变压器分布电容对高频高压反激变换器的影响及其抑制措施

第25卷第4期

2006年10月

电工电能新技术

Advanced T echnology of E lectrical Engineering and Energy

V ol.25,N o.4Oct.2006

收稿日期:2006204214

作者简介:赵志英(19792),女,江苏籍,硕士研究生,研究方向为功率电子变换技术;

龚春英(19652),女,浙江籍,教授,博士,主要从事航空电源,电力电子与电力传动技术的研究。

变压器分布电容对高频高压反激变换器的影响及其抑制措施

赵志英,秦海鸿,龚春英

(南京航空航天大学航空电源重点实验室,江苏南京210016)

摘要:随着单端反激变换器在高频高压场合的应用,变压器寄生参数的控制对电路的正常运行以及性能优化尤为关键。文中对变压器分布电容对电路的影响进行了透彻分析,给出了一般性的模型,并以高输入电压低输出电压场合为例,对该模型进行了等效处理,继而详细分析了分布电容对电路工作产生的影响,归纳出有意义的结论,并基于以上研究,提出控制寄生参数的工程方法,并通过实验验证了文中分析的正确性及抑制方法的实用性。关键词:分布电容;反激变换器;高频高压;斜坡补偿

中图分类号:T M46 文献标识码:A

文章编号:100323076(2006)0420067204

1　引言

随着应用场合输入、输出电压等级的提高,以及为适应小型化要求而采用更高开关频率的发展趋势下,反激变换器的正常运行及性能优化越来越受到

其变压器寄生参数的限制[1]

。变压器的寄生参数主要是漏感和分布电容。很多研究人员对该变换器中变压器漏感已作了详实的研究,得出很多有意义的

结论[2,3]

。本文主要针对变压器另一重要的寄生参数———分布电容对电路工作的影响进行研究,探讨变压器漏感与分布电容的有效控制措施及合理匹配方案,从而优化整机性能。首先给出计及漏感和分布电容的变压器模型,继而给出了变压器分布电容对电路工作的影响,分析了具体的工作模态,从而归纳出一些有意义的结论。基于以上研究,提出控制寄生参数及合理匹配漏感和分布电容的措施。

2　计及分布电容的变压器模型

很多文献在讨论变压器寄生参数对反激变换器

整机工作的影响时,只对漏感进行了详细的讨论,而忽略了分布电容的影响,这在开关频率相对较低情况下尚可接受,但随着开关频率的提高及输入输出电压等级的提高,分布电容对整机工作的影响程度会大大增加,采用只考虑漏感的变压器模型已无法准确预测变换器的工作情况及解释实际工作中出现

的一些特殊现象[4,5]

,必须采用同时考虑漏感和分布电容的变压器模型,来逼近真实情况。

文献[6]给出四种仅考虑分布电容时的变压器模型,这些模型具有不同的精度,适用于开关电源的E MI 传导分析,并不适合于实际电路分析。采用有限元分析方法,进行数值求解可获得较精确的变压

器模型,但计算量较大[7]

。经过对比分析,本文认为文献[8]提出的变压器模型较为适用于工程应用分析,其中两绕组的变压器可以用图1所示的二端口网络表示。变压器模型由电感、电容、电阻和一个两绕组的理想变压器组成。其中,L s1、L s2、L m 分别表示原副边漏感和磁化电感;R 1、R 2、R m 分别代表与原副边铜损及变压器铁损相对应的折算阻值,这三个参数均与开关频率有一定关系。C s1、C s2分别代表原边、副边的匝间电容,C s12代表原边绕组与副边绕组之间的分布电容。

图1　考虑分布参数时的两绕组变压器模型

Fig.1　T w o 2port trans former representation with stray capacitance

作为机内辅助电源,反激变换器较多地应用于

输入高压、输出低压的场合,在原理分析及设计中,上述模型可作进一步的等效简化处理。因原边匝数一般较多,常绕成多层结构,原边绕组等效分布电容和漏感均较大,而对于高压输入,开关转换时分布电容储能变化较大,对变换器产生的影响也较大。而副边匝数一般较少,等效分布电容和漏感均较小,且输出低压,分布电容储能变化较小,相应产生的影响也较小,故忽略副边绕组的寄生参数。从而得到图2所示的简化等效模型

。

图2　高频变压器简化模型

Fig.2　S im plified circuit m odel of high 2frequency trans former

3　分布电容对反激变换器的影响

文中以图3所示RC D 箝位反激变换器在DC M

工作模式下的情况为例,分析变压器分布电容对高压高频反激变换器的影响,给出主要工作模态分析。

在分析之前,作如下假设:(1)箝位二极管D 1为理想器件,所有电感、电容均为理想元件;(2)输出滤波电容C o 足够大

。

图3　RC D 箝位反激变换器

Fig.3　Flyback converter with RC D clam p netw ork

计及分布电容和漏感后,变换器每周期共有图4所示的5个主要工作模态,图5给出主要工作

波形。

(1)模态1　[t 0～t 1]

开关管S 开通之前,变压器绕组电压电流为零,C s 储能为零,S 承受的电压为V DS =V in 。t =t 0时刻,S 导通,等效分布电容C s 两端电压将发生变化,电容C s 通过开关管充电,在输入电压一定时,充电电流幅值取决于开关管的开通速度。至t =t 1时刻,开关管完全导通,即C s 两端电压等于V in 时,原边电流才开始线性上升。如图4(a )所示。

(2)模态2　[t 1～t 2]

如图4(b )所示,在t 1～t 2时段内,开关管S 处于通态,原边电流线性上升,磁化电感储存能量。(3)模态3　[t 2～t 3]

如图4(c )所示,t 2时刻,S 管关断,但由于L s

和C s 之间的能量交换以及S 管结电容充电,L m 中的磁化电流不能迅速传递到副边,具有一定的延迟时间。在此期间内,变压器原边漏感会产生幅度很高的反电势,如果不对它进行吸收,它会与变压器初级线圈之间的分布电容进行来回充放电,即产生高频振铃。加上RC D 箝位网络后,由于箝位电容C 充电时与变压器初级线圈之间的分布电容并联,C 的作用会使产生振铃的频率大大降低,幅度也降低。此能量转换过程将一直持续到t 3时刻,等效分布电容充电至V Cs =-V o Πn 。(4)模态4　[t 3～t 4]

t 3时刻,等效分布电容充电至V Cs =-V o Πn ,副

边二极管导通,变压器磁化电流线性下降。在此模态中原边开关管S 承受的电压为:V DS =V in +V o Πn ,直至t 4时刻,L m 中能量传递结束。(5)模态5　[t 4～t 5]

t 4时刻,磁化电感能量释放完毕,副边二极管

关断。绕组分布电容与漏感、功率管漏源寄生电容发生谐振,V Cs 、V DS 波形出现振荡,其振荡衰减过程与电路阻尼程度有关。

由上分析可见,高频高压反激变换器中变压器分布电容对电路的影响可以归纳为:

(1)原副边绕组的寄生电容会对电路产生影

响。在绕组电压发生变化时,分布电容中的能量发生变化,就会在变压器内部和主电路回路中产生高频的振荡环流,使变压器和功率器件的损耗增加,并且产生高频电磁辐射。如果采用峰值电流控制,采样到的原边电流波形的正确性直接影响到变换器的闭环稳定性。

(2)变压器绕组电压越高,分布电容储存的能量越大,在开关管导通瞬间,这部分能量瞬时流动,在变压器内部及主电路中产生较大电流尖峰,影响开关管工作的可靠性。所以,应对变压器分布电容进行合理控制。

