CN111722153B - 一种三相变压器试验专用变频电源及监测方法 - Google Patents

一种三相变压器试验专用变频电源及监测方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111722153B
CN111722153B CN202010712423.1A CN202010712423A CN111722153B CN 111722153 B CN111722153 B CN 111722153B CN 202010712423 A CN202010712423 A CN 202010712423A CN 111722153 B CN111722153 B CN 111722153B
Authority
CN
China
Prior art keywords
transformer
phase
filter
winding
power supply
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202010712423.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111722153A (zh
Inventor
朱晓红
蔡澔伦
尚泽
刘海钢
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Qujing Power Supply Bureau Yunnan Power Grid Co Ltd
Original Assignee
Qujing Power Supply Bureau Yunnan Power Grid Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Qujing Power Supply Bureau Yunnan Power Grid Co Ltd filed Critical Qujing Power Supply Bureau Yunnan Power Grid Co Ltd
Priority to CN202010712423.1A priority Critical patent/CN111722153B/zh
Publication of CN111722153A publication Critical patent/CN111722153A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111722153B publication Critical patent/CN111722153B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/50—Testing of electric apparatus, lines, cables or components for short-circuits, continuity, leakage current or incorrect line connections
    • G01R31/62—Testing of transformers
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D21/00—Measuring or testing not otherwise provided for
    • G01D21/02—Measuring two or more variables by means not covered by a single other subclass
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R29/00—Arrangements for measuring or indicating electric quantities not covered by groups G01R19/00 - G01R27/00
    • G01R29/16—Measuring asymmetry of polyphase networks
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/50—Testing of electric apparatus, lines, cables or components for short-circuits, continuity, leakage current or incorrect line connections
