CN114646407A - 电抗器热测试电路及热测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电抗器热测试电路及热测试方法，该热测试电路分别与电网以及温度采样器相连接，热测试电路包括变频器、电抗器、控制器及可变负载；变频器的第一输入端连接电网，电抗器的第二输出端进行星形连接并与可变负载的一端相连接，可变负载的另一端接地；控制器的检测端与变频器相连接、其信号输出端与可变负载的控制端相连接；温度采样器连接电抗器。上述的电抗器热测试电路，通过设置变频器控制输出至电抗器的电流、电压和频率，增强了热测试电路对多规格电抗器的适应性；通过控制器获取检测信息并输出控制信号以调节可变负载，大幅减小了负载设备对电能的消耗，降低了电路进行电抗器热测试的整体能耗。

Description

电抗器热测试电路及热测试方法

技术领域

本发明涉及测试电路的技术领域，尤其涉及一种电抗器热测试电路及热测试方法。

背景技术

电路系统中通常会应用电抗器，然而电抗器在工作过程中容易发热，为了使电路安全运行，工作人员需要对电抗器进行温度测试。一般地，温度测试方法是将待测电抗器的两端分别连接电网及负载设备，通过附加的温度采样设备对电抗器进行温度采集，在此过程中电网的电流流经电抗器，电抗器在电流驱动下进行工作，电抗器在工作过程中实时进行温度测量，从而监测电抗器的工作状况，以测试电抗器的工作性能是否满足要求。然而在一般的电抗器测试电路中，待测电抗器的两端直接连接电网以及负载设备，这一测试过程中输入电抗器的电流、电压和频率不可控；且同时需要在待测电抗器的输出端接入负载设备，导致测试过程中由负载设备消耗的电能过大。因此，现有技术中对电抗器进行热测试方法存在电能消耗量较大的问题。

发明内容

本发明实施例提供了一种电抗器热测试电路及热测试方法，旨在解决现有技术中对电抗器进行热测试方法所存在的电能消耗量较大的问题。

第一方面，本发明实施例公开了一种电抗器热测试电路，所述热测试电路分别与电网以及温度采样器相连接，其中，所述热测试电路包括变频器、电抗器、控制器及可变负载；

所述变频器包括第一输入端与第一输出端，所述电抗器包括第二输入端与第二输出端；

所述第一输入端连接电网，所述第一输出端连接所述第二输入端；所述第二输出端进行星形连接并与所述可变负载的一端相连接，所述可变负载的另一端接地；所述第一输入端与所述第二输入端均为三相输入端，所述第一输出端以及第二输出端均为三相输出端；

所述控制器的检测端与所述变频器相连接、其信号输出端与所述可变负载的控制端相连接；所述控制器获取所述变频器的检测信息，并根据所述检测信息输出对应的控制信号至所述可变负载；所述可变负载根据所述控制信号调整电阻值；