(3)开关管开通速度越快,绕组电压的变化速度就越快,从而绕组分布电容中的能量流动也会越快,形成较大电流尖峰。开关管开通速度较慢,虽然

86 电工电能新技术

第25卷

图4　反激变换器在DC M 工作模式下的模态

Fig.4　W orking m odes of DC M flyback

converter

图5　反激变换器主要工作波形

Fig.5　Main waveforms of flyback converter

能够减小分布电容引起的电流尖峰幅值,但会使尖峰持续时间变长,为此需采用较大的滤波元件,造成电流的相移,不利于系统闭环设计。为此必须合理设计驱动电路,控制开关管开通速度,使其与电路其他参数匹配。

4　减小变压器分布电容影响的控制方法

减小变压器分布电容影响的控制方法主要从变压器的工艺设计来考虑,可以采用Z 型绕法、分段式绕法或蜂窝式绕法,这些方法都可不同程度地减少

变压器的分布电容[1,9]

,但这些绕制工艺都相对复杂,而且会降低窗口利用率。而且当变压器采用常规绕法,分布电容已经很小时,再通过改善绕法来减小分布电容的效果已不明显。而且这些工艺方法都有一个共同特点,即在减小分布电容的同时,漏感可

能会稍有增大,如果一味地减小分布电容必然导致漏感增加,这种做法不能为电路正常工作所允许,又会出现新的问题。

除了采用改进变压器绕制工艺的方法来减小分布电容之外,仍可考虑从提高电路的抗干扰方面着手改进,峰值电流控制型变换器采用斜坡补偿,可以使性能得到很大改善。峰值电流控制是一种固定时钟开启、峰值电流关断的控制方法。误差电压信号送至PW M 比较器后,并不是像电压模式那样与振荡电路产生的固定三角波电压斜坡比较,而是与一个变化的其峰值代表输出电感电流峰值的三角波或梯形尖角状合成波形信号比较,然后得到PW M 脉冲关断时刻。因此峰值电流控制不是用电压误差信号直接控制PW M 脉冲宽度,而是直接控制输出侧的电感电流大小,然后间接地控制PW M 脉冲宽度。

又因电流控制型变换器在占空比大于015时,存在开环不稳定性,进行斜坡补偿后电源才能正常工作

[10]

。然而在小电感纹波电流下斜坡补偿也是十

分必要的。因为电流型控制方式需要利用电感电流作为控制变量,所以希望电感电流是一个干净的锯齿波形。当电感电流上升斜率较小时,电流在导通期间变化小,对噪声的敏感程度升高,尤其在开关管开通时刻,由于电流控制信号来自主电路,功率级电路中的谐振会给控制环带来噪声,特别是变压器寄生电容和输出二极管反向恢复电流产生的电流波形前沿尖峰,是很麻烦的噪声源。而斜坡补偿相当于

增加了电流上升斜率,使电流在开通时间内变化量变大,因而起到了抑制干扰的作用,可以解决高压小功率场合及轻载时的不稳现象。

加入斜坡补偿的方法有两种,一种是在误差电压处加入斜坡补偿电压,另一种是在采样电压处加入斜坡补偿。补偿斜坡可以由振荡器获得。两种补偿方法其结果是等效的,由于后者便于实现,故在文中采用。图6给出斜坡补偿电路,电流控制芯片为UC3842。振荡器锯齿波电压的峰峰值ΔV OSC 经射极跟随器后,再经R 1和R 2构成的分压网络,产生斜坡补偿电压叠加到电流反馈电压上,实现斜坡补偿。

R 1和R 2的值决定了斜坡补偿量。耦合电容C 1去

掉了振荡器电压的直流分量,仅将交流分量耦合到

R 2。电容C 2和R 1组成RC 滤波电路,抑制反馈电

流上升沿瞬时脉冲的干扰。C T 和R S 是定时电容和电流检测电阻。

96第4期赵志英,等:变压器分布电容对高频高压反激变换器的影响及其抑制措施　

图6　斜坡补偿电路

Fig.6　S lope com pensation circuit

5　实验验证

为验证上述分析,设计了一个300V 输入、15V 输出,采用峰值电流控制,工作于DC M 模式的反激变换器。变压器采用G U18Π11,原边采用Ф011mm 漆包线,共86匝,副边采用Ф014mm 漆包线,共7匝,采用原2副2原的三明治绕法,开关频率为200kH z 。

图7给出原边电流波形,上通道为开关管S 的驱动波形,下通道为原边电流波形。可见,变压器较大分布电容的存在,引起很大的电流干扰,采用RC 滤波很难滤除,轻载时变换器会出现不稳定现象

。

图7　未加斜坡补偿时的原边电流波形

Fig.7　Primary current waveforms before slope com pensation

多次改进变压器绕制方法后,因高压场合绝缘

和绕线匝数多等因素的限制,分布电容仍相对较大,对干扰电流的抑制作用不明显。于是通过外加斜坡补偿来提高电路抗干扰能力。图8给出外加斜坡补偿后的原边采样电流波形,以及原边开关管漏源电压波形及副边电流波形。

对比图7和图8可见,在高频高压场合,分布电容会引起原边电流较大尖峰,不利于闭环控制,在轻载时,会引起变换器不稳定工作。合理地控制分布电容并通过外加斜坡补偿来提高电路的抗干扰性能,效果明显,从而验证了文中分析

。

图8　加斜坡补偿后的电路主要工作波形

Fig.8　Main waveforms after slope com pensation

6　小结

随着反激变换器开关频率的进一步提高,分布电容对整机工作的影响已不容忽视。特别是在高频高压场合,因输入电压较高,匝间电容储能的增加会明显影响电源的稳压精度、稳定性及整体效率。本文对变压器分布电容对电路的影响进行了透彻分析,给出了变压器模型,继而详细分析了分布电容对电路工作产生的影响,归纳出有意义的结论,并基于以上研究,提出控制寄生参数的工程方法,并通过实验验证了文中分析的正确性及抑制方法的实用性。参考文献(References ):

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(下转第75页,cont.on p.75)

07 电工电能新技术第25卷

R esearch of GE small w orld GIS based outage analysis system

K UANG H ong 2hai ,XI AO Shen 2ping

(C ollege of Metallurgy ,Hunan P olytechnic University ,Hunan Zhuzhou 412000,China )

Abstract :This paper presents the outage analysis system based on geographic information system (GE Smallw orld GIS ).Outage analysis system is the tool for creation and maintenance of the feeder connectivity m odel which traces the electric connection from substation to the customer.Outage analysis system can serve as the graphical point for information on the distribution netw orks.It makes outage analysis and analog outage analysis real 2time display in GIS map.The GE Smallw orld GIS based outage analysis is a decision support tool for distribution netw ork operators and provides them excess am ounts of data quickly.Outage analysis system may interact with other utility information systems in an integrated environment ,and it is the key of the integrative outage management system for distribution netw ork.The study indicates this system is very g ood in an practical application.It has g ood performance on outage management.K ey w ords :GE Smallw orld GIS ;outage analysis ;outage management

(上接第70页,cont.from p.70)

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I nfluences and suppression method of transformer winding capacitance

in high 2frenquency high 2voltage flyback converter

ZH AO Zhi 2ying ,QI N Hai 2hong ,G ONG Chun 2ying

(Nanjing University of Aeronautics &Astronautics ,Nanjing 210016,China )

Abstract :High 2frequency operation of flyback converter has made it clear that parasitic com ponents ass ociated with power trans former have great influences in the behavior of the converter.Leakage inductance and stray capacitance are tw o major parasitic com ponents.But the latter has received little attention in designing trans former.Winding capacitance plays m ore im portant role in the real w orking of the high 2v oltage converters and should be taken into consideration.First ,a relative sim plified trans former m odel is given through com paris on of existing m odels.And for different applications ,this basic m odel is further sim plified for convenience in the engineering analysis.Then for high input v oltage and low output v oltage applications ,effects of parasitic winding capacitance on the operations of high 2v oltage ,high 2frequency flyback converter are analyzed with design guidelines deduced.At last ,s ome experimental results are given ,which verify the correctness of analysis and practicability of proposed suppression method.