    • G01R31/66—Testing of connections, e.g. of plugs or non-disconnectable joints
    • G01R31/67—Testing the correctness of wire connections in electric apparatus or circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/12—Arrangements for reducing harmonics from ac input or output
    • H02M1/126—Arrangements for reducing harmonics from ac input or output using passive filters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/53—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/537—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
    • H02M7/5387—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration
    • H02M7/53871—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration with automatic control of output voltage or current
    • H02M7/53873—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration with automatic control of output voltage or current with digital control

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

本发明涉及一种三相变压器试验专用变频电源及监测方法，该变频电源包括三相PWM发生器、三相逆变电桥、微处理器MCU、ADC等结构；微处理器MCU的控制端与三相PWM发生器的受控端相连；三相PWM发生器的输出端与三相逆变电桥的输入端相连；滤波变压器A、滤波变压器B、滤波变压器C分别串联在三相逆变电桥输出的三个输出回路上；微处理器MCU与ADC相连；ADC的输入端分别与电流监测绕组、负载反射情况监测绕组的两端相连；本发明变频电源具备高度灵活控制能力，能兼顾多种试验条件且具有负载监测能力，且具备负荷监控、滤波发热和啸叫监测功能，既可当做试验源，又可作为三相检测仪器，有较好的实用价值，易于推广应用。

Description

一种三相变压器试验专用变频电源及监测方法
技术领域
本发明属于电力三相高压设备试验检测技术领域，具体涉及一种三相变压器试验专用变频电源及监测方法。
背景技术
三相电力变压器现场试验时，通常需要加压至一次系统的高电压，此类装置不仅笨重，还有安全风险。另外，随着变电站设备调试技术的提升，需要对变压器及关联设备进行系统联调，这种情况对三相电源的灵活控制性和相应信号跟踪采集装置的配置要求也相应增加。由于一次系统的高电压不受频率、电压、相角调整，如果需要进行负荷监测、变频控制，甚至对试验源的特性进行修改都变得不可能，限制了调试技术的发展。因此如何克服现有技术的不足是目前电力三相高压设备试验检测技术领域亟需解决的问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术的不足，提供一种三相变压器试验专用变频电源及监测方法，该三相变压器试验专用变频电源具备高度灵活控制能力，能兼顾多种试验条件且具有负载监测能力，且具备负荷监控、滤波发热和啸叫监测功能，并根据监测数据及时调整三相试验电源的频率等参数以达到安全试验、高可靠性试验的目的。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种三相变压器试验专用变频电源，包括三相PWM发生器、三相逆变电桥、微处理器MCU、ADC、滤波变压器和滤波电容；
