CN112710879B - 温升试验用多次谐波叠加电流发生装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了温升试验用多次谐波叠加电流发生装置及方法。该装置包括：多个电压发生器；多个升流器，其中，升流器的数量与电压发生器的数量n相同；各电压发生器分别与一升流器的输入绕组串联连接；各升流器的铁芯在其内部均设置有贯穿孔道；载流导线，该载流导线穿过各升流器的铁芯内部的贯穿孔道，并与被试设备连接，以构成被试回路，其中，被试设备包括换流变压器套管和气体绝缘输电线路。该装置在被试回路中感应出叠加有多次谐波的电流，并流过被试设备，流过被试回路的电流波形失真度低；可以模拟工频基波及叠加多次谐波的千安级大电流波形，用于完成温升试验，以考核多次谐波电流对被试设备温升的影响。
Description
技术领域
本发明属于高电压/大电流试验技术领域，具体涉及温升试验用多次谐波叠加电流发生装置及方法。
背景技术
在工厂或实验室，需要对传导大电流的高压套管、高压开关等高压电气设备进行温升试验。温升试验时，由电流发生装置向被试设备施加试验规定的电流，并测量被试设备载流时的发热情况。
由于换流阀组不停开断，换流站中的部分设备往往会在系统中产生正弦波电压和谐波电流。以换流变压器（简称为换流变）为例，其网侧套管及阀侧套管中实际传导的电流波形均以基波电流为主并同时叠加多次谐波电流，并且叠加后的电流幅值在1000A以上。
现有的电流发生装置仅能提供交流设备温升试验所需的工频电流。由于谐波电流比基波电流产生的集肤效应更为明显，采用工频电流等效方法进行换流变压器套管的温升试验时因其产生的电流波形与实际传导的电流波形的差异较大而难以准确考核多次谐波电流对设备温升的影响。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供温升试验用多次谐波叠加电流发生装置及方法，以改善目前换流变压器套管温升试验中难以准确考核多次谐波电流对设备温升的影响这一技术问题。
第一方面，本发明提供一种温升试验用多次谐波叠加电流发生装置，包括：
多个电压发生器；
多个升流器，其中，升流器的数量与电压发生器的数量n相同；
各电压发生器分别与一升流器的输入绕组串联连接；
各升流器的铁芯在其内部均设置有贯穿孔道；
载流导线，该载流导线穿过各升流器的铁芯内部的贯穿孔道，并与被试设备连接，以构成被试回路，其中，
被试设备包括换流变压器套管和气体绝缘输电线路。
进一步地，所述的装置，
在载流导线为直线导体时，第m个升流器的输入绕组的匝数为K m ，则第m个升流器的输出电压变比为K m : 1，其中，m为大于等于1且小于等于n的正整数；
在各电压发生器分别输出预先设定角频率、幅值和初始相位的正弦波电压时，流过被试设备的电流为各升流器的输入绕组在被试回路中分别感应产生的电流的叠加值。
进一步地，所述的装置，还包括：
多个补偿电容，其中，补偿电容的数量与电压发生器的数量n相同；
各补偿电容分别与一升流器的输入绕组并联连接；
在被试回路的电感值为L，第m个升流器的输入绕组的匝数为K m ，第m个电压发生器输出角频率为
的正弦波电压时，第m个补偿电容的电容值C m 满足下式：
进一步地，所述的装置，
在载流导线为直线导体时，该载流导线的通流能力为千安培量级；
该载流导线的长度的上限值大于30米。
进一步地，所述的装置，
各升流器的铁芯内部的贯穿孔道的中心线同心；
各升流器的铁芯封装在一公共壳体内；
公共壳体设置有使得载流导线通过的孔道。
进一步地，所述的装置，
各升流器的铁芯由硅钢片叠加而成；
各升流器的铁芯上感应的正弦波电压的角频率，分别位于其硅钢片的磁饱和曲线的线性段。
进一步地，所述的装置，
在载流导线为j匝线圈时，记第m个升流器的输入绕组的匝数为K m ，则第m个升流器的输出电压变比为K m : j，其中，j为正整数，m为大于等于1且小于等于n的正整数；