温度采样器粘接在所述电抗器的铁芯表面、线包表面或端子表面上。

所述的电抗器热测试电路，其中，所述控制器包括仲裁器及计数器；

所述仲裁器对所述检测信息及预置的配置参数进行仲裁，并根据仲裁结果输出计数指令至所述计数器；

所述计数器根据所述计数指令进行正向计数或反向计数，并根据当前计数值输出对应控制信号至所述可变负载的控制端。

所述的电抗器热测试电路，其中，所述仲裁器还与所述电抗器相连接以获取所述电抗器的工况信息；

所述仲裁器对所述检测信息及所述工况信息与预置的配置参数进行仲裁，并根据仲裁结果输出计数指令至所述计数器。

所述的电抗器热测试电路，其中，所述可变负载包括电阻值依次增长的多个电阻，所述多个电阻依次串联；

每一所述电阻的两端均并联一个控制开关，每一所述控制开关均与所述控制端相连接，以接收所输入的控制信号。

所述的电抗器热测试电路，其中，所述多个电阻的电阻值依次成倍数增长。

所述的电抗器热测试电路，其中，所述可变负载包含8-16个电阻。

所述的电抗器热测试电路，其中，所述变频器工作模式设置为VF分离模式。

所述的电抗器热测试电路，其中，所述变频器的频率范围设置为1-10Hz。

第二方面，本发明实施例还公开了一种电抗器热测试方法，其中，所述热测试方法应用于如上述第一方面所述的热测试电路，所述方法包括：

所述控制器获取所述变频器的检测信息，并对所述检测信息及预置的配置参数进行仲裁得到仲裁结果；

所述控制器根据所述仲裁结果输出控制信号至所述可变负载的控制端；

所述可变负载根据接收到的所述控制信号对应调整电阻值；

所述温度采样器对所述电抗器进行温度采集得到热测试数据。

所述的电抗器热测试方法，其中，所述控制器根据所述仲裁结果输出控制信号至所述可变负载的控制端之前，还包括：

所述控制器获取所述变频器的检测信息及所述电抗器的工况信息，并对所述检测信息及所述工况信息与预置的配置参数进行仲裁得到仲裁结果。

上述的电抗器热测试电路，通过设置变频器控制输出至电抗器的电流、电压和频率，增强了热测试电路对多规格电抗器的适应性；通过控制器获取检测信息并输出控制信号以调节可变负载，大幅减小了负载设备对电能的消耗，降低了电路进行电抗器热测试的整体能耗。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例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为本发明实施例提供的电抗器热测试电路的整体电路图；

图2为本发明实施例提供的控制器及可变负载的电路图；

图3为本发明实施例提供的电抗器热测试方法的流程示意图。

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。

应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。

还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/ 或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

请参阅图1，其展示了本发明电抗器热测试电路的一个实施例，本实施例中的电抗器热测试电路用于连通电网3并对电抗器2进行热测试。具体地，在实际的电路系统中，电抗器2被用于改善整体电网3的稳定性和提升功率因数，可以限制电网3电压的异常波动，减小电网3上的冲击电流、平抑波形、降低对电子设备的影响作用，电抗器2在工作状态下易发热，为保证电抗器2以及电路系统的安全，需要对在工作状态下的电抗器2进行温度测量，以测试电抗器的工作性能是否满足要求。

如图1及图2所示，本发明实施例提供了一种电抗器热测试电路，该热测试电路分别与电网3以及温度采样器4相连接，热测试电路包括变频器1、电抗器2、控制器5及可变负载6；所述变频器1包括第一输入端与第一输出端，所述电抗器2包括第二输入端与第二输出端；所述第一输入端连接电网，所述第一输出端连接所述第二输入端；所述第二输出端进行星形连接后与所述可变负载6的一端相连接，所述可变负载6的另一端接地；所述第一输入端与所述第二输入端均为三相输入端，所述第一输出端以及第二输出端均为三相输出端。如图1所示，在本实施例中，变频器1包括第一输入端与第一输出端，第一输入端包括R、S与T三相端，第一输出端包括U、V与W三相端，电抗器2包括第二输入端与第二输出端，第二输入端包括A、B与C三相端，第二输出端包括X、Y与Z三相端，第一输入端连接电网3，第一输出端连接第二输入端，第一输入端与第二输入端均为三相输入端，第一输出端以及第二输出端均为三相输出端。

所述控制器5的检测端与所述变频器1相连接、其信号输出端与所述可变负载6的控制端相连接；所述控制器5获取所述变频器1的检测信息，并根据所述检测信息输出对应的控制信号至所述可变负载6；所述可变负载6根据所述控制信号调整电阻值；温度采样器粘接在待测电抗器2的铁芯表面、线包表面或端子表面上。控制器5的检测端与变频器1相连接，如可配置控制器5的检测段分别连接变频器1的R、S与T三相端，以获取R、S与T三相端的检测信息，检测信息包括R、S与T三相端的电流、电压及频率，控制器5的信号输出端与可变负载6的控制端相连接，可通过信号输出端输出控制信号至可变负载6，可变负载6根据所接收到的控制信号对其自身的电阻值进行调整。温度采样器4粘接在电抗器2上，温度采样器4用于测量电抗器2的温度。