滤波变压器有三个，分别为滤波变压器A、滤波变压器B和滤波变压器C；每个滤波变压器包括一个原边绕组和两个副边绕组；其中，两个副边绕组分别为电流监测绕组、负载反射绕组；负载反射绕组匝数是电流监测绕组匝数的1/3；
滤波电容也有三个，分别为滤波电容A、滤波电容B、滤波电容C；
微处理器MCU的控制端与三相PWM发生器的受控端相连；
三相PWM发生器的输出端与三相逆变电桥的输入端相连；
滤波变压器A、滤波变压器B、滤波变压器C分别串联在三相逆变电桥输出的三个输出回路上，滤波变压器A的原边绕组、滤波变压器B的原边绕组、滤波变压器C的原边绕组均与负载串联；滤波电容A、滤波电容B、滤波电容C与负载并联；
微处理器MCU与ADC相连；
ADC的输入端分别与电流监测绕组A1、电流监测绕组B1、电流监测绕组C1、负载反射情况监测绕组A2、负载反射情况监测绕组B2、负载反射情况监测绕组C2的两端相连。
进一步，优选的是，还包括声学传感器A3、声学传感器B3和声学传感器C3；
滤波变压器A的壳体或铁芯与声学传感器A3的输入端相连；
滤波变压器B的壳体或铁芯端与声学传感器B3的输入端相连；
滤波变压器C的壳体或铁芯端与声学传感器C3的输入端相连；
ADC的输入端分别与声学传感器A3、声学传感器B3、声学传感器C3的输出端相连；
声学传感器A3的输出端与音频功放KA3输入端相连；
声学传感器B3的输出端与音频功放KB3输入端相连；
声学传感器C3的输出端与音频功放KC3输入端相连。
进一步，优选的是，还包括温度传感器T1、温度传感器T2和温度传感器T3；温度传感器T1、温度传感器T2和温度传感器T3对应安装在滤波变压器A、滤波变压器B、滤波变压器C的铁芯上；
温度传感器T1、温度传感器T2和温度传感器T3均与ADC的输入端相连。
进一步，优选的是，所述的三相逆变电桥由普通MOS管组成的三相开关电桥回路。
进一步，优选的是，所述的三相PWM发生器输出频率范围为10Hz-30kHz；所述的微处理器MCU采用STM32控制器。
进一步，优选的是，还包括蜂鸣器，蜂鸣器与微处理器MCU相连。
进一步，优选的是，电流监测绕组与原边绕组为同向绕制结构；负载反射绕组与原边绕组为反向绕制结构。
进一步，优选的是，声学传感器A3、声学传感器B3和声学传感器C3的带宽范围为10Hz-15kHz；三相变压器试验专用变频电源的输出频率为1Hz-100kHz。
一种安全监测方法，采用上述三相变压器试验专用变频电源，具体如下：
A．当用于评估变压器，或变压器与所连接的负载线路的阻抗、绝缘、介质损耗，电流监测绕组A1、B1、C1大于100%的单相电流时，或滤波变压器绕组A2、B2、C2三相出现的不平衡程度大于10%时，判断三相存在严重的阻抗不平衡情况；
B．当用变压器接线正确性测试时，采用1Hz到300Hz试验频率，电流监测绕组A1、B1、C1大于10%的单相电流时，判断出现接线错误；
C．当用于变压器阻抗测试，假设输出电压稳定后，设采用所述的三相变压器试验专用变频电源输出电压为已知电压V，通过电流监测绕组A1、B1、C1采集的输出电流为I，则通过计算R=V/I得到负载电阻。
一种三相变压器试验专用变频电源的安全监测方法，包括滤波变压器的音频监测和温度监测：
（1）运行过程中观测来自三相声学传感器A3、B3和C3的输出，如三相声学传感器的功率大于80dB，则应马上降低三相PWM发生器中PWM试验频率或停止PWM试验信号输出，使得三相声学传感器的功率降低至80dB以下；
（2）运行过程中通过温度传感器T1、T2、T3监测来自滤波变压器A、B、C铁芯的温度，如超过门限值，则应降低三相PWM发生器中PWM频率，或降低PWM占空比，以使得滤波变压器A、B、C铁芯的温度降低至门限值以下；
（3）当三相滤波回路中，仅某一相的声学传感器的功率超过80dB或滤波变压器铁芯的温度超过门限值，MCU应通过所连接的蜂鸣器发出声音告警，并停止三相PWM发生器中PWM三相的试验信号输出，并进行检查。
本发明采用灵活的设计三相源，有助于对整个试验流程和试验方法提高灵活性，改变当前固定的高压试验的格局，同时达到降低试验电压，提高人身安全。
滤波变压器为包括一个一次滤波绕组（原边绕组）、两个跟踪副边绕组的的带铁芯变压器；其中，一次滤波绕组用于三相逆变电桥输出的三相PWM波的滤波，以获得正弦波；第一个副边绕组（电流监测绕组）为降压绕组，用于监测一次滤波绕组的滤波回路电流；第二个副边绕组（负载反射绕组）和第一个副边绕组为反向绕制结构，即第一个副边绕组和一次滤波绕组为同向绕制而成，第二个副边绕组用于分析电源输出负载端的阻抗反射情况。即滤波变压器A的原边绕组与作为负载串联滤波电感，电流监测绕组A1、负载反射绕组A2作为副边绕组；滤波变压器B的原边绕组与负载串联作为滤波电感，电流监测绕组B1、负载反射绕组B2作为副边绕组；滤波变压器C的原边绕组与负载串联作为滤波电感，电流监测绕组C1、负载反射绕组C2作为副边绕组。