在各电压发生器分别输出预先设定角频率、幅值和初始相位的正弦波电压时，流过被试设备的电流为各升流器的输入绕组在被试回路中分别感应产生的电流的叠加值。
第二方面，本发明提供一种温升试验用多次谐波叠加电流发生方法，包括：
根据被试设备实际传导的电流中的谐波成分，确定待产生谐波的数量n、各次谐波的幅值、角频率和初始相位、n个电压发生器和n个升流器；
确定载流导线穿过n个升流器的铁芯内部的贯穿孔道、并与被试设备连接后构成的被试回路的电感值和电阻值，其中，
确定的n个升流器中，第m个升流器的输出电压变比为K m ，其中，m为大于等于1且小于等于n的正整数；
确定各次谐波分别对应的由第m个电压发生器输出的正弦波电压的幅值
、角频率
及第m个补偿电容的电容值C m ；
在与n个升流器对应的n个电压发生器中分别设定正弦波电压的幅值
和角频率
；
分别设定与n个升流器对应的n个补偿电容的电容值；
控制n个电压发生器同时启动，并检测被试设备的温升数值，其中，
被试设备包括换流变压器套管和气体绝缘输电线路。
进一步地，所述的方法，
各电压发生器分别与一升流器的输入绕组串联连接；
各升流器的铁芯在其内部设置有贯穿孔道；
各补偿电容分别与一升流器的输入绕组并联连接。
进一步地，所述的方法，
各升流器的铁芯由硅钢片叠加而成；
各升流器的铁芯上感应的正弦波电压的角频率，分别位于其硅钢片的磁饱和曲线的线性段。
本发明提供的温升试验用多次谐波叠加电流发生装置采用多个电压发生器和相同数量的升流器，并将电压发生器与升流器的输入绕组一对一地串联连接；将载流导线穿过各升流器的铁芯的载流导线与被试设备串联连接，构成被试回路，其中，载流导线为各升流器的共同副边。在各电压发生器产生预设幅值、初始相位及角频率的正弦波电压正弦波电压时，各升流器在被试回路中感应出多次谐波电流并叠加地流过被试设备。该温升试验用多次谐波叠加电流发生装置中，流过被试回路的多次谐波电流的波形失真度低，定量可控，能源利用率高。
本发明提供的温升试验用多次谐波叠加电流发生装置及方法，解决了现有的温升试验用电流发生装置只能输出工频电流而不能叠加地输出多次谐波电流的问题。该发生装置及方法可以模拟换流变压器套管等换流站设备或气体绝缘输电线路传导的由工频基波及多次谐波叠加后的千安级大电流波形，可用于在实验室/工厂完成换流站设备或气体绝缘输电线路在其实际传导的电流波形下的温升试验，可以更准确地考核多次谐波电流对换流站设备或气体绝缘输电线路温升的影响。
附图说明
通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式：
图1为本发明优选实施方式的温升试验用多次谐波叠加电流发生装置的结构示意图；
图2是本发明优选实施方式的温升试验用多次谐波叠加电流发生装置中产生某次谐波频率电流的简化结构示意图；
图3（a）为温升试验中某型号换流变的网侧套管传导的电流波形；
图3（b）为温升试验中某型号换流变的阀侧套管传导的电流波形；
图4为图1中温升试验用多次谐波叠加电流发生装置的等效电路图；
图5为图2中产生某次谐波频率电流的等效电路图；
图6为图5中归算至副边的等效电路图。
具体实施方式
现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。
除非另有说明，此处使用的术语（包括科技术语）对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。
本发明提供的温升试验用多次谐波叠加电流发生装置，可同时产生基波电流和多次谐波电流，并在叠加后共同作用于被试设备。
本发明提供的温升试验用多次谐波叠加电流发生装置按照设定的基波幅值和初始相位、多个指定阶次谐波的幅值和初始相位，在包括换流变压器套管在内的被试回路中产生基波叠加多次谐波的大电流，从而模拟换流变压器套管传导的电流波形，以开展换流变压器套管的温升试验。
