[发明专利]用于确定变压器的磁芯饱和的设备和方法

说明书

本发明涉及用于确定变压器(200)的磁芯(201)的饱和的测量设备(100)、变压器(200)和方法。该设备(100)包括一测量电桥(101；111；112)，用于如此地布置在磁芯(201)上，使得测量电桥(101；111；112)跨接磁芯(201)的一部分；该设备还包括一测量线圈(102；208)，其布置在测量电桥(101；111；112)上，用于通过检测测量线圈(102；208)中的感应的电压，确定在变压器(200)的磁芯(201)内是否存在饱和。

技术领域

本发明涉及用于确定变压器的磁芯饱和的设备和方法。

本发明属于直流电压变换器、变压器、和/或变压器磁芯的电气技术的技术领域。

背景技术

本发明主题要解决的技术问题是检测变压器磁芯的饱和，尤其是在直流电压变换器内。熟悉该领域的人员了解，磁芯的饱和会引起大的电流峰值，该电流峰值能够导致功能故障、紧急关闭甚或设备损坏。会引起磁芯饱和的原因例如是不对称的结构、部件的变化等。

磁芯饱和尤其在直流电压变换器中成为问题。作为饱和的原因涉及非线性的半导体结构元件和不对称的变压器结构。使用相应的测量设备能够防止饱和并且实现设备的更好的功能方式和更高的材料使用效率。现有的用于确定饱和的测量方法基于下面几点：

· 测量设备的磁化电流，其在饱和时快速上升（USPT 5942134）

· 在气隙内嵌入磁通测量器，其测量气隙中的磁通密度（USPT 6532161 B2）

· 次级电流和变压器数学模型的测量（US 2005/0140352 A1）

· 附加的横绕组（US 4439822）

· 附加的芯体（US3611330）。

熟悉该领域的人员了解，基于在芯体内对施加的或者感应的电压进行积分的方法最简单。该方法的主要缺点在于，为确定磁通密度必须对电压进行积分。然而在积分的情况下各种测量错误、运算放大器的剩余电压、干扰等导致错误的结果，使得这样的方法在大多数情况下不适合。

基于确定磁化电流的方法的缺点一般由于次级电流和初级电流的相减而产生，这里该差值非常小。由于测量设备的误差、信号的离散化和可能的干扰，很难正确地确定磁化电流。需要非常好的测量设备。

使用嵌入的磁场传感器的方法昂贵并且在周围环境强烈地通过干扰被污染时不能使用。在芯体中的磁场不均匀时也必须了解局部的饱和点。

基于数学模型的方法需要开发良好的模型，其必须极为准确。该方法同样需要大的计算功率和精确的测量设备。缺点也在于反应能力。

一般来说饱和的检测很困难，因为饱和区域内的参量变化非常快，这需要密集的信号采样和系统对于预防饱和的立即的反应。

发明内容

因此本发明的任务在于，提供一种用于确定变压器的磁芯的饱和的设备和方法，通过它们能够解决上述问题。特别应该提供一种用于确定变压器的磁芯的饱和的设备和方法，通过它们能够用简单的措施可靠地确定变压器的磁芯的饱和。

该任务通过根据具有如下特征的用于确定变压器的磁芯饱和的设备解决。该设备包括一个测量电桥和一个测量线圈，所述测量电桥用于如此地布置在磁芯上，使得该测量电桥跨接磁芯的一部分，所述测量线圈卷绕到测量电桥上，用于通过检测在该测量线圈内感应的电压来确定在变压器的磁芯内是否存在饱和。

测量线圈可以实施为围绕测量电桥在测量电桥长度上均匀分布的绕组。

测量电桥可以具有两个末端，它们在为确定变压器的磁芯的饱和而执行测量时可以布置在磁芯上。

测量电桥例如构成为半环形或者U形。