本发明中“由普通MOS管组成的三相开关电桥回路”为现有的常规电路，本发明对此不做改进。
本发明逆变电源输出滤波回路将传统的滤波电感改进成了滤波变压器，滤波变压器副边至少两个绕组用于监测（不排除有更多的副边绕组），实现了负荷监测、温度、音频噪音监测功能。
本发明既实现三相变频源的功能，又实现了外部负荷监测，还实现了自身状态的检测（如温度、啸叫等），具体为：
（1）至少一个滤波变压器的绕组实现了负荷监测。
（2）至少一个滤波变压器的绕组实现了电流监测。为了达到宽频目的，采用的绕组匝数需低于负荷监测的绕组。
（3）滤波变压器的铁芯结构灵活，可以是原边滤波绕组和副边绕组采用带气隙的高频磁芯，或不带气隙的高频磁芯耦合，或采用空气耦合等。
本发明与现有技术相比，其有益效果为：
本发明解决了三相变压器试验电源的变频电源输出和测量一体化的问题，尤其应用在需要宽频条件下三相工作电压达到低压试验输出和干扰抑制的问题。另一方面为了防止高频输出过程中滤波器（滤波变压器和滤波电容）发热，以及防止运行过程中滤波变压器和负载发生高频谐振导致铁芯发热，铁芯高频啸叫等影响逆变器整体性能的现象，采用监测温度、声学啸叫声的方法达到监测和预警目标。本发明还有利于利于多绕组滤波变压器的反射绕组进行其他信号的注入，达到调整输出电源功率，改变三相平衡度，来观测三相设备或三相试验系统特征的目的。
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一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明三相变压器试验专用变频电源的结构示意图；其中，交叉处有圆点代表交叉处的连线相连，无圆点表示交叉处的连线不相连；
图2为三相逆变电桥及滤波变压器的结构示意图；
图3为带两个副边绕组的滤波变压器的结构示意图；
图4为试验源输出波形强度图；横坐标是时间，单位为秒，纵坐标是反射电压信号强度A2、B2、C2的其中一相的数据，它可以是电压或经频谱计算后的增益DB值（电压值，单位V）。根据反射信号在时间轴上的连续性或突变特征，可以发现负载的异常情况，正常情况负载的变化过渡过程是相对平滑的。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的详细描述。
本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体技术、连接关系或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术、连接关系、条件或者按照产品说明书进行。所用材料、仪器或设备未注明生产厂商者，均为可以通过购买获得的常规产品。
本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”到另一元件时，它可以直接连接到其他元件，或者也可以存在中间元件。
在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。术语“内”、“上”、“下”等指示的方位或状态关系为基于附图所示的方位或状态关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”、“设有”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
本发明中ADC为模数转换器。
如图1-3所示，一种三相变压器试验专用变频电源，包括三相PWM发生器1、三相逆变电桥2、微处理器MCU3、ADC4、滤波变压器和滤波电容；
滤波变压器有三个，分别为滤波变压器A、滤波变压器B和滤波变压器C；每个滤波变压器包括一个原边绕组和两个副边绕组；其中，两个副边绕组分别为电流监测绕组、负载反射绕组；负载反射绕组匝数是电流监测绕组匝数的1/3；
滤波电容也有三个，分别为滤波电容A、滤波电容B、滤波电容C；
微处理器MCU3的控制端与三相PWM发生器1的受控端相连；
三相PWM发生器1的输出端与三相逆变电桥2的输入端相连；
滤波变压器A、滤波变压器B、滤波变压器C分别串联在三相逆变电桥2输出的三个输出回路上，滤波变压器A的原边绕组、滤波变压器B的原边绕组、滤波变压器C的原边绕组均与负载串联；滤波电容A、滤波电容B、滤波电容C与负载并联；
微处理器MCU3与ADC4相连；