另外，本发明提供的温升试验用多次谐波叠加电流发生装置按照设定的基波幅值和初始相位、多个指定阶次谐波的幅值和初始相位，在包括气体绝缘输电线路在内的被试回路中产生基波叠加多次谐波的大电流，从而模拟气体绝缘输电线路（Gas Insulatedtransmission Line，简称GIL）实际传导的电流波形，以开展GIL的温升试验。
如图1所示，本发明实施例的温升试验用多次谐波叠加电流发生装置，包括：
多个电压发生器；
多个升流器，其中，升流器的数量与电压发生器的数量n相同；
各电压发生器分别与一升流器的输入绕组串联连接；
各升流器的铁芯在其内部均设置有贯穿孔道；
载流导线，该载流导线穿过各升流器的铁芯内部的贯穿孔道，并与被试设备连接，以构成被试回路，其中，
被试设备包括换流变压器套管和气体绝缘输电线路。
这时，各升流器输入的电压经各铁芯耦合后共同作用于由载流导线与被试设备连接而成的被试回路上，这时，被试回路为全部铁芯的输入绕组（也即原边）共同的副边。这时，各升流器分别在该被试回路中感应产生与其输入绕组输入的正弦波电压的角频率相同的正弦波电流，而这些多次谐波电流叠加后同时作用在被试设备。
具体实施时，载流导线为通流能力可达数千安培（也即千安培量级）的大电流导线，其横截面面积根据待传导的温升试验电流的幅值/大小确定，这里并不限定其横截面形状或材质。
应该理解为，被试回路中的载流导线在穿过各升流器的输入绕组环绕的铁芯内部的贯通孔道时，采用现有技术中公开的方法与铁芯或各输入绕组保持绝缘。
具体地，在载流导线为直线导体时，第m个升流器的输入绕组的匝数为K m ，则第m个升流器的输出电压变比为K m : 1，其中，m为大于等于1且小于等于n的正整数；
在各电压发生器分别输出预先设定角频率、幅值和初始相位的正弦波电压时，流过被试设备的电流为各升流器的输入绕组在被试回路中分别感应产生的电流的叠加值。
需要说明的是，这里的直线导体是指与多匝线圈相对而言的单根导体；其电阻率与其材质、横截面面积、长度、和温度等有关。
具体地，还包括：多个补偿电容，其中，补偿电容的数量与电压发生器的数量n相同；
各补偿电容分别与一升流器的输入绕组并联连接；
在被试回路的电感值为L，第m个升流器的输入绕组的匝数为K m ，第m个电压发生器输出角频率为
的正弦波电压时，第m个补偿电容的电容值C m 满足下式：
应该理解为，分别在各升流器的输入绕组并入补偿电容，从而使得各电压发生器消耗的电能最少。这里补偿电容是补偿回路中无功的电容，也即该电容用于进行无功补偿或者功率因数补偿。
从上式可知，各升流器分别独立地选择与其匹配的补偿电容，因此，各升流器的输入绕组匝数可以相等或不相等。
具体地，在载流导线为直线导体时，该载流导线的通流能力为千安培量级；
该载流导线的长度的上限值大于30米。
具体地，各升流器的铁芯内部的贯穿孔道的中心线同心；
各升流器的铁芯封装在一公共壳体内；
公共壳体设置有使得载流导线通过的孔道。
应该理解为，各升流器的铁芯内部的贯穿孔道的中心线同心，是指装配时，要保证各升流器的铁芯内部的贯穿孔道的中心线同心，从而保证各升流器共用被试回路作为其副边。
具体地，各升流器的铁芯由硅钢片叠加而成；
各升流器的铁芯上感应的正弦波电压的角频率，分别位于其硅钢片的磁饱和曲线的线性段。
具体地，在载流导线为j匝线圈时，记第m个升流器的输入绕组的匝数为K m ，则第m个升流器的输出电压变比为K m : j，其中，j为正整数，m为大于等于1且小于等于n的正整数；
在各电压发生器分别输出预先设定角频率、幅值和初始相位的正弦波电压时，流过被试设备的电流为各升流器的输入绕组在被试回路中分别感应产生的电流的叠加值。
