一种三相变压器试验专用变频电源及监测方法技术

本发明专利技术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；本发明专利技术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。

【技术实现步骤摘要】
一种三相变压器试验专用变频电源及监测方法
本专利技术属于电力三相高压设备试验检测
，具体涉及一种三相变压器试验专用变频电源及监测方法。
技术介绍
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
亟需解决的问题。
技术实现思路
本专利技术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，本专利技术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；r>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。本专利技术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。本专利技术中“由普通MOS管组成的三相开关电桥回路”为现有的常规电路，本专利技术对此不做改进。本专利技术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。本专利技术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本文档来自技高网...

【技术保护点】
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）、滤波变压器和滤波电容；/n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；/n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；/n微处理器MCU（3）的控制端与三相PWM发生器（1）的受控端相连；/n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；/n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；/n微处理器MCU（3）与ADC（4）相连；/nADC（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。/n...

【技术特征摘要】
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（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。


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（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。


3.根据权利要求1或2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。


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，所述的三相逆变电桥（2）由普通MOS管组成的三相开关电桥回路。


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，所述的三相P...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱晓红，蔡澔伦，尚泽，刘海钢，
申请(专利权)人：云南电网有限责任公司曲靖供电局，
类型：发明
国别省市：云南;53