K ey w ords :stray capacitance ;flyback converter ;high 2frequency high 2v oltage ;slope com pensation

57第4期匡洪海,等:基于GE Smallw orld GIS 的停电分析系统研究　

高频逆变器中高频变压器的绕制方法

高频逆变器中高频变压器的绕制方法 用EE55等高频磁芯制作高频逆变器,其中高频变压器的线包绕制最好参考一下电子管音响功率放大器中音频输出变压器的绕制方法.这种变压器因为要在音频20Hz~20KHz范围内力求做到平坦响应,绕法讲究,顶级的电子管音频输出变压器的频响范围甚至做到了10Hz~100KHz,而用的磁芯不过就是高矽硅钢片而已. 以大家在坛子中讨论最多也用得最多的“SG3525A(或KA3525A、UC3525)+场管IRF3205(或MTP75N06等)+EE55磁芯变压器”组合为例,功率可做到500W以上,工作频率一般在20~50KHz.其中的EE55磁芯变压器,大家一般是低压绕组(初级)3T+3T,中心抽头,高压绕组(次级)75T. 要制作好它就要注意两点: 一是每个绕组要采用多股细铜线并在一起绕,不要采用单根粗铜线,因为高频交流电有集肤效应.所谓集肤效应,简单地说就是高频交流电只沿导线的表面走,而导线内部是不走电流的(实际是越靠近导线中轴电流越弱,越靠近导线表面电流越强).采用多股细铜线并在一起绕,实际就是为了增大导线的表面积,从而更有效地使用导线.例如初级的3T+3T,你如果用直径2.50mm的

单根漆包线,导线的截面积为4.9平方毫米,而如果用直径0.41mm的漆包线(单根截面积0.132平方毫米)38根并绕,总的截面积也达到要求.然而,第二种方法导线的表面积大得多(第一种方法导线的表面积为:单股导线截面周长×股数×绕组总长度=2.5×3.14×1×L=7.85L,第二种方法导线的表面积为:单股导线截面周长×股数×绕组总长度=0.41×3.14×38×L=48.92L,后者是前者的48.92L/7.85L=6.2倍),导线有效使用率更高,电流更通畅,并且因为细导线较柔软,更好绕制.次级75T高压绕组用3~5根并绕即可. 二是高频逆变器中高频变压器最好采用分层、分段绕制法,这种绕法主要目的是减少高频漏感和降低分布电容.例如上述变压器的绕法,初级分两层,次级分三层三段.具体是: ①绕次级高压绕组第一段.接好引出线(头),先用5根并绕次级高压绕组25T,线不要剪断,然后包一层绝缘纸(绝缘纸要薄,包一层即可,否则由于以下多次要用到绝缘纸,有可能容不下整个线包),准备绕初级低压绕组的一半. ②绕初级低压绕组的一半.预留引出线(头),注意是预留,因为后面要统一并接后再接引出线,以下初级用“预留”一词时同理.用19根并绕3T,预留中心抽头,再并绕3T,预留引出线(尾),线剪断.在具体操作时这里还有一个技巧,即由于股数多,19股线一次并绕不太方便,扭矩张力也大,就可以分做多次,如这里可分做三次,每次用线6到7股,这样还可绕得更平整.注意三次的头、中、尾放在一起,且绕向要相同.然后又包一层绝缘纸,准备绕次级高压绕组

高频变压器的设计

高频变压器的设计 高频链逆变技术用高频变压器代替传统逆变器中笨重的工频变压器，大大减小了逆变器的体积和重量。在高频链的硬件电路设计中，高频变压器是重要的一环。 设计高频变压器首先应该从磁芯开始。开关电源变压器磁芯多是在低磁场下使用的软磁材料，它有较高磁导率，低的矫顽力，高的电阻率。磁导率高，在一定线圈匝数时，通过不大的激磁电流就能承受较高的外加电压，因此，在输出一定功率要求下，可减轻磁芯体积。磁芯矫顽力低，磁滞面积小，则铁耗也少。高的电阻率，则涡流小，铁耗小。铁氧体材料是复合氧化物烧结体，电阻率很高，适合高频下使用，但Bs值比较小，常使用在开关电源中。 高频变压器的设计通常采用两种方法[3]：第一种是先求出磁芯窗口面积AW与磁芯有效截面积Ae的乘积AP（AP=AW×Ae，称磁芯面积乘积），根据AP值，查表找出所需磁性材料之编号；第二种是先求出几何参数，查表找出磁芯编号，再进行设计。 注意： 1）设计中，在最大输出功率时，磁芯中的磁感应强度不应达到饱和，以免在大信号时产生失真。 2）在瞬变过程中，高频链漏感和分布电容会引起浪涌电流和尖峰电压及脉冲顶部振荡，使损耗增加，严重时会造成开关管损坏。同时，输出绕组匝数多，层数多时，应考虑分布电容的影响，降低分布电容有利于抑制高频信号对负载的干扰。对同一变压器同时减少分布电容和漏感是困难的，应根据不同的工作要求，保证合适的电容和电感。 单片开关电源高频变压器的设计要点 高频变压器是单片开关电源的核心部件，鉴于这种高频变压器在设计上有其特殊性，为此专门阐述降低其损耗及抑制音频噪声的方法，可供高频变压器设计人员参考。 单片开关电源集成电路具有高集成度、高性价比、最简外围电路、最佳性能指标等优点，能构成高效率无工频变压器的隔离式开关电源。在1994～2001年，国际上陆续推出了TOtch、TOtch-Ⅱ、TOtch-FX、TOtch-GX、Tintch、Tintch-Ⅱ等多种系列的单片开关电源产品，现已成为开发中、小功率开关电源、精密开关电源及开关电源模块的优选集成电路。 高频变压器是开关电源中进行能量储存与传输的重要部件，单片开关电源中高频变压器性能的优劣，不仅对电源效率有较大的影响，而且直接关系到电源的其它技术指标和电磁兼容性（EMC）。为此，一个高效率高频变压器应具备直流损耗和交流损耗低、漏感小、绕组本身的分布电容及各绕组之间的耦合电容要小等条件。 高频变压器的直流损耗是由线圈的铜损耗造成的。为提高效率，应尽量选择较粗的导线，并取电流密度J=4～10A／mm2。 高频变压器的交流损耗是由高频电流的趋肤效应以及磁芯的损耗引起的。高频电流通过导线时总是趋向于从表面流过，这会使导线的有效流通面积减小，并使导线的交流等效阻抗远高于铜电阻。高频电流对导体的穿透能力与开关频率的平方根成反比，为减小交流铜阻抗，导线半径不得超过高频电流可达深度的2倍。可供选用的导线线径与开关频率的关系曲线如图1所示。举例说明，当f=100kHz时，导线直径理论上可取φ0.4mm。但为了减小趋肤效应，实际可用更细的导线多股并绕，而不用一根粗导线绕制。 在设计高频变压器时必须把漏感减至最小。因为漏感愈大，产生的尖峰电压幅度愈高，漏极钳位电路的损耗就愈大，这必然导致电源效率降低。对于一个符合绝缘及安全性标准的高频变压器，其漏感量应为次级开路时初级电感量的1％～3％。要想达到1％以下的指标，在制造工艺上将难于实现。减小漏感时可采取以下措施：o减小初级绕组的匝数NP； o增大绕组的宽度（例如选EE型磁芯，以增加骨架宽度b）；