该温升试验用多次谐波叠加电流发生装置，采用多个电压发生器和相同数量的升流器，并将电压发生器与升流器的输入绕组一对一地串联连接；将载流导线穿过各升流器的铁芯的载流导线与被试设备串联连接，构成被试回路，其中，载流导线构成各升流器的共同副边。在各电压发生器产生预设幅值、初始相位及角频率的正弦波电压时，各升流器在被试回路中分别感应谐波电流并叠加地流过被试设备。该电流发生装置中，流过被试回路的多次谐波电流的波形失真度低，定量可控，能源利用率高。
应该理解为，载流导线穿过各升流器铁芯的具体顺序以方便实施为准，并不需要特别地限制其顺序。
应该理解为，该电流发生装置整体上可实现的谐波电流角频率的上限值根据被试设备上待传导的温升试验电流确定，也即根据温升试验需求确定。
在利用该电流发生装置进行换流变压器套管或气体绝缘输电线路的温升试验时，包括以下步骤：
根据被试设备实际传导的电流中的谐波成分，确定待产生谐波的数量n、各次谐波的幅值、角频率和初始相位、n个电压发生器和n个升流器；
确定载流导线穿过n个升流器的铁芯内部的贯穿孔道、并与被试设备连接后构成的被试回路的电感值和电阻值，其中，
确定的n个升流器中，第m个升流器的输出电压变比为K m ，其中，m为大于等于1且小于等于n的正整数；
确定各次谐波分别对应的由第m个电压发生器输出的正弦波电压的幅值
、角频率
及第m个补偿电容的电容值C m ；
其中，在第m次谐波的角频率为
被试回路中产生的第m次谐波电流为
时，该正弦波电压的幅值
及该补偿电容的电容值C m 满足下式约束：
在与n个升流器对应的n个电压发生器中分别设定正弦波电压的幅值
和角频率
；
分别设定与n个升流器对应的n个补偿电容的电容值；
控制n个电压发生器同时启动，并检测被试设备的温升数值，其中，
被试设备包括换流变压器套管和气体绝缘输电线路。
具体地，在对某型号换流变进行温升试验时，其网侧套管传导的电流波形如图3（a）所示，其阀侧套管传导的电流波形图3（b）所示。
具体实施时，根据需要输出的各次电流谐波的数量，配置电压发生器的个数及功率，如需输出含有n种谐波的电流，则选用n个正弦波电压发生器，且这n个电压发生器产生的正弦波电压的角频率不同，其中，n为从1开始的正整数。
应该理解为，该电流发生装置用于在被试设备上施加电流，使得被试设备发热。因为不同初始相位的电压会影响在副边感应的叠加后的电流波形，因此需要对各电压发生器的输出电压进行初始相位控制。
具体地，分别控制各电压发生器输出的正弦波电压的角频率、幅值和初始相位。也即，电压发生器输出的正弦波电压的幅值、频率和初始相位均可根据温升试验需要而调整。
具体实施时，各电压发生器可采用电力电子器件通过脉冲宽度调制（Pulse WidthModulation，简称PWM）控制方式产生频率、幅值及初始相位均可调的正弦波电压波形。
具体实施时，根据需要输出的电流谐波次数，配置升流器的个数及功率；如需输出含有n种谐波的电流，则选用n个升流器，且这n个升流器的工作频率（也即谐波电流的次数/阶数）/或总容量不同。
将 n个升流器与n个电压发生器按照工作频率（也即正弦波电压的角频率），一一对应地连接；具体地，各电压发生器的输出端与各升流器的原边（也即输入绕组）的两出线端串联地连接。
具体实施时，各升流器的输入绕组（也即原边）分别缠绕在其中心开有贯通孔道的铁芯上。
具体实施时，根据电流发生装置待产生的电流谐波的最高频率要求，选择升流器的铁芯的硅钢片材质，避免铁芯在高频率时出现磁饱和，从而保证高次谐波电流的波形与输入的正弦波电压的波形一致，并降低波形失真度。
具体地，铁芯由硅钢片叠加而成。铁芯的材质应考虑加载在输入绕组的正弦波电压的角频率，避免在高频条件下铁芯出现磁饱和，影响在副边感应的电流波形。如，根据硅钢片的磁饱和曲线，来选择硅钢片的牌号/型号，以保证输入绕组的正弦波电压的角频率位于磁饱和曲线的线性段。