在实际应用过程中，变频器1可对输出至电抗器2的电流、电压及频率进行调节。电抗器2接收变频器输出的电流并在相应电压及频率下进行工作，温度采样器4的采样端可直接粘接在电抗器2的铁芯表面、线包表面或端子表面上，以对电抗器2的温度进行测量。

电抗器2进入工作状态后，变频器1输出的电流输入至电抗器2，电流在电抗器内部的三个线圈进行能量交换，能量交换的过程中会产生相应热量，则与电抗器2相连接的温度采样器4能采集得到电抗器2的温度信息，从而得到电抗器2的热测试数据。具体地，第一输入端与第二输入端均为三相输入端，第一输出端与第二输出端均为三相输出端，该热测试电路中所连通的变频器1可进行变频调节，以对输出至电抗器2的电流、电压及频率进行调节，从而将输入至电抗器2的电流控制为电抗器2的额定电流，也可以将输入的电流值控制在较低的水平，例如，当通过电抗器2的电流频率较低且电流较小时，无需在电抗器2的输出端设置较大的负载，甚至无需在电抗器2的输出端设置负载，避免了因电流在负载上的分压造成的电能过度损耗，在降低电能损耗的同时，保证温度采样器4对电抗器2热测试数据的收集。

通过变频器1对电流、电压及频率的调节作用，可在电抗器2末端设置较小负载或不设置负载，避免因负载造成的电能损耗过高的问题，同时简化了测试电路的整体结构。由于电抗器2的规格各不相同，通过变频器1对输入至电抗器2的电流、电压与频率进行调节调节，可使上述热测试电路适用于各种规格的变频器，从而使热测试电路能够更灵活、适用范围更大，使该热测试电路能够与不同标准参数的电抗器2进行适配并测试。

本申请实施例中，为进一步提高对各规格电抗器2进行测试的适用范围，同时进一步降低测试过程中的电能消耗，还可在热测试电路中设置控制器5，并将电抗器2末端的负载设置为可变负载，通过控制器5输出控制信号以调节可变负载6的电阻值，使可变负载6的电阻值能够适用于多种规格的电抗器2，当需要调节可变负载6以减小其电阻值时，即可输出相应控制信号以减小可变负载6的电阻值，从而进一步降低可变负载损耗的电能；更进一步的还可输出相应控制信号以调整可变负载6的电阻值为零，从而实现不在电抗器2的输出端设置负载的效果，此时负载消耗的电功率为零。

在更具体的实施例中，所述控制器5包括仲裁器51及计数器52；所述仲裁器51对所述检测信息及预置的配置参数进行仲裁，并根据仲裁结果输出计数指令至所述计数器52；所述计数器52根据所述计数指令进行正向计数或反向计数，并根据当前计数值输出对应控制信号至所述可变负载6的控制端。具体的，所述仲裁器还与所述电抗器2相连接以获取所述电抗器2的工况信息；所述仲裁器对所述检测信息及所述工况信息与预置的配置参数进行仲裁，并根据仲裁结果输出计数指令至所述计数器52。

具体的，仲裁器51可对检测信息与配置参数的大小进行仲裁比较，配置信息可以是电抗器2的热测试参数等信息，如设置变频器1为低频率输出，获取包含变频器电流、电压及频率的检测信息，对检测信息中变频器的输出功率与配置参数中的热测试功率进行仲裁，当检测信息大于配置参数时，仲裁器输出高电平信号；当检测信息不大于配置参数时，仲裁器输出低电平信号。