高频变压器计算步骤精编版

高频变压器计算 (CCM模式) 反激式DC/DC变换电路 电路基本参数: Vo1=15V Io1=0.4A Vo2=-10V Io2=0.4A Vs=15V(范围10V~20V) Po=10W 设定参数: 1.电路工作频率(根据UC3843的特性,初步确定为50KHz),电路效率为G=75% 2.反激式变换器的工作模式CCM 3.占空比确定(Dmax=0.4) 4.磁芯选型(EE型) 设计步骤 (1)选择磁芯大小 Pin=Po/G=10/0.75=13.3W(查表),选择EE19磁芯 (2)计算导通时间 Dmax=0.4,工作频率fs=50KHz ton=8us (3)选择工作时的磁通密度 根据所选择的磁芯EE19(PC40材料)Ae=22mm2,Bmax=0.22T (4)计算原边匝数 Np=(Vs*ton)/(Bmax*Ae)=(10*8)/(0.22*22)=16.52,取整16 (5)计算副边绕组 以输出电压为15V为例进行计算,设整流二极管及绕组的压降为1V 15+1=16V 原边绕组每匝伏数=Vs/Np=10/16=0.625V/匝 副边绕组匝数Ns1=16/0.625=25.6,取整26 (6)计算选定匝数下的占空比;辅助输出绕组匝数 新的每匝的反激电压为:16/26=0.615V ton=(Ts*0.615)/(0.625+0.615)=9.92us 占空比D=9.92/20=0.496 对于10V直流输出,考虑绕组及二极管压降1V后为11V Ns2=11/0.615=17.88,取整17 (7)初级电感,气隙的计算 在周期Ts内的平均输入电流Is=Pin/Vs=13.3/10=1.33A 导通时间内相应的平均值为Iave=(Is*Ts)/ton=1.33*20/9.92=2.68A 开关管导通前的电流值Ip1=Iave/2=2.68/2=1.34A 开关管关闭前的电流值Ip2=3Ip1=1.34*3=4.02A 初级电感量Lp=Vs*&t/&i=10*9.92/2.68=37.01uH 气隙长度Lg=(u0*Np^2*Ae)/Lp=0.19mm

高频变压器工作原理及用途解析

高频变压器工作原理及用途 简介 是作为开关电源最主要的组成部分。开关电源中的拓扑结构有很多。比如半桥式功率转换电路，工作时两个开关三极管轮流导通来产生100kHz的高频脉冲波，然后通过高频变压器进行变压，输出交流电，高频变压器各个绕组线圈的匝数比例则决定了输出电压的多少。典型的半桥式变压电路中最为显眼的是三只高频变压器：主变压器、驱动变压器和辅助变压器（待机变压器），每种变压器在国家规定中都有各自的衡量标准，比如主变压器，只要是200W以上的电源，其磁芯直径（高度）就不得小于35mm。而辅助变压器，在电源功率不超过300W时其磁芯直径达到16mm就够了。 工作原理 变压器是变换交流电压、电流和阻抗的器件，当初级线圈中通有交流电流时，铁芯（或磁芯）中便产生交流磁通，使次级线圈中感应出电压（或电流）。 变压器由铁芯（或磁芯）和线圈组成，线圈有两个或两个以上的绕组，其中接电源的绕组叫初级线圈，其余的绕组叫次级线圈。 用途 高频变压器是工作频率超过中频（10kHz）的电源变压器，主要用于高频开关电源中作高频开关电源变压器，也有用于高频逆变电源和高频逆变焊机中作高频逆变电源变压器的。按工作频率高低，可分为几个档次： 10kHz- 50kHz、50kHz-100kHz、100kHz～500kHz、500kHz～1MHz、1MHz以上。传送功率比较大的情况下，功率器件一般采用 IGBT，由于IGBT存在关断电流拖尾现象，所以工作频率比较低；传送功率比较小的，可以采用MOSFET，工作频率就比较高。 制造工艺 高频变压器的制造工艺要点一。 绕线 A 确定BOBBIN的参数 B 所有绕线要求平整不重叠为原则 C 单组绕线以单色线即可,双组绕线必需以双色线或开线浸锡来分脚位,以免绕错 D 横跨线必需贴胶带隔离 1. 疏绕完全均匀疏开