该温升试验用多次谐波叠加电流发生装置及方法，解决了现有的温升试验用电流发生装置只能输出工频电流而不能叠加地输出多次谐波电流的问题。该装置可以模拟换流变压器套管等换流站设备或气体绝缘输电线路传导的由工频基波及多次谐波叠加后的千安级大电流波形，可用于在实验室/工厂完成换流站设备或气体绝缘输电线路在其实际传导的电流波形下的温升试验，可以更准确地考核多次谐波电流对换流站设备或气体绝缘输电线路温升的影响。
该电流发生装置及方法，可以有效且可控地模拟换流变压器套管等换流站设备或气体绝缘输电线路传导的工频基波叠加多次谐波电流，从而可以在工厂/实验室完成换流站设备或气体绝缘输电线路实际传导电流下的温升试验，考核换流站设备或气体绝缘输电线路传导的多次谐波叠加电流对发热/温升的影响。
如图1和图2所示，该电流发生装置中，升流器是经过特殊设计的降压变压器，其原边（也即输入绕组）缠绕在铁芯上，第一载流导线（如图1中的矩形框架走线轨迹的左侧所示）穿过铁芯内部的贯通孔道后经第二载流导线（如图1中矩形框架走线轨迹的上部所示）和第三载流导线（如图1中矩形框架走线轨迹的下部所示）与被试设备连接，并形成被试回路，该被试回路即为升流器的副边。这时，副边的匝数为1，在原边的匝数为K时，升流器原边和副边输出电压变比为K：1。根据电磁感应原理，则原边与副边上消耗的功率相同（不考虑铁损等能量损失），原边电压高而电流小，副边电压低而电流大，因此，从其原边输入的电能在副边感应出低电压大电流，以进行温升试验。
具体实施时，被试回路由大载流截面良导体（也即载流导线）与被试设备连接而成，回路面积（通常，该被试回路的总长度在30米以上）较大，作为大面积导体，其电感较大，因此，可以忽略其电阻R和容抗Z C ，而认为该被试回路的阻抗主要表现为感抗Z L 。
具体实施时，被试回路的总长度需要尽可能小，这样回路的阻抗小，施加到被试设备上的电流也就更大。
应该理解为，图1和图2中的矩形框架走线轨迹仅为示例，具体实施时，被试回路可以根据试验条件围合成任意形状。
为进一步减小升流器原边的输入功率，在电压发生器与升流器的输入绕组，也即原边之间并联补偿电容以补偿被试回路内电感元件L消耗的无功功率，如图1所示。
如图2所示，利用可调谐波电压发生器（也即调压器）向升流器的原边输入高次谐波的正弦波电压。记第n次正弦波电压的角频率f n =nf 1 ，其中，f 1 为工频频率，也即基波频率，为50Hz或60Hz。则第n次正弦波电压作用下的被试回路的感抗为
。
可以看出，第n次正弦波电压在被试回路中产生的感抗是基波产生感抗的n倍，其中，L为被试回路的电感值。也即，在高次谐波时，回路感抗呈倍数增长。
尽管被试设备与载流导线构成的被试回路的电感是确定的，但因为感抗是角频率与电感的乘积，谐波频率越高，则感抗越大。可以预见，因为感抗的存在，在被试回路中产生的谐波电流将非常小，甚至不能满足温升试验对谐波电流幅值的要求。
另外，除外倍数增长的回路感抗，高次谐波下升流器铁芯的磁饱和现象也会抑制在升流器副边也即被试回路中产生的谐波电流的幅值。
由于被试回路的阻抗主要表现为感抗，为了减小升流器的原边的输入电流（即减小电压发生器的容量），避免因为感抗降低电流发生装置的大电流输出能力，进一步地，在电压发生器与升流器的输入绕组之间并联补偿电容，由该补偿电容提供被试回路中感抗消耗的无功功率。
具体实施时，升流器并联的补偿电容的电容值的大小以在该次正弦波电压的频率下，被试回路中产生并联谐振为计算原则。另一方面，这种针对各单次谐波频率分别独立补偿的方式可以避免在高频下因感抗增大而降低在副边输出的谐波电流的幅值的问题。
如图1所示的电流发生装置的等效电路图如图4所示。图4中，升流器为穿心式电流变压器形式，用T表示。其中，U 1 ~U n 为各电压发生器分别输出的正弦波电压幅值；C 1 ~C n 为与各电压发生器相对应的补偿电容；T 1 ~T n 为各升流器；L为被试回路的电感值，R为被试回路的电阻值。
以产生某次谐波电流为例，对设置有补偿电容的电路进行性能及参数分析。