计数器52接收到高电平信号及进行正向计数，接收到低电平信号进行反向计数，其中，正向计数也即是计数值自加一（每迭代一次，计数值增加1），反向计数也即是计数值自减一（每迭代一次，计数值减小1）。同时计数器52根据得到的当前计数值生成对应控制信号输出至可变负载6的控制端，可变负载6根据控制信号调整其电阻值。如控制信号中包含的计数值为415，则可变负载6可调整其电阻值为415欧姆。

在更具体的实施例中，仲裁器51还可同时获取变频器1的检测信息及电抗器2的工况信息，并对检测信息及工况信息与配置参数进行仲裁，得到仲裁结果。具体的，工况信息中至少包括电抗器2的工作电流及工作电压，可首先获取检测信息中变频器的输出功率及工况信息中电抗器的工作功率，将输出功率 减去工作功率得到功率差值，对所得到的功率差值与配置参数中的热测试功率进行仲裁，当功率差值小于热测试功率时，仲裁器输出高电平；当功率差值不小于热测试功率时，仲裁器输出低电平。本实施例中，根据仲裁结果输出计数指令至所述计数器52与上述实施例的具体实现过程相同，在此不作赘述。

在更具体的实施例中，所述可变负载6包括电阻值依次增长的多个电阻，所述多个电阻依次串联；每一所述电阻的两端均并联一个控制开关，每一所述控制开关均与所述控制端相连接，以接收所输入的控制信号。

具体的，如图2所示，为实现对可变负载6的电阻值进行调节，可设置可变负载6由电阻值依次增长的多个电阻串联组成，其中，每一电阻的两端均并联一个控制开关，并且每一控制开关均与所述控制端相连接。当控制开关导通时，与该控制开关并联的电阻即被短路，此时该控制开关对应的电阻不发生作用；当控制开关断开时，与该控制开关并联的电阻即被导通，此时与该控制开关对应的电阻发生作用，也即电流流经该控制开关对应的电阻。通过设置阻值阶梯变化的多个电阻，可组合以实现可变负载6具有多种电阻值，理论上，可变负载6所具有的电阻值的数量与其中所包含的电阻呈正相关，当所有电阻的阻值均不相等时，可变负载6最多可具有2^N多种电阻值，N为其中所包含的电阻总数。具体的，控制开关可以是三极管或MOS管（场效应管），如NPN型三极管，或N-MOS管。

其中，所述多个电阻的电阻值依次成倍数增长。具体的，所述可变负载6包含8-16个电阻。

在具体的实施例中，可设置多个电阻的阻值依次成倍数增长，如最右侧一个电阻的阻值为1欧姆，与其相邻的左侧一个电阻的阻值为2欧姆，左侧另一电阻的阻值为4欧姆…依次类推。可变负载6包含8-16个电阻，可变负载6中所包含电阻的数量可根据使用需求进行灵活调整。

例如，可变负载6中配置10个电阻，阻值依次为1欧姆、2欧姆、4欧姆…512欧姆。则10个电阻组合后，可变负载6的最高阻值为1023欧姆，最低阻值为0欧姆，可变负载电阻值的变化阶梯为1欧姆。计数器52可将当前计数值转换为二进制数，并将所得到的二进制数作为控制信号传输至可变负载6，可变负载可直接利用二进制数进行电阻值控制，从而进一步提高对可变负载6进行电阻值调整的速度，二进制的控制信号所包含二进制字符的数量即与可变负载6中控制开关的数量相等。如控制信号对应的二进制数共包含10个二进制数字，分别为“0010100101”，则对应控制第三个（从左至右数）控制开关断开，接入电阻值为128欧姆；第五个控制开关断开，接入电阻值为32欧姆；第八个控制开关断开，接入电阻值为4欧姆；第十个控制开关断开，接入电阻值为1欧姆；其余控制开关导通，此时对控制开关的通断进行调整后，可变负载6的电阻值基于该二进制数相对应，也即可变负载6的电阻值为165欧姆。

