于：获取所述第二比较器的输出信号，当检测到所述比较器的输出信号为第二预设电平信号时，生成用于控制第一控制开关和第四控制开关导通的控制信号，当检测到所述比较器的输出信号为第一预设电平信号时，生成用于控制第三控制开关导通的控制信号以及用于控制第一控制开关和第四控制开关断开的控制信号。

7.根据权利要求1所述的电感饱和参数测量电路，其特征在于，所述第一控制开关、第二控制开关、第三控制开关和/或第四控制开关为但不限于MOSFET、SCR和LTT。

8.根据权利要求1所述的电感饱和参数测量电路，其特征在于，所述上位机包括：示波器和处理器；

所述示波器用于：当所述第一控制开关和第四控制开关断开后，对所述被测电感的主绕组两端的电压信号进行采样，基于采样得到的所述被测电感的主绕组两端的电压信号计算得到所述被测电感的谐振周期；

所述处理器用于：提取所述示波器计算得到的所述被测电感的谐振周期，基于所述谐振周期计算得到所述被测电感的饱和电感量。

9.一种电感饱和参数测量装置，其特征在于，应用有权利要求1-8任意一项所述的电感饱和参数测量电路。

10.根据权利要求9所述的电感饱和参数测量装置，其特征在于，还包括：

绝缘支架，所述绝缘支架上设置有用于承载所述电感饱和参数测量电路的测试平台，所述测试平台与地面之间的距离不小于预设距离。

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