产生单一频率正弦波电流的电路如图5所示，记该电压发生器输出的正弦波电压为
：
其中，
为该电压发生器输出电压的幅值；fm为该电压发生器输出电压的角频率；
为该电压发生器输出电压的角频率；
为该电压发生器输出电压的初始相位。
记与该升流器输入绕组并联的补偿电容的电容值为Cm；记该升流器输入绕组的匝数为Km，则其输入绕组与被试回路构成的升流器的电压变比为Km。根据变压器原理，将图5中的电路归算至升流器副边进行分析，这时，等效电路如图6所示。
根据电路原理，可知升流器的副边电压
：
归算至副边后，总导纳
(即阻抗的倒数1/Z)为：
系统输入电流
为：
通常被试回路的电阻R为10-6~10-3Ω数量级，因此，将上式分母中的
忽略，则有：
则根据基尔霍夫节点电流定律，被试回路中的电流
：
则当
，即
，
时，回路发生并联谐振，此时系统需要输入的电流最小（即电压发生器的输出电流）：
这时，补偿电容发出的无功功率补偿电感消耗的无功功率，被试回路中的电流
：
从上式可以看出，该电流的频率与输入电压
的频率相同，该电流的幅值约为流过补偿电容的电流的Km倍，其初始相位超前输入电压
约90°。
根据叠加定理，如图4所示，n个彼此独立的电压发生器输出的正弦波电压分别一一对应地输入到n个彼此独立的升流器的输入绕组，并在这些升流器共同的副边（即被试回路）中感应产生叠加后的谐波电流
：
针对各次谐波下被试回路的感抗，在对应的各升流器的输入绕组上并联补偿电容
；当选择的补偿电容能够补偿被试回路的电感在该次谐波下的无功功率时，被试回路中流过的电流如下：
这时，被试设备作为试验回路的一部分，其载流导体上通过的电流即为试验回路电流，通过此电流可以考核设备载流发热及温升情况。
进一步地，通过为各升流器的输入绕组并联补偿电容，使得在多个预设谐波频率下分别与被试回路产生并联谐振，可以有效减小对电压发生器输出功率的要求（也即减小电压发生器输入的电能），降低电压发生器的容量，降低生产成本，并降低电流发生装置在参与温升试验时消耗的功率，节约运行成本。
具体实施时，工作频率固定的电压发生器在生成频率固定的正弦波电压波形时，还可以由现有技术中公开的其他正弦波电压生成方法替代，如，高频发电机、变频器等。
具体实施时，载流导线可以采用多匝线圈，但应保证该多匝线圈具有足够的导电截面，同时该多匝线圈应具有电流输出的双接线端子，以便最终与被试设备连接并形成被试回路。
具体实施时，在载流导线采用多匝线圈形式时，该多匝线圈作为各升流器的共同副边。采用多匝线圈的目的是为了提高升流器的输出电压，在输出容量一定的情况下会降低输出电流。
这时，因为多匝线圈中传导的电流为温升试验电流，其通常为大电流，因此需要多匝线圈的导电截面满足通流要求。
这时，针对因线圈匝数增加而导致的被试回路的电感增加，仍旧可以采用前述的方法设置补偿电容，来提高该电流发生装置的大电流输出能力。
具体实施时，与升流器并联的补偿电容也可采用串联补偿的方式，即在升流器绕组或被试回路中串联电容。这种串联补偿的方式可以降低被试回路的阻抗，但会极大地提高电压发生器的输出电流，提高对电压发生器的容量要求，会增加了成本。
该电流发生装置还可应用于其他受谐波电流影响较大的设备的性能测试和研究，如多次谐波叠加电流对电流互感器性能的影响。
该电流发生装置还可模拟多次谐波大电流产生的磁场环境，为开展电子设备的抗磁场干扰试验提供条件，这些电子设备包括：在换流变压器附近应用的传感器和监测装置等。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上已经通过参考少量实施方式描述了本发明。然而，本领域技术人员所公知的，正如附带的专利权利要求所限定的，除了本发明以上公开的其他的实施例等同地落在本发明的范围内。