浅谈电力变压器高压试验及故障处理 刘翰林

浅谈电力变压器高压试验及故障处理刘翰林 发表时间：2019-01-08T16:34:02.780Z 来源：《电力设备》2018年第24期作者：刘翰林[导读] 摘要：电力领域的改革深化实施下，加强电力系统的安全稳定运行，保障人们的正常用电就成为电力企业发展的重要目标。 (国网山东省电力公司莱阳市供电公司山东莱阳 265200) 摘要：电力领域的改革深化实施下，加强电力系统的安全稳定运行，保障人们的正常用电就成为电力企业发展的重要目标。在电力系统中，变压器的平稳、安全运行是整个电力系统安全稳定运行的重要组成部分。变压器设备在检修完成后，为了检测其质量是否合格需要对变压器进行高压试验以确保投入使用时能安全、平稳运行。本文就变压器高压试验中出现的缺陷和影响试验结果的因素进行了分析并提 出了有关实验故障的改进措施。 关键词：电力变压器；高压试验；故障处理引言 为了给人们提供安全、可靠、稳定的电能，通常在电力变压器安装前需进行高压试验。通过高压试验检验变压器的性能以确保在变压器在后期投入使用时能安全、稳定运行。 1、电力系统高压电气试验的具体案例 1.1试验内容 高压电气试验主要是对高压器线圈结构中的直流电阻值进行检测，通过电阻值数据结果，分析判断变压器内部的接线情况、开关接线，焊接情况是否正常，确定位置分节，判断其是否存在短路和断路的现象。在高压电气试验中，以变压器线圈的电阻值为依据，采取电桥检测法，以变压器线圈电阻值100Ω为分界，选用不同的电桥试验方法，即当测得变压器线圈的电阻值高于100Ω时，采用单臂电桥法，反之则采用双臂电桥法。在高压电气试验中，合理安排试验过程，在变压器引线端的实际位置采用电桥法，对变压器线圈结构中分接开关和引线、接线的直流电阻进行检测，从而根据所得数据进行实验分析。 1.2试验分析 高压电气试验中，在进行电桥法测试时需要将桥壁内的四相连接线在变压器端提前连接好，在变压器的内侧，把两根电流接线直接接入，在变压器线圈的外侧，将剩余的两根接线接入，从而对高压电气试验的准确度进行保障。在此案例中，高压电气试验对接线的控制进行特别关注，因为接线对电气试验结果的准确性有直接影响，因此为保证高压电气试验能够对电力系统中的变压器结构进行合理检测，在实的试验操作中要控制好试验接线的连接状态。在进行高压电气试验时，需打开变压器的电源开关，根据电桥上的检流计变化，在固定的时间点检测，记录统计分析高压电气试验的结果。高压电气试验中，通过电桥的检流计的偏转方向，平衡高压电气试验中的电桥，如变压器线圈有故障，则电桥无法处于平衡状态。线圈属于变压器中的电感元件，因此采用电桥法，结合电感元件的特性，在高压电气试验中，可以直接完成试验。也可以直接给线圈进行充电，通过电桥电源的试验方法，选取固定的时间点，使电桥处于平衡稳定的状态，记录下变压器线圈的电阻值，从而完成高压电气试验。 2、变压器高压试验的条件 2.1把变压器试验温度控制在-20℃～40℃之间 由于变压器内各种材料的性质、特性与温度有一定关系。比如，电力变压器的绝缘电阻，在温度为-20℃～40℃范围之内，其阻值会随着温度的升高而减少，会随温度的降低而升高。所以，为了检测温度对变压器到底有多大影响，就需要把变压器的实验温度控制在-20℃～40℃范围之内。 2.2周围环境湿度不应高于85% 变压器实验结果除了与温度有一定关系之外，而且还与空气湿度有关。在高压实验中，需要多次测量数据，然而多次测量时，时间跨度越大空气的湿度也就越大，对实验结果的影响也就越大，这就导致测量结果不准确。为了减少湿度对测量结果的影响，应严格控制空气湿度在85%以下。 2.3保持变压器的清洁 除了温度、湿度会对变压器试验有一定影响之外，杂质也会对数据的测量有影响。变压器的绝缘性能是其重要的工作性能，而污垢、粉尘、气体等会使变压器的绝缘性能下降，从而影响试验结果。因此，变压器的试验过程中，一定要保证无尘、无污垢的清洁、干净环境。 2.4确保变压器的安全试验 为了保证电力变压器的安全使用，可以用足够大的保护电阻进行保护以防止高压试验中出现超出变压器额定电压而损坏变压器。与此同时，电压控制的一定范围之内，要做好变压器在试验中的散热。此外，变压器外壳要接地以保证工作人员的人身安全。 3、电力变压器高压试验的故障与处理方式 3.1内部声音异常 内部声音异常是电力变压器高压试验过程中常见的故障，变压器在日常运转的过程中，会发出一定的电磁交流声，其内部是不可能出现异常声响的。若是在高压直阻试验过程中变压器内部发出不正常的声响，导致出现异常声响的因素主要有过载运行、内部电压超出额定值、内部零件松动或者接触不紧固等等，也有可能是内部产生了短路的情况。一旦遇到这种情况，技术工作者要立刻切断电源，按照内部异常声响的位置准确地判断故障发生的原因，全面地检查电力变压器的性能，及时解决内部声音异常这一故障。 3.2油位异常 针对电力变压器的油位来说，通常情况下会一直保持在合理的区间内，技术人员也能够根据电力变压器的运转状态科学合理的调整油位，但是绝对不可以超出被允许的控制范围。因此，在电力变压器高压试验过程中，一旦发现变压器的油位发生了异常变化，技术工作者要及时地检查变压器的油位异常现象，并采取有效措施给予解决，若是油位具有上升的趋势，及时人员要首先排查附近的环境温度因素，倘若环境温度在合理的范围内，就要逐一排查变压器的油标管、呼吸管等部位，从而准确找出导致油位异常的关键因素，并及时处理，切实保障电力变压器高压试验的顺利进行。 3.3绕组异常

开关电源-高频-变压器计算设计

要制造好高频变压器要注意两点： 一是每个绕组要选用多股细铜线并在一同绕,不要选用单根粗铜线,简略地说便是高频交流电只沿导线的表面走,而导线内部是不走电流的实习是越挨近导线中轴电流越弱,越挨近导线表面电流越强。选用多股细铜线并在一同绕,实习便是为了增大导线的表面积,然后更有效地运用导线。 二是高频逆变器中高频变压器最好选用分层、分段绕制法,这种绕法首要目的是削减高频漏感和降低分布电容。 1、次级绕组：初级绕组绕完，要加绕(3~5层绝缘垫衬再绕制次级绕组。这样可减小初级绕组和次级绕组之间分布电容的电容量，也增大了初级和次级之间的绝缘强度，契合绝缘耐压的需求。减小变压器初级和次级之间的电容有利于减小开关电源输出端的共模打扰。若是开关电源的次级有多路输出，而且输出之间是不共地的为了减小漏感，让功率最大的次级接近变压器的初级绕组。 若是这个次级绕组只要相对较少几匝，则为了改善耦合状况，仍是应当设法将它布满完好的一层，如能够选用多根导线并联的方法，有助于改善次级绕组的填充系数。其他次级绕组严密的绕在这个次级绕组的上面。当开关电源多路输出选用共地技能时，处置方法简略一些。次级能够选用变压器抽头方式输出，次级绕组间不需要采用绝缘阻隔，从而使变压器的绕制愈加紧凑，变压器的磁耦合得到加强，能够改善轻载时的稳压功能。 2、初级绕组：初级绕组应放在最里层，这样可使变压器初级绕组每一匝用线长度最短，从而使整个绕组的用线为最少，这有效地减小了初级绕组自身的分布电容。通常状况下，变压器的初级绕组被规划成两层以下的绕组，可使变压器的漏感为最小。初级绕组放在最里边，使初级绕组得到其他绕组的屏蔽，有助于减小变压器初级绕组和附近器材之间电磁噪声的相互耦合。初级绕组放在最里边，使初级绕组的开始端作为衔接开关电源功率晶体管的漏极或集电极驱动端，可削减变压器初级对开关电源其他有些电磁打扰的耦合。 3、偏压绕组：偏压绕组绕在初级和次级之间，仍是绕在最外层，和开关电源的调整是依据次级电压仍是初级电压进行有关。若是电压调整是依据次级来进行的则偏压绕组应放在初级和次级之间，这样有助于削减电源发生的传导打扰发射。若是电压调整是依据初级来进行的则偏压绕组应绕在变压器的最外层，这可使偏压绕组和次级绕组之间坚持最大的耦合，而与初级绕组之间的耦合减至最小。 初级偏压绕组最佳能布满完好的一层，若是偏压绕组的匝数很少，则能够采用加粗偏压绕组的线径，或许用多根导线并联绕制，改善偏压绕组的填充状况。这一改善方法实际上也改善了选用次级电压来调理电源的屏蔽才干，相同也改善了选用初级电压来调理电源时，次级绕组对偏压绕组的耦合状况。 高频变压器匝数如何计算？很多设计高频变压器的人都会有对于匝数的计算问题，那么我们应该如何来计算高频变压器的匝数，从而解决这个问题？接下来，晨飞电子就为大家介绍下匝数的计算方法：

高频变压的设计方法

高频链中高频变压器的分析与设计 文章作者：四川成都西南交通大学龙海峰郭世明江苏南京国电南京自动化股份有限公司呙道静 文章类型：设计应用文章加入时间：2004年9月6日14:54 文章出处：电源技术应用 摘要：高频链逆变技术用高频变压器代替传统逆变器中笨重的工频变压器，大大减小了逆变器的体 积和重量。在高频链的硬件电路设计中，高频变压器是重要的一环。叙述了高频变压器的设计过程。 实验结果证明该设计满足要求。 关键词：高频链；高频变压器；逆变器 引言 MESPELAGE于1977年提出了高频链逆变技术的新概念[1]。高频链逆变技术与常规的逆变技术最 大的不同，在于利用高频变压器实现了输入与输出的电气隔离，减小了变压器的体积和重量。近年来， 高频链技术引起人们越来越多的兴趣。 1 概述 图1是传统的逆变器框图。其缺点是采用了笨重庞大的工频变压器和滤波电感，导致效率低，噪 音大，可靠性差。另外，谐波含量大，波形畸变严重，与要求的优质正弦波相差甚远。