在更具体的实施例中，所述变频器1工作模式设置为VF分离模式。其中，所述变频器1的频率范围设置为1-10Hz。

本实施例中的电抗器热测试电路中可配置变频器1在工作状态下设置为VF分离模式，VF分离模式下即可对变频器1的电压和频率进行分离控制，也即是对电压及或频率分别进行单独控制，本实施例的变频器1可用于速度或精度要求不高的机械电路设备中，如风力发电机。

在一些实施例中，变频器1为整流变压/逆变变频模式变频器1，通过设置变频器1在特定模式下进行工作，以进一步提高变频器的变频控制效果。具体地，所述变频器1在测试所述电抗器2时的输出频率范围为1-10Hz。该电抗器热测试电路中所使用的变频器1的频率范围设置为1-10Hz，同时输出至电抗器的电流限制为电抗器的额定电流以下或控制输出至电抗器的电流与电抗器的额定电流相等，由于此时电流的频率较小，同时变频器1的输出电流较小，可降低电抗器2及可变负载的整体功耗，从而实现节约能耗的同时对电抗器2进行热测试的目的。进一步的，可设定变频器1的频率范围设置为1-5Hz，通过降低输入至电抗器的电流频率，以进一步降低电抗器2及可变负载的整体功耗。此外，可以理解的是，在本申请实施例实际使用变频器测试电抗器时，变频器的频率范围设置为1-10Hz，正常工作时（非热测试状态下）对变频器的频率范围不作限定，也即正常工作变频器的工作频率可以不限定在1-10Hz以内，正常工作时变频器的工作频率可达到120HZ及以上。

本发明实施例还公开了一种电抗器热测试方法，该方法应用于上述实施例所述的电抗器热测试电路中，如图3所示，该电抗器热测试方法包括步骤S110~S140。

S110、所述控制器获取所述变频器的检测信息，并对所述检测信息及预置的配置参数进行仲裁得到仲裁结果；

控制器中的仲裁器可获取变频器的检测信息，并对检测信息与配置参数进行仲裁得到相应仲裁结果，具体仲裁过程如上述说明内容。

S120、所述控制器根据所述仲裁结果输出控制信号至所述可变负载的控制端；

控制器根据仲裁结果输出控制信号，具体的，控制信号可以是二进制控制信号，也即控制信号可是仅包含二进制字符的字符串，二进制的控制信号可直接作为相应位置的控制开关的通断信号，控制信号中每一二进制字符均与一个位置的控制开关相对应。

在具体实施例中，步骤S120之前还包括步骤：所述控制器获取所述变频器的检测信息及所述电抗器的工况信息，并对所述检测信息及所述工况信息与预置的配置参数进行仲裁得到仲裁结果。

控制器中的仲裁器还可同时获取变频器的检测信息及电抗器的工况信息，并对检测信息及工况信息与配置参数进行仲裁，得到相应仲裁结果，具体仲裁过程如上述说明内容。

S130、所述可变负载根据接收到的所述控制信号对应调整电阻值。

可变负载接收到的控制信号可以是二进制信号，则通过二进制的控制信号可对可变负载中每一电阻是否接入进行控制，以调整可变负载整体的电阻值。

S140、所述温度采样器对所述电抗器进行温度采集得到热测试数据。

通过温度采样器对电抗器的温度进行实时采集，为测试电抗器的工作性能是否满足要求，可对运行的电抗器的温度进行长时间监测，从而得到电抗器在一段较长时间内完整的热测试数据。此外，电抗器的热测试数据中还可以包括电抗器的工况信息，其中工况信息包括电抗器的电流、电压、电流频率等信息。