通常地，在权利要求中使用的所有术语都根据他们在技术领域的通常含义被解释，除非在其中被另外明确地定义。所有的参考“一个//该[装置、组件等]”都被开放地解释为装置、组件等中的至少一个实例，除非另外明确地说明。这里公开的任何方法的步骤都没必要以公开的准确的顺序运行，除非明确地说明。
Claims (7)
1.一种温升试验用多次谐波叠加电流发生装置，包括：
多个电压发生器；
多个升流器，其中，升流器的数量与电压发生器的数量n相同，各升流器的输入绕组的匝数可以相等或不相等；
各电压发生器的输出端分别与一升流器的输入绕组的两出线端一对一地串联连接；各升流器的铁芯在其内部均设置有贯穿孔道；
载流导线，该载流导线穿过各升流器的铁芯内部的贯穿孔道，并与被试设备连接，以构成被试回路，其中，被试设备包括换流变压器套管和气体绝缘输电线路；
在载流导线为直线导体时，第m个升流器的输入绕组的匝数为K m ，则第m个升流器的输出电压变比为K m : 1，其中，m为大于等于1且小于等于n的正整数，从升流器原边输入的电能在副边感应出低电压大电流，以进行温升试验；
在各电压发生器分别输出预先设定角频率、幅值和初始相位的正弦波电压时，各升流器输入的电压经各铁芯耦合后共同作用于由载流导线与被试设备连接而成的被试回路上，流过被试设备的电流为各升流器的输入绕组在被试回路中分别感应产生的电流的叠加值，且叠加有n个基波或谐波；其中，电流角频率的上限值根据被试设备上待传导的温升试验电流确定；
多个补偿电容，其中，补偿电容的数量与电压发生器的数量n相同；
各补偿电容分别与一升流器的输入绕组并联连接，各升流器分别独立地并联与其匹配的补偿电容；
在被试回路的电感值为L，第m个升流器的输入绕组的匝数为K m ，第m个电压发生器输出角频率为ω m 的正弦波电压时，第m个补偿电容的电容值C m 满足下式：
2.根据权利要求1所述的装置，
在载流导线为直线导体时，该载流导线的通流能力为千安培量级；
该载流导线的长度的上限值大于30米。
3.根据权利要求1所述的装置，
各升流器的铁芯内部的贯穿孔道的中心线同心；
各升流器的铁芯封装在一公共壳体内；
公共壳体设置有使得载流导线通过的孔道。
4.根据权利要求1所述的装置，
各升流器的铁芯由硅钢片叠加而成；
各升流器的铁芯上感应的正弦波电压的角频率，分别位于其硅钢片的磁饱和曲线的线性段。
5.根据权利要求1所述的装置，
在载流导线为j匝线圈时，记第m个升流器的输入绕组的匝数为K m ，则第m个升流器的输出电压变比为K m : j，其中，j为正整数，m为大于等于1且小于等于n的正整数。
6.一种温升试验用多次谐波叠加电流发生方法，包括：
根据被试设备实际传导的电流中的谐波成分，确定待产生谐波的数量n、各次谐波的幅值、角频率和初始相位、n个电压发生器和n个升流器；
确定载流导线穿过n个升流器的铁芯内部的贯穿孔道、并与被试设备连接后构成的被试回路的电感值和电阻值，其中，
确定的n个升流器中，第m个升流器的输出电压变比为K m ，其中，m为大于等于1且小于等于n的正整数；
确定各次谐波分别对应的由第m个电压发生器输出的正弦波电压的幅值μ m 、角频率ω m 及第m个补偿电容的电容值C m ；
在与n个升流器对应的n个电压发生器中分别设定正弦波电压的幅值μ m 和角频率ω m ；
分别设定与n个升流器对应的n个补偿电容的电容值；
控制n个电压发生器同时启动，并检测被试设备的温升数值，其中，
被试设备包括换流变压器套管和气体绝缘输电线路；
各电压发生器的输出端分别与一升流器的输入绕组的两出线端一对一地串联连接；
各升流器的铁芯在其内部设置有贯穿孔道；
各补偿电容分别与一升流器的输入绕组并联连接。
7.根据权利要求6所述的方法，
各升流器的铁芯由硅钢片叠加而成；
各升流器的铁芯上感应的正弦波电压的角频率，分别位于其硅钢片的磁饱和曲线的线性段。
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