图2所示为电压源高频链逆变器的框图，该方案是当今研究的最先进方案[2]，也是本文中采用的方案。采用此方案有其一系列的优点，诸如，以小型的高频变压器替代工频变压器；只有两级功率变换；正弦波质量高；控制灵活等。高频变压器是高频链的核心部件，肩负着隔离和传输功率的重任，其性能好坏直接决定逆变器的性能好坏。不合格的变压器温升高，效率低，漏感严重，输出波形畸变大，直接影响电路的稳定性和可靠性，甚至损坏开关器件，导致实验失败。 2 高频变压器的设计 设计高频变压器首先应该从磁芯开始。开关电源变压器磁芯多是在低磁场下使用的软磁材料，它有较高磁导率，低的矫顽力，高的电阻率。磁导率高，在一定线圈匝数时，通过不大的激磁电流就能承受较高的外加电压，因此，在输出一定功率要求下，可减轻磁芯体积。磁芯矫顽力低，磁滞面积小，则铁耗也少。高的电阻率，则涡流小，铁耗小。各种磁芯物理性能及价格比如表1所列。铁氧体材料是复合氧化物烧结体，电阻率很高，适合高频下使用，但Bs值比较小，常使用在开关电源中。本文采用的就是铁氧体材料。 表1 各种磁芯特性比较表

电力变压器的详细技术参数

电力变压器技术参数详解 变压器在规定的使用环境和运行条件下，主要技术数据一般都都标注在变压器的铭牌上。主要包括：额定容量、额定电压及其分接、额定频率、绕组联结组以及额定性能数据（阻抗电压、空载电流、空载损耗和负载损耗）和总重。 A、额定容量（kVA）：额定电压.额定电流下连续运行时,能输送的容量。 B、额定电压（kV）：变压器长时间运行时所能承受的工作电压.为适应电网电压变化的需要,变压器高压侧都有分接抽头,通过调整高压绕组匝数来调节低压侧输出电压. C、额定电流(A):变压器在额定容量下,允许长期通过的电流. D、空载损耗（kW）: 当以额定频率的额定电压施加在一个绕组的端子上，其余绕组开路时所吸取的有功功率。与铁心硅钢片性能及制造工艺、和施加的电压有关. E、空载电流（%）: 当变压器在额定电压下二次侧空载时,一次绕组中通过的电流.一般以额定电流的百分数表示. F、负载损耗（kW）: 把变压器的二次绕组短路,在一次绕组额定分接位置上通入额定电流,此时变压器所消耗的功率. G、阻抗电压（%）：把变压器的二次绕组短路,在一次绕组慢慢升高电压,当二次绕组的短路电流等于额定值时,此时一次侧所施加的电压.一般以额定电压的百分数表示. H、相数和频率：三相开头以S表示，单相开头以D表示。中国国家标准频率f为50Hz。国外有60Hz的国家（如美国）。 I、温升与冷却：变压器绕组或上层油温与变压器周围环境的温度之差,称为绕组或上层油面的温升.油浸式变压器绕组温升限值为65K、油面温升为55K。冷却方式也有多种：油浸自冷、强迫风冷，水冷，管式、片式等。 J、绝缘水平：有绝缘等级标准。绝缘水平的表示方法举例如下：高压额定电压为35kV级，低压额定电压为10kV级的变压器绝缘水平表示为 LI200AC85/LI75AC35，其中LI200表示该变压器高压雷电冲击耐受电压为200kV，工频耐受电压为85kV，低压雷电冲击耐受电压为75kV，工频耐受电压为35kV.奥克斯高科技有限公司目前的油浸变压器产品的绝缘水平为

高频变压器的计算

高频变压器参数计算 2009-08-28 11:26 一．电磁学计算公式推导： 1．磁通量与磁通密度相关公式： Ф = B * S⑴ Ф ----- 磁通(韦伯) B ----- 磁通密度(韦伯每平方米或高斯) 1韦伯每平方米=104高斯 S ----- 磁路的截面积(平方米) B = H * μ⑵ μ ----- 磁导率(无单位也叫无量纲) H ----- 磁场强度(伏特每米) H = I*N / l⑶ I ----- 电流强度(安培) N ----- 线圈匝数(圈T) l ----- 磁路长路(米) 2．电感中反感应电动势与电流以及磁通之间相关关系式： EL =⊿Ф / ⊿t * N⑷ EL = ⊿i / ⊿t * L⑸ ⊿Ф ----- 磁通变化量(韦伯) ⊿i ----- 电流变化量(安培) ⊿t ----- 时间变化量(秒) N ----- 线圈匝数(圈T) L ------- 电感的电感量(亨) 由上面两个公式可以推出下面的公式： ⊿Ф / ⊿t * N = ⊿i / ⊿t * L 变形可得： N = ⊿i * L/⊿Ф 再由Ф = B * S 可得下式: N = ⊿i * L / ( B * S )⑹ 且由⑸式直接变形可得： ⊿i = EL * ⊿t / L⑺ 联合⑴⑵⑶⑷同时可以推出如下算式: L =(μ* S )/ l * N2⑻ 这说明在磁芯一定的情况下电感量与匝数的平方成正比(影响电感量的因素) 3．电感中能量与电流的关系： QL = 1/2 * I2 * L⑼ QL -------- 电感中储存的能量(焦耳) I -------- 电感中的电流(安培) L ------- 电感的电感量(亨) 4．根据能量守恒定律及影响电感量的因素和联合⑺⑻⑼式可以得出初次级匝数

高频高压变压器分布电容的分析与处理0

高频高压变压器分布电容的分析与处理 曾光1,金舜1,史明2 (1.西安理工大学,西安710048; 2.西安电信分公司,西安710003) 摘要:在分析高频变压器分布参数机理的基础上,以高压直流LCC谐振变换器为例,阐述了高频高压变压器分布电容给电路带来的不利影响,提出了一种补偿方法,并进行了仿真和实验。介绍了高频高压变压器分布电容的测试方法,推导了补偿电感的计算公式,综合使用了两种针对分布电容的处理方法。实验证明该方法是正确的。 关键词:高频;变压器/分布电容;LCC谐振 中图分类号:T M433文献标识码:A文章编号:1000-100X(2002)06-0054-04 Analysis and Disposal of Distributed Capacitance in High-frequency and High-voltage Transformer ZENG Guang1,JIN Shun1,SHI Ming2 (1.X i.an Univer sity of T echnology,X i.an710048,China;2.Xi.an T elecom,Xi.an710003,China) Abstract:On the basis of analyzing the mechanism of distributed parameters in hig h frequency transformer,and w ith an instance of LCC resonant converter,the disadvantages of distributed capacitance in high-frequency and high-v oltage tr ansformer are described.T he compensat ion met hod,the waveforms o f bot h simulation and ex periment,and the method of measur ing distr ibuted capacitance ar e g iven.F ormula for calculat ion compensation inductance is derived.T wo methods are used in solving the trouble.Experimental results verify the correctness of the t heory. Keywords:hig h frequency;transformer;distributed capacitance;LCC resonant 1前言 随着开关电源频率的不断增加,在满足了减小开关电源体积要求的同时,也带来了一系列新的问题。例如分布参数在高频情况下对电路的影响不能再被忽略。在开关型电源电路中,高频变压器是电气隔离、传输能量、电压变换的重要元件。在高频情况下,许多应用于工频的变压器设计方法不再适用,解决好高频变压器的分布参数问题非常重要。 2高频变压器分布参数模型及对分布参数问题的一般解决办法 文献[1]指出:变压器的分布参数主要是漏感和分布电容。分布电容主要是匝间电容和层间电容。建立了一个绕组的分布参数模型(图1),再经过叠加折算得到整个变压器的分布参数模型。 根据图1a经计算可得绕组的等效并联电容C c =Ci/(N-1)(N>1)。等效电容C c一般是皮法数量级,在工频时可忽略,但在高频时其对变压器的影响不容忽视。该分布电容由变压器结构、材料、体积、绕制工艺等因素决定,目前不可能完全消除。 收稿日期:2002-06-13 定稿日期:2002-08-08 作者简介:曾光(1957-),男,江西人,副教授,研究方 向为电力电子与电力传动 。 图1绕组的分布参数模型 对待该电容的处理主要有两种方法,一是利用,二是补偿。如果系统需要在变压器端口并联一个电容,正好可以利用分布电容作为该并联电容,不仅解决了分布电容带来的危害,还减少了元器件的数量。这是最为积极有效的办法。反之,若在变压器端口并联电容会给系统带来危害,则必须减弱其影响。主要是通过工艺上的改进和在变压器外部对其进行补偿。下面通过工程中实例高压直流LCC谐振变换器,详细阐述两种方法的应用。 3LCC主电路原理介绍 该电源输入工频220V电源,输出直流电压0~ 10000V,输出最大功率500W。 主电路由两级变换电路组成,前级为Buck降压电路,用以稳压;后级为LCC谐振电路,为开关器件提供零电压开通条件。变压器次级采用高压硅堆整 54

高频变压器的设计

图1 开关电源原理图 本文介绍了一款如图1所示的DC—DC变换器，输入电压为直流24V，输出电压分别为5V及12V的多路直流输出。要求各路输出电流都在lA以上，核心器件是美国Unitrode公司生产的一种高性能单端输出式电流控制型脉宽调制器芯片UC3842，最高工作频率可达200k Hz。根据锌锰铁氧体合金的优异电磁性能，通过具体示例介绍工作频率为100kHz的高频开关电源变压器的设计及注意事项。 2变压器磁芯的选择与工作点的确定 2．1 磁芯材料的选择 从变压器的性能指标要求可知，传统的薄带硅钢已很难满足变压器在频率、使用环境方面的设计要求。磁芯的材料只有从坡莫合金、

铁氧体材料、钴基非晶态合金和超微晶合金几种材料中来考虑。坡莫合金、钴基非晶态价格高，约为铁氧体材料的数倍，而饱和磁感应强度

B s也不是很高，且加工工艺复杂。考虑到我们所要求的电源输出功率并不高，大约为30W，因此，综合几种材料的性能比较，我们还是选择了饱和磁感应强度B s较高，温度稳定性好，价格低廉，加工方便的性价比较低的锌锰铁氧体材料，并选以此材料作为框架的E I28来绕制本例中的脉冲变压器。 2．2工作点的确定 根据相关资料，EC35输出功率为50W，饱和磁感应强度大约在2 000Gs左右。买来的磁芯，由于厂家提供的磁感应强度月，值并不准确，可用图2所提供的方式粗略测试一下。将调压器接至原线圈，用示波器观察副线圈输出电压波形。将原线圈的输入电压由小到大慢慢升高，直到示波器显示的波形发生奇变。此时，磁芯已饱和，根据公式： U＝4．44f N1Φm可推知在工频时的Φm值。要求不高时，可根据测算出的Φm，粗略估算出原线圈的匝数， 。

电力变压器结构图解

电力变压器结构图解

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电力变压器结构图解 这是一个三相电力变压器的模型。从外观看主要由变压器的箱体、高压绝缘套管、低压绝缘套管、油枕、散热管组成。 移去变压器箱体可看到变压器的铁芯与绕组，铁芯由硅钢片叠成，硅钢片导磁性 能好、磁滞损耗小。在铁芯上有A、B、C三相绕组，每相绕组又分为高压绕组 与低压绕组，一般在内层绕低压绕组，外层绕高压绕组。图2左边是高压绕组引 出线，右边是低压绕组引出线。

把铁芯与绕组放入箱体，绕组引出线通过绝缘套管内的导电杆连到箱体外，导电杆外面是瓷绝缘套管，通过它固定在箱体上，保证导电杆与箱体绝缘。为减小因灰尘与雨水引起的漏电，瓷绝缘套管外型为多级伞形。右边是低压绝缘套管，左边是高压绝缘套管，由于高压端电压很高，高压绝缘套管比较长。 变压器箱体（即油箱）里灌满变压器油，铁芯与绕组浸在油里。变压器油比空气绝缘强度大，可加强各绕组间、绕组与铁芯间的绝缘，同时流动的变压器油也帮助绕组与铁芯散热。在油箱上部有油枕，有油管与油箱连通，变压器油一直灌到油枕内，可充分保证油箱内灌满变压器油，防止空气中的潮气侵入。 油箱外排列着许多散热管，运行中的铁芯与绕组产生的热能使油温升高，温度高的油密度较小上升进入散热管，油在散热管内温度降低密度增加，在管内下降重新进入油箱，铁芯与绕组的热量通过油的自然循环散发出去。

一些大型变压器为保证散热，装有专门的变压器油冷却器。冷却器通过上下油管与油箱连接，油通过冷却器内密集的铜管簇，由风扇的冷风使其迅速降温。油泵将冷却的油再打入油箱内，下图是一台容量为400000KVA的特大型电力变压器模型，其低压端电压为20KV，高压端电压为220KV。 采用油冷却的变压器结构较复杂，由于油是可燃物，也就存在安全性问题。目前，在城市内、大型建筑内使用的变压器已逐渐采用干式电力变压器，变压器没有油箱，铁芯与绕组安装在普通箱体内。干式变压器绕组用环氧树脂浇注等方法保证密封与绝缘，容量较大的绕组内还有散热通道，大容量变压器并配有风机强制通风散热。由于材料与工艺的限制，目前多数干式电力变压器的电压不超过35KV，容量不大于20000KVA，大型高压的电力变压器仍采用油冷方式. 下面是干式变压器结构图