ADC4的输入端分别与电流监测绕组A1、电流监测绕组B1、电流监测绕组C1、负载反射情况监测绕组A2、负载反射情况监测绕组B2、负载反射情况监测绕组C2的两端相连。
优选，还包括声学传感器A3、声学传感器B3和声学传感器C3；
滤波变压器A的壳体或铁芯与声学传感器A3的输入端相连；
滤波变压器B的壳体或铁芯端与声学传感器B3的输入端相连；
滤波变压器C的壳体或铁芯端与声学传感器C3的输入端相连；
ADC4的输入端分别与声学传感器A3、声学传感器B3、声学传感器C3的输出端相连；
声学传感器A3的输出端与音频功放KA3输入端相连；
声学传感器B3的输出端与音频功放KB3输入端相连；
声学传感器C3的输出端与音频功放KC3输入端相连。
优选，还包括温度传感器T1、温度传感器T2和温度传感器T3；温度传感器T1、温度传感器T2和温度传感器T3对应安装在滤波变压器A、滤波变压器B、滤波变压器C的铁芯上；
温度传感器T1、温度传感器T2和温度传感器T3均与ADC4的输入端相连。
优选，所述的三相逆变电桥2由普通MOS管组成的三相开关电桥回路。
优选，所述的三相PWM发生器1输出频率范围为10Hz-30kHz；所述的微处理器MCU3采用STM32控制器。
优选，还包括蜂鸣器5，蜂鸣器5与微处理器MCU3相连。
优选，电流监测绕组与原边绕组为同向绕制结构；负载反射绕组与原边绕组为反向绕制结构。
优选，声学传感器A3、声学传感器B3和声学传感器C3的带宽范围为10Hz-15kHz；三相变压器试验专用变频电源的输出频率为1Hz-100kHz。
一种安全监测方法，采用上述三相变压器试验专用变频电源，其特征在于：
A．当用于评估变压器，或变压器与所连接的负载线路的阻抗、绝缘、介质损耗，电流监测绕组A1、B1、C1大于100%的单相电流时，或滤波变压器绕组A2、B2、C2三相出现的不平衡程度大于10%时，判断三相存在严重的阻抗不平衡情况；
B．当用变压器接线正确性测试时，采用1Hz到300Hz试验频率，电流监测绕组A1、B1、C1大于10%的单相电流时，判断出现接线错误；
C．当用于变压器阻抗测试，假设输出电压稳定后，设采用所述的三相变压器试验专用变频电源输出电压为已知电压V，通过电流监测绕组A1、B1、C1采集的输出电流为I，则通过计算R=V/I得到负载电阻。
一种上述三相变压器试验专用变频电源的安全监测方法，包括滤波变压器的音频监测和温度监测：
（1）运行过程中观测来自三相声学传感器A3、B3和C3的输出，如三相声学传感器的功率大于80dB，则应马上降低三相PWM发生器中PWM试验频率或停止PWM试验信号输出，使得三相声学传感器的功率降低至80dB以下；
（2）运行过程中通过温度传感器T1、T2、T3监测来自滤波变压器A、B、C铁芯的温度，如超过门限值，则应降低三相PWM发生器中PWM频率，或降低PWM占空比，以使得滤波变压器A、B、C铁芯的温度降低至门限值以下；
（3）当三相滤波回路中，仅某一相的声学传感器的功率超过80dB或滤波变压器铁芯的温度超过门限值，MCU应通过所连接的蜂鸣器发出声音告警，并停止三相PWM发生器中PWM三相的试验信号输出，并进行检查。
其中，滤波变压器中第二个副边绕组主要用于分析反射电流波形，通过发射电流波形发现变压器等效负载阻抗的稳定性和负载阻抗的谐振性缺陷。
优选，铁芯门限值为90℃。
微处理器MCU3控制三相PWM发生器1发出三相PWM波，然后控制三相逆变电桥2的通断时序，在三相逆变电桥2输出端串联滤波变压器A、滤波变压器B、滤波变压器C来达到滤波和负载电流、负载阻抗波动监测的目的。
本发明通过监测滤波变压器铁芯温度、啸叫及滤波变压器负载反射绕组的波形来观测试验负载的目的。
声学传感器A3、声学传感器B3、声学传感器C3一方面输出到ADC进行模数转换后，进入MCU读取数据；另一方面，分别通过音频功放KA3、KB3、KC3输出，供耳麦监听噪音。
应用实例
设微处理器MCU采用STM32控制器，三相逆变电桥由普通MOS管组成的三相开关电桥回路。三相PWM发生器输出频率范围为10Hz-30kHz，典型值为10kHz，滤波变压器A、B、C原边绕组一次串接在输出回路与并联电容构成LC并联滤波，然后与负载相连。
A1、B1、C1为电流监测绕组，当负载短路时或负载过大时，ADC采集的信息会直接通过MCU读出，因而本变频电源有监测负荷电流、监测负荷阻抗大小的作用。设输出电压三相输出的V为已知标定好的电压，如V=380V，三相电压幅度相等，可以认为在额定工作范围内该电压基本不变，通过分析A1、B1、C1的电流读数，可以近似计算三相负载阻抗值，R1=V/I1，R2=V/I2，R3=V/I3。其中I1、I2、I3对应A1、B1、C1换算后的数值，具体换算系数根据电流监测绕组后面的并联电阻或放大系数确定，这里可以假设换算系数为1，即I1=A1，I2=A2,I3=A3。显而易见，通过比较I1、I2、I3也能发现三相负载阻抗的不平衡性。