本发明公开了一种电抗器热测试电路及热测试方法，该热测试电路分别与电网以及温度采样器相连接，热测试电路包括变频器、电抗器、控制器及可变负载；变频器包括第一输入端与第一输出端，电抗器包括第二输入端与第二输出端；第一输入端连接电网，第一输出端连接第二输入端；第二输出端进行星形连接并与可变负载的一端相连接，可变负载的另一端接地；第一输入端与第二输入端均为三相输入端，第一输出端以及第二输出端均为三相输出端；控制器的检测端与变频器相连接、其信号输出端与可变负载的控制端相连接；控制器获取变频器的检测信息，并根据检测信息输出对应的控制信号至可变负载；可变负载根据控制信号调整电阻值；温度采样器粘接在电抗器的铁芯表面、线包表面或端子表面上。上述的电抗器热测试电路，通过设置变频器控制输出至电抗器的电流、电压和频率，增强了热测试电路对多规格电抗器的适应性；通过控制器获取检测信息并输出控制信号以调节可变负载，大幅减小了负载设备对电能的消耗，降低了电路进行电抗器热测试的整体能耗。

以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种电抗器热测试电路，所述热测试电路分别与电网以及温度采样器相连接，其特征在于，所述热测试电路包括变频器、电抗器、控制器及可变负载；

所述变频器包括第一输入端与第一输出端，所述电抗器包括第二输入端与第二输出端；

所述第一输入端连接电网，所述第一输出端连接所述第二输入端；所述第二输出端进行星形连接并与所述可变负载的一端相连接，所述可变负载的另一端接地；所述第一输入端与所述第二输入端均为三相输入端，所述第一输出端以及第二输出端均为三相输出端；

所述控制器的检测端与所述变频器相连接、其信号输出端与所述可变负载的控制端相连接；所述控制器获取所述变频器的检测信息，并根据所述检测信息输出对应的控制信号至所述可变负载；所述可变负载根据所述控制信号调整电阻值；

温度采样器粘接在所述电抗器的铁芯表面、线包表面或端子表面上。

2.根据权利要求1所述的电抗器热测试电路，其特征在于，所述控制器包括仲裁器及计数器；

所述仲裁器对所述检测信息及预置的配置参数进行仲裁，并根据仲裁结果输出计数指令至所述计数器；

所述计数器根据所述计数指令进行正向计数或反向计数，并根据当前计数值输出对应控制信号至所述可变负载的控制端。

3.根据权利要求2所述的电抗器热测试电路，其特征在于，所述仲裁器还与所述电抗器相连接以获取所述电抗器的工况信息；

所述仲裁器对所述检测信息及所述工况信息与预置的配置参数进行仲裁，并根据仲裁结果输出计数指令至所述计数器。

4.根据权利要求2或3所述的电抗器热测试电路，其特征在于，所述可变负载包括电阻值依次增长的多个电阻，所述多个电阻依次串联；

每一所述电阻的两端均并联一个控制开关，每一所述控制开关均与所述控制端相连接，以接收所输入的控制信号。

5.根据权利要求4所述的电抗器热测试电路，其特征在于，所述多个电阻的电阻值依次成倍数增长。

6.根据权利要求4所述的电抗器热测试电路，其特征在于，所述可变负载包含8-16个电阻。

7.根据权利要求1所述的电抗器热测试电路，其特征在于，所述变频器工作模式设置为VF分离模式。

8.根据权利要求7所述的电抗器热测试电路，其特征在于，所述变频器的频率范围设置为1-10Hz。

9.一种电抗器热测试方法，其特征在于，所述热测试方法应用于如权利要求1-8任一项所述的热测试电路，所述方法包括：

所述控制器获取所述变频器的检测信息，并对所述检测信息及预置的配置参数进行仲裁得到仲裁结果；

所述控制器根据所述仲裁结果输出控制信号至所述可变负载的控制端；

所述可变负载根据接收到的所述控制信号对应调整电阻值；

所述温度采样器对所述电抗器进行温度采集得到热测试数据。

10.根据权利要求9所述的电抗器热测试方法，其特征在于，所述控制器根据所述仲裁结果输出控制信号至所述可变负载的控制端之前，还包括：

所述控制器获取所述变频器的检测信息及所述电抗器的工况信息，并对所述检测信息及所述工况信息与预置的配置参数进行仲裁得到仲裁结果。

Images