高频变压器漏感与分布电容

摘要：反激变换器的高频运行表明功率变压器寄生参数对变换器的性能影响很大。变压器的寄生参数主要是漏感和分布电容，而设计过程中往往很少考虑分布电容。该文给出了适用于工程分析的变压器高频简化模型，分析高频高压场合变压器寄生参数对反激变换器的影响。继而给出寄生参数的确定方法，并基于此分析，提出控制寄生参数的工程方法，研究不同的绕组绕制方法和绕组位置布局对分布电容大小的影响，并通过实验验证了文中分析的正确性及抑制方法的实用性。 关键词：电力电子；分布电容；反激变换器；变压器；高频高压 0 引言 单端反激变换器具有拓扑结构简单，输入输出隔离，升降压范围宽，易于实现多路输出等优点，在中小功率场合具有一定优势，特别适合作为电子设备机内辅助电源的拓扑结构。变压器作为反激变换器中的关键部件，对变换器的整机性能有着很大影响。随着变换器小型化的发展趋势，需要进一步提高变换器的开关频率以减小变压器等磁性元件的体积、重量[1-3]。但高频化的同时，变压器的寄生参数对变换器工作的影响却不容忽视[4-12]。变压器的寄生参数主要是漏感和分布电容。以往，设计者在设计反激变压器时，往往只对变压器的漏感加以重视。然而，在高压小功率场合，变压器分布电容对反激变换器的运行特性及整机效率会有很大影响，不可忽视[8-13]。对设计者而言，正确的理解这些寄生参数对反激变换器的影响，同时掌握合理控制寄生参数的方法，对设计出性能良好的变压器，进而保证反激变换器高性能的实现颇为重要。为此，文中首先给出变压器寄生参数对反激变换器的影响分析，同时给出这些寄生参数的确定方法，并对变压器的不同绕法以及绕组布局对分布电容的影响进行了研究，对绕组分布电容及绕组间分布电容产生的影响作了分析，最后进行了实验验证。1 变压器寄生参数对反激变换器的影响如图1，给出考虑寄生参数后的高压输入低压输出RCD 箝位反激变换器拓扑。其中，Ll、Lm 分别表示原边漏感和磁化电感，C11 为原边绕组分布电容，C13、C24 表示原边与副边绕组不同接线端之间的分布电容。根据反激变换器的工作原理，反激变压器铁心工作于单向磁化状态，且需要一定的储能能力。为防止铁心饱和，通常在变压器磁路中留有较大气隙，但这会使得变压器有较大漏磁，造成较大的漏感。当功率开关管关断时，由于漏感的存 在，会在开关管上激起很高的电压尖峰[12-14]。漏感能量吸收方法有多种，图1 电路是采用RCD 箝位

电力变压器手册.doc

变压器是一种通过改变电压而传输交流电能的静止感应电器。它有一个共同的铁心和与其交链的几个绕组，且它们之间的空间位置不变。当某一个绕组从电源接受交流电能时，通过电感生磁、磁感生电的电磁感应原理改变电压（电流），在其余绕组上以同一频率、不同电压传输出交流电能。因此，变压器的主要结构就是铁心和绕组。 铁心和绕组组装了绝缘和引线之后组成了变压器的器身。器身一般装在油箱或外壳之中，再配置调压、冷却、保护、测温和出线装置，就成为变压器的结构整体。 变压器分为电力变压器和特种变压器。电力变压器又分为油浸式和干式两种。目前，油浸式变压器用作升压变压器、降压变压器、联络变压器和配电变压器，干式变压器只在部分配电变压器中采用。 电力变压器可以按绕组耦合方式、相数、冷却方式、绕组数、绕组导线材质和调压方式分类。如称为单相变压器、双绕组变压器等。但是这样的分类包含不了变压器的全部特征，所以在变压器型号中往往要把所有的特征表达出来，并标记以额定容量和高压绕组额定电压等级。 图示是电力变压器产品型号的表示方法。 □□□□□□□□－□/□□－防护代号（一般不标，TH-湿热，TA－干热） 高压绕组额定电压等级（KV） 额定容量（KV A） 设计序号（1、2、3…；半铜半铝加b） 调压方式（无励磁调压不标，Z－载调压） 导线材质（铜线不标，L－铝线） 绕组数（双绕组不标，S－绕组，F－分裂绕组） 循环方式（自然循环不标，P－强迫循环） 冷却方式（J－油浸自冷，亦可不标；G－干式空气 自冷，C-干式浇注绝缘，F-油浸风冷， S－油浸水冷） 相数（D－单相，S－三相） 绕组耦合方式（一般不标，O－自耦）（1）相数和额定频率 变压器分单相和三相两种。一般均制成三相变压器以直接满足输配电的要求，小型变压器有制成单相的，特大型变压器做成单相后组成三相变压器组，以满足运输的要求。 （2）额定电压、额定电压组合和额定电压比 a.、额定电压变压器的一个作用就是改变电压，因此额定电压是重要数据之一。 变压器的额定应与所连接的输变电线路电压相符合，我国输变电线路电压等级（KV）为0.38、3、6、10、15（20）、35、63、110、220、330、500 输变电线路电压等级就是线路终端的电压值，因此连接线路终端变压器一侧的额定电压与上列数值相同。线路始端（电源端）电压考虑了线路的压降将比等级电压为高。 35KV以下电压等级的始端电压比电压等级要高5％，而35KV.及以上的要高10％，因此变压器的额定电压也相应提高。线路始端电压值（KV）为 0.4、3.15、6.3、10.5、15.75、38.5、69、121、242、363、550 由此可知，高压额定电压等于线路始端电压的变压器为升压变压器，等于线路终端电压（电压等级）的变压器为降压变压器。 变压器产品系列是以高压的电压等级而分的，现在电力变压器的系列分为 10KV及以下系列、35KV系列、63KV系列、110KV系列和220KV系列等。

高频高压变压器分布电容的分析与处理解析

高频高压变压器分布电容的分析与处理 摘要：本文在分析高频变压器分布参数机理的基础上，以高压直流LCC谐振变换器为实例，阐述了高频高压变压器分布电容对电路带来的不利影响，提出了一种补偿的方法，进行了仿真和实验，提出了高频高压变压器分布电容的测试方法，推导了补偿电感的计算公式，综合使用了两种针对分布电容的处理方法。实验结果表明该方法的正确性。 关键词：分布电容高频变压器 LCC谐振 Analysis and Disposal of Distributed Capacitance in High-Frequency and High-Voltage Transformer Jin Shun1 ， Zheng Guang1 ，Shi Ming2 （Xi’an University of Technology, Xi’an 710048, China; Xi’an Telecom, Xi’an 710003,China） Abstract: On the base of analyzing of mechanism of distributed parameters in high frequency transformer, and with a instance of LCC resonant converter , the disadvantage of distributed capacitance in high-frequency and high-voltage transformer is described .A compensation method ,waveforms of both simulation and experiment, and a method of measuring distributed capacitance are given .Formula for calculation compensation inductance is derived .Two methods are used in solving the trouble . Experimental results are presented to verify the theory. Key words: Distributed Capacitance High Frequency Transformer LCC Resonant 1 前言

高频高压变压器分布电容的分析与处理

高频高压变压器分布电容的分析与处理 金舜1 曾光1 史明2 （1.西安理工大学，西安 710048；2.西安电信分公司，西安 710003） 摘要：本文在分析高频变压器分布参数机理的基础上，以高压直流LCC谐振变换器为实例，阐述了高频 高压变压器分布电容对电路带来的不利影响，提出了一种补偿的方法，进行了仿真和实验，提出了高频高 压变压器分布电容的测试方法，推导了补偿电感的计算公式，综合使用了两种针对分布电容的处理方法。 实验结果表明该方法的正确性。 关键词：分布电容高频变压器 LCC谐振 Analysis and Disposal of Distributed Capacitance in High-Frequency and High-Voltage Transformer Jin Shun1 ， Zheng Guang1 ，Shi Ming2 （Xi’an University of Technology, Xi’an 710048, China; Xi’an Telecom, Xi’an 710003,China）Abstract: On the base of analyzing of mechanism of distributed parameters in high frequency transformer, and with a instance of LCC resonant converter , the disadvantage of distributed capacitance in high-frequency and high-voltage transformer is described .A compensation method ,waveforms of both simulation and experiment, and a method of measuring distributed capacitance are given .Formula for calculation compensation inductance is derived .Two methods are used in solving the trouble . Experimental results are presented to verify the theory. Key words: Distributed Capacitance High Frequency Transformer LCC Resonant 1 前言 随着开关电源频率的不断增加，在满足了减小开关电源体积要求的同时，也带来了一系列新的问题。例如 分布参数在高频情况下对电路的影响就不能再被忽略。在开关型电源电路中，高频变压器是电气隔离，传