另一方面，A2、B2、C2为负载反射情况监测绕组，该绕组匝数为电流监测绕组A1、B1、C1绕组的1/3，反射电压的波形与负载阻抗的波动相关，通过采集波形可以用于分析负载的波动，异常抖动等情况，如负载是电缆，该反射的时间可用于电缆上异常点或缺陷点的定位。具体算法这里不做描述。
由于负载反射情况监测绕A2、B2、C2三相绕组的反射波形可以同时监测，还可通过三相对比完成，达到筛选异常相的负载目的。
需要补充说明的是，A2、B2、C2采取比A1、B1、C1匝数少的原因是它可以快速检测因为负载波动导致的高速电流波动，因而有较好的动态能力，其分析的信号频率带宽更利于发现动态特征，而A1、B1、C1绕组匝数较多，更易发现稳定的负载大小。因此，需要进行负载缺陷识别而不是简单的负载阻抗大小时，应通过A2、B2、C2的波形进行分析，正常情况波形应该平滑无突变点，带有局部缺陷的为有异常的相，如图4所示。应用中还可以对比三相波形，这里不重复说明。
A3、B3、C3为声学传感器，一方面驱动音频功放KA3、KB3、KC3，设该功放为标准的音频功放，自带耳麦接口，可供接入耳机监听噪声大小。如需要数值强度，则通过A3、B3、C3与ADC连接后，MCU计算出强度值，进行后续分析。
综上，本发明是一个具备变频的三相源，它不仅解决了输出变频三相电压的目的，且自带了波形监测，温度监测（T1、T2、T3），声学振动监测。可以观测到哪一相的负载异常，也可以监测到自身滤波回路的异常，通过调整频率、及时预警，或停止PWM输出的方式自动的保护三相电源的输出。
本发明显而易见能够提升逆变电源的寿命，相比传统的没有铁芯温度监测，没有高频啸叫监测的方式，本发明智能化管理水平明显提高，能及时保护自身发热和铁芯损坏。
本发明不限于一个三相电源，如用于多个三相逆变电源，可以通过一个MCU进行统一管理，因而类似结构的叠加组合都在本专利保护范围
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种三相变压器试验专用变频电源，其特征在于，包括三相PWM发生器（1）、三相逆变电桥（2）、微处理器MCU（3）、ADC（4）、滤波变压器、滤波电容、声学传感器A3、声学传感器B3和声学传感器C3；
滤波变压器有三个，分别为滤波变压器A、滤波变压器B和滤波变压器C；每个滤波变压器包括一个原边绕组和两个副边绕组；其中，两个副边绕组分别为电流监测绕组、负载反射绕组；负载反射绕组匝数是电流监测绕组匝数的1/3；
滤波电容也有三个，分别为滤波电容A、滤波电容B、滤波电容C；
微处理器MCU（3）的控制端与三相PWM发生器（1）的受控端相连；
三相PWM发生器（1）的输出端与三相逆变电桥（2）的输入端相连；
滤波变压器A、滤波变压器B、滤波变压器C分别串联在三相逆变电桥（2）输出的三个输出回路上，滤波变压器A的原边绕组、滤波变压器B的原边绕组、滤波变压器C的原边绕组均与负载串联；滤波电容A、滤波电容B、滤波电容C与负载并联；
微处理器MCU（3）与ADC（4）相连；
ADC（4）的输入端分别与电流监测绕组A1、电流监测绕组B1、电流监测绕组C1、负载反射情况监测绕组A2、负载反射情况监测绕组B2、负载反射情况监测绕组C2的两端相连；
滤波变压器A的壳体或铁芯与声学传感器A3的输入端相连；
滤波变压器B的壳体或铁芯端与声学传感器B3的输入端相连；
滤波变压器C的壳体或铁芯端与声学传感器C3的输入端相连；
ADC（4）的输入端分别与声学传感器A3、声学传感器B3、声学传感器C3的输出端相连；
声学传感器A3的输出端与音频功放KA3输入端相连；
声学传感器B3的输出端与音频功放KB3输入端相连；
声学传感器C3的输出端与音频功放KC3输入端相连。
2.根据权利要求1所述的三相变压器试验专用变频电源，其特征在于，还包括温度传感器T1、温度传感器T2和温度传感器T3；温度传感器T1、温度传感器T2和温度传感器T3对应安装在滤波变压器A、滤波变压器B、滤波变压器C的铁芯上；
温度传感器T1、温度传感器T2和温度传感器T3均与ADC（4）的输入端相连。
3.根据权利要求1所述的三相变压器试验专用变频电源，其特征在于，所述的三相逆变电桥（2）由普通MOS管组成的三相开关电桥回路。
4.根据权利要求1所述的三相变压器试验专用变频电源，其特征在于，所述的三相PWM发生器（1）输出频率范围为10Hz-30kHz；所述的微处理器MCU（3）采用STM32控制器。
