[发明专利]一种可用于变压器特性分析的宽带频率响应检测系统及方法

权利要求书

1.一种可用于变压器特性分析的宽带频率响应检测系统，包括高频交变电流信号发生模块、频率响应分析模块，其特征在于：

高频交变电流信号发生模块采用直接数字频率合成(DDS)技术，包括信号合成电路、信号调理电路及电源管理电路，主要功能为产生宽带的高频交变电流信号f₁～f₂，频率在宽带范围内，连续变化；

频率响应分析模块包括检波/解调模块、主控模块，主要完成对高频交变电流信号f₁～f₂的实时采集、滤波、放大以及检波、解调、结果显示等处理。

2.根据权利要求1所述的一种可用于变压器特性分析的宽带频率响应检测系统，其特征在于：

所述高频交变电流信号发生模块包含的信号合成电路以高速可编程芯片(FPGA)和高速数模转换器(DAC)为核心，能够实现高频交变电流信号的调制、编码、频率合成；

所述信号调理电路主要包括滤波器、放大电路以及防护电路，能够实现对数模转换之后的信号进行调理，获得较强的信号驱动能力。

3.根据权利要求1所述的一种可用于变压器特性分析的宽带频率响应检测系统，其特征在于：

所述的频率响应分析模块包含的检波/调解模块包含低通滤波器、宽带运算放大器、功率检波器，用于对高频交变电流信号进行采集、滤波、放大、解调；

主控模块主要完成对检波/解调数据的记录/分析，显示结果等。

4.一种可用于变压器特性分析的宽带频率响应检测方法，其特征在于，所述方法包括：

高频交变电流信号发生模块的信号合成电路产生宽带的高频交变电流信号f₁～f₂，频率在宽带范围内，连续变化，通过信号调理电路对数模转换后的信号进行调理，使信号获得较强的信号驱动能力；

高频交变电流信号f₁～f₂作为激励信号，通过直连方式注入被测变压器绕组；

频率响应分析模块实时采集流经被检测变压器绕组的激励信号f₁～f₂，以直连方式进入检波/解调模块，经过低通滤波滤除带外信号后，通过宽带运算放大器完成放大处理，经检波后实时送入主控模块，依据趋肤效应和绕组寄生参数模型对数据进行算法分析，显示采集分析数据，给出材质分析结果。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述的趋肤效应为导体传导高频交变电流信号时，导体中的交变电流在趋近导体表面处电流密度增大的效应；

计算公式：

其中δ为穿透深度，f为交变电流信号频率，ρ为电阻系数,μ为绝对磁导率。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述的绕组寄生参数模型为：

对一段导体的频率响应分析，只取决于导体材质，但对于绕组而言，绕组的长度、绕制方式、磁芯、寄生参数等对其频响特性均会产生影响。不同带宽下，漏感、分布电容等都会给频响分析带来影响；

匝间电容的定义式：

其中C:绕组匝间电容量；ε：介电常数，由两极板之间介质决定；S：极板正对面积；k：静电力常量；d：极板间的距离；

层间电容指的是每个单独绕组各层之间的电容。