5.根据权利要求1所述的三相变压器试验专用变频电源，其特征在于，还包括蜂鸣器（5），蜂鸣器（5）与微处理器MCU（3）相连。
6.根据权利要求1所述的三相变压器试验专用变频电源，其特征在于，电流监测绕组与原边绕组为同向绕制结构；负载反射绕组与原边绕组为反向绕制结构；滤波变压器的铁芯为原边滤波绕组和副边绕组采用带气隙的高频磁芯，或不带气隙的高频磁芯耦合，或采用空气耦合。
7.根据权利要求1所述的三相变压器试验专用变频电源，其特征在于，声学传感器A3、声学传感器B3和声学传感器C3的带宽范围为10Hz-15kHz；三相变压器试验专用变频电源的输出频率为1Hz-100kHz。
8.一种安全监测方法，采用权利要求1~7任意一项所述的三相变压器试验专用变频电源，其特征在于：
A．当用于评估变压器，或变压器与所连接的负载线路的阻抗、绝缘、介质损耗，电流监测绕组A1、B1、C1大于100%的单相电流时，或滤波变压器绕组A2、B2、C2三相出现的不平衡程度大于10%时，判断三相存在严重的阻抗不平衡情况；
B．当用变压器接线正确性测试时，采用1Hz到300Hz试验频率，电流监测绕组A1、B1、C1大于10%的单相电流时，判断出现接线错误；
C．当用于变压器阻抗测试，假设输出电压稳定后，设采用所述的三相变压器试验专用变频电源输出电压为已知电压V，通过电流监测绕组A1、B1、C1采集的输出电流为I，则通过计算R=V/I得到负载电阻。
9.一种权利要求2所述的三相变压器试验专用变频电源的安全监测方法，其特征在于：包括滤波变压器的音频监测和温度监测：
（1）运行过程中观测来自三相声学传感器A3、B3和C3的输出，如三相声学传感器的功率大于80dB，则应马上降低三相PWM发生器中PWM试验频率或停止PWM试验信号输出，使得三相声学传感器的功率降低至80dB以下；
（2）运行过程中通过温度传感器T1、T2、T3监测来自滤波变压器A、B、C铁芯的温度，如超过门限值，则应降低三相PWM发生器中PWM频率，或降低PWM占空比，以使得滤波变压器A、B、C铁芯的温度降低至门限值以下；
（3）当三相滤波回路中，仅某一相的声学传感器的功率超过80dB或滤波变压器铁芯的温度超过门限值，MCU应通过所连接的蜂鸣器发出声音告警，并停止三相PWM发生器中PWM三相的试验信号输出，并进行检查。
CN202010712423.1A 2020-07-22 2020-07-22 一种三相变压器试验专用变频电源及监测方法 Active CN111722153B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010712423.1A CN111722153B (zh) 2020-07-22 2020-07-22 一种三相变压器试验专用变频电源及监测方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010712423.1A CN111722153B (zh) 2020-07-22 2020-07-22 一种三相变压器试验专用变频电源及监测方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111722153A CN111722153A (zh) 2020-09-29
CN111722153B true CN111722153B (zh) 2021-08-10

Family

ID=72573184

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010712423.1A Active CN111722153B (zh) 2020-07-22 2020-07-22 一种三相变压器试验专用变频电源及监测方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111722153B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112652473B (zh) * 2020-12-10 2024-01-12 国网辽宁省电力有限公司丹东供电公司 一种基于负载波动的变压器噪声抑制方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201057634Y (zh) * 2006-02-23 2008-05-07 国电南京自动化股份有限公司 三电平集成式中、高压变频器
CN102158100B (zh) * 2011-03-01 2013-06-19 山东沃森电源设备有限公司 一种三相大功率变频电源及其工作方法
CN106981360A (zh) * 2016-01-19 2017-07-25 东莞前沿技术研究院 变压器、系留球及电源装置
CN108233418A (zh) * 2018-01-19 2018-06-29 哈尔滨理工大学 一种基于准比例谐振参数动态跟踪整定三相全桥逆变器
CN208752148U (zh) * 2018-04-10 2019-04-16 云南电网有限责任公司曲靖供电局 一种变压器性能预警装置
CN110595609A (zh) * 2019-09-29 2019-12-20 国网河南省电力公司南召县供电公司 一种通过声音异常快速判断变电设备故障的诊断装置
KR102112077B1 (ko) * 2019-12-06 2020-05-19 (주)이에스테크인터내셔널 출력권선과 인버터권선을 단권으로 구성한 무정전 전원장치

Also Published As

Publication number Publication date
CN111722153A (zh) 2020-09-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU695413B2 (en) Monitoring of internal partial discharges on a power transformer
US20140216157A1 (en) Method for Determining Arc Discharge as well as Failure of Mechanical Vibration and Abnormal Displacement in Power Equipment Using Acoustic Energy Feature
CN101533062B (zh) 基于行波电气量量测的电力电缆在线绝缘监测方法
CN109856501A (zh) 一种变压器有载分接开关及绕组变形故障检测方法
CN103576030B (zh) 一种变压器在线监测传感器
CN111722153B (zh) 一种三相变压器试验专用变频电源及监测方法
CN102116849B (zh) 开关电源工作参数的非接触式测量系统及测量方法
CN109444528B (zh) 一种基于铁芯接地电流的变压器状态监测系统及方法
WO2012000510A1 (en) Method and system for monitoring structural health of a filter in a wind turbine, and a wind turbine
CN111044792A (zh) 一种高压电缆介质损耗带电检测系统及方法
CN110243275A (zh) 一种用于配电变压器绕组在线注入扫频信号的装置
CN110645888A (zh) 一种基于频响分析fra的绕组变形判断方法
JP2004251763A (ja) 変圧器内部診断装置
CN111693824B (zh) 一种干式空心电抗器的支路检测装置和系统
CN210669533U (zh) 一种高压电力滤波装置的谐振点调试回路
CN208704878U (zh) 一种变压器噪声性能测试系统
CN105785246A (zh) 用于超高压电力电缆绝缘诊断的带电检测及在线监测装置
Ji et al. A New Type of Current Mining Device for Testing the Insulation of High-Voltage Cables by Ground Current Method
CN210639238U (zh) 一种通过同时测量电压和电流进行高压容性监测的设备
CN108051715B (zh) 一种空心电抗器匝间绝缘缺陷检测系统及方法
CN112731079A (zh) 一种特高压变压器快速发展型故障的局部放电检测装置
CN109100012A (zh) 一种变压器噪声性能测试系统及其应用方法
CN217060394U (zh) 一种测量电磁式电压互感器局部放电试验装置
Siddiqui et al. A versatile solution for continuous on-line PD monitoring
CN214473732U (zh) 一种发电机局部放电测试系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant