一種變壓器間共噪聲等效電容測(cè)量方法及設(shè)備技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種變壓器間共噪聲等效電容測(cè)量方法及設(shè)備，該測(cè)量設(shè)備包括信號(hào)發(fā)射器、輔助變壓器一、輔助變壓器二和信號(hào)接收器，通過(guò)測(cè)量所述信號(hào)接收器與所述信號(hào)發(fā)生器的信號(hào)大小計(jì)算得出待測(cè)變壓器間共模有效電容CQ。本發(fā)明專利技術(shù)針對(duì)開(kāi)關(guān)電源中變壓器原邊副邊均無(wú)電位靜點(diǎn)端、原邊有電位靜點(diǎn)端副邊無(wú)電位靜點(diǎn)端、原邊無(wú)電位靜點(diǎn)端副邊有電位靜點(diǎn)端及開(kāi)關(guān)電源輸出端有無(wú)接大地情況下用以表征變壓器實(shí)際工作時(shí)電磁兼容特性的共模噪聲等效電容難以理論分析和測(cè)量的問(wèn)題，提出了一種有效的測(cè)量方法和設(shè)備。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及電容測(cè)量領(lǐng)域，特別是涉及一種變壓器間共噪聲等效電容測(cè)量方法及設(shè)備。
技術(shù)介紹
變壓器是電路中磁能的傳輸元件，在電路設(shè)計(jì)中，一般只考慮其感量、耦合系數(shù)等磁參數(shù)特性以及損耗參數(shù)。但是，為了能夠更好研究動(dòng)態(tài)情況下變壓器的工作狀態(tài)，需要測(cè)量其動(dòng)態(tài)特性。變壓器原副邊間，僅由繞組相對(duì)面積和繞組間的絕緣間距等物理結(jié)構(gòu)參數(shù)決定的耦合電容，稱之為結(jié)構(gòu)電容。而考慮了實(shí)際變壓器工作時(shí)繞組電位分布影響，能反應(yīng)實(shí)際電路工作時(shí)對(duì)共模傳導(dǎo)噪聲抑制作用的電容稱為共模噪聲有效電容。由于變壓器繞結(jié)構(gòu)復(fù)雜，可能含有磁芯、骨架、繞組、屏蔽層、絕緣膠帶、擋墻等。在評(píng)估其電磁兼容特性時(shí)，傳統(tǒng)方法一般測(cè)量其結(jié)構(gòu)電容的大小，該電容與變壓器在實(shí)際電路工作時(shí)所表現(xiàn)出的電磁兼容特性存在很大差異。變壓器結(jié)構(gòu)電容可以在設(shè)計(jì)時(shí)估算，但是實(shí)際值與估算值往往有差距。工作時(shí)變壓器共模有效電容難以測(cè)定。現(xiàn)有估計(jì)變壓器原副邊之間耦合電容的方法如下：1、理論計(jì)算法：通過(guò)理論計(jì)算，預(yù)估計(jì)變壓器耦合電容的大小。2、儀表直接測(cè)量法：在變壓器非工作狀態(tài)下直接通過(guò)LCR表或阻抗分析儀在原副邊的同名端測(cè)試。測(cè)試方法如圖1所示，11、14為待測(cè)的變壓器耦合電容，121、151為變壓器原邊，122、152為變壓器副邊，圖中13分析儀器為阻抗分析儀或LCR表或網(wǎng)絡(luò)分析儀。該方法只能測(cè)得變壓器原副邊的靜態(tài)結(jié)構(gòu)電容。3、專利共模電容測(cè)量設(shè)備及方法（公告號(hào)CN 101943717 B）提出了一種測(cè)量隔離元件共模電容的方法及設(shè)備，主要原理圖如圖2所示。該專利技術(shù)提出一種具有雙端口網(wǎng)絡(luò)測(cè)量有效參數(shù)的測(cè)量設(shè)備，可以測(cè)量有靜態(tài)工作點(diǎn)的變壓器原副邊間共模電容。該方法是針對(duì)現(xiàn)有使用網(wǎng)絡(luò)分析儀等二端口分析儀器測(cè)量電壓強(qiáng)間共模有效電容的具體實(shí)施方案，但是該方法不能夠測(cè)量原副邊沒(méi)有電壓靜點(diǎn)的變壓器的共模有效電容，也忽略了接地電容的影響，實(shí)際情況下接地電容大小對(duì)變壓器間共模有效電容影響比較大。上述現(xiàn)有技術(shù)中，方法1、 2只能夠測(cè)量估算變壓器靜態(tài)工作時(shí)的結(jié)構(gòu)電容，不能反映變壓器實(shí)際工作時(shí)繞組上電位的分布情況，上述方法均不能測(cè)量在變壓器工作時(shí)的有效共模電容。變壓器在不同的電路中，其工作模式是不一樣的。在不同的工作模式下，變壓器原、副邊繞組上產(chǎn)生的電位分布是不一樣的，因此有效的共模噪聲有效電容的大小也不一樣，利用這種方法測(cè)得的是變壓器原、副邊間的靜態(tài)結(jié)構(gòu)電容，而不是電路實(shí)際工作時(shí)對(duì)共模噪聲起作用的動(dòng)態(tài)電容。方法3雖然可以測(cè)量如反激電路等有靜態(tài)工作點(diǎn)的電路拓?fù)渥儔浩鞯墓材Ｔ肼曤娙荩遣豢梢詼y(cè)量變壓器兩端無(wú)靜位點(diǎn)的電力電子拓?fù)淙缛珮螂娐贰⒄る娐返墓材Ｔ肼曤娙荨，F(xiàn)有技術(shù)方案均不能測(cè)量工作狀態(tài)下變壓器原副邊沒(méi)有靜位點(diǎn)的共模有效電容，也不能測(cè)量變壓器副端未接地情況下接地電容對(duì)變壓器共模有效電容的影響。實(shí)際情況下在原邊為全橋電路或者副邊為全橋整流時(shí)該邊都沒(méi)有電位靜點(diǎn)，難以測(cè)得變壓器間共模有效電容。本專利技術(shù)針對(duì)電力電子功率變換器中變壓器的電磁兼容特性，尤其是針對(duì)不同電力電子拓?fù)渲凶儔浩鞴ぷ鲿r(shí)綜合考慮變壓器電路拓?fù)溆绊憽⒗@組電位分布、屏蔽層、磁芯、骨架等綜合影響的有效電容即共模噪聲有效電容的測(cè)量提出了一種新的準(zhǔn)確測(cè)量方法，能夠有測(cè)量目前難以測(cè)得的原副邊無(wú)電位靜點(diǎn)變壓器的共模噪聲有效電容。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
有鑒于此，本專利技術(shù)的目的是提供一種變壓器間共噪聲等效電容測(cè)量方法及設(shè)備，能夠準(zhǔn)確測(cè)量各種電力電子電路中變壓器實(shí)際工作狀態(tài)時(shí)的共模噪聲有效電容。本專利技術(shù)采用以下方案實(shí)現(xiàn)：一種變壓器間共噪聲等效電容測(cè)量方法，包括以下步驟：步驟S1：制作等效接地電容CG：（1）當(dāng)電源中所輸出側(cè)與大地不相連時(shí)，提供一LCR表，將所述LCR表的一端與待測(cè)變壓器相連，另一端接大地或地線，測(cè)量電源輸出側(cè)的電位靜點(diǎn)與大地間的寄生電容，制作和所述待寄生電容大小一致的等效接地電容CG；（2）當(dāng)所述電源中所輸出側(cè)與大地相連時(shí)，等效接地電容CG用短路線代替；步驟S2：構(gòu)造一測(cè)量設(shè)備，將含有所述電源中的待測(cè)變壓器單獨(dú)與所述測(cè)量設(shè)備連接；（1）當(dāng)所述電源中待測(cè)變壓器原邊與副邊均無(wú)電位靜點(diǎn)端時(shí)，所述測(cè)量設(shè)備包括一信號(hào)發(fā)射器、輔助變壓器一、輔助變壓器二和信號(hào)接收器；將所述輔助變壓器一、所述輔助變壓器二的原邊與副邊的非同名端相連形成含有中間連接點(diǎn)的輔助變壓器串聯(lián)結(jié)構(gòu)一和含有中間連接點(diǎn)的輔助變壓器串聯(lián)結(jié)構(gòu)二；將所述信號(hào)發(fā)射器的正極與所述輔助變壓器串聯(lián)結(jié)構(gòu)一的一端相連，將所述信號(hào)發(fā)射器的負(fù)極與所述輔助變壓器串聯(lián)結(jié)構(gòu)一的中間連接點(diǎn)相連；將所述輔助變壓器串聯(lián)結(jié)構(gòu)一的兩端與所述待測(cè)變壓器的原邊的兩端相連；將所述輔助變壓器串聯(lián)結(jié)構(gòu)二的兩端與所述待測(cè)變壓器的副邊的兩端相連；將所述等效接地電容的一端與所述輔助變壓器串聯(lián)結(jié)構(gòu)二的中間連接點(diǎn)相連，將所述等效接地電容的另一端與所述信號(hào)接收器的正極相連；將所述信號(hào)接收器的負(fù)級(jí)與所述信號(hào)發(fā)射器的負(fù)極相連。（2）當(dāng)所述電源中待測(cè)變壓器原邊無(wú)電位靜點(diǎn)端、副邊有電位靜點(diǎn)端時(shí)，所述測(cè)量設(shè)備包括一信號(hào)發(fā)射器、輔助變壓器一和信號(hào)接收器；將所述輔助變壓器一的原邊與副邊的非同名端相連形成含有中間連接點(diǎn)的輔助變壓器串聯(lián)結(jié)構(gòu)一；將所述信號(hào)發(fā)射器的正極與所述輔助變壓器串聯(lián)結(jié)構(gòu)一的一端相連，將所述信號(hào)發(fā)射器的負(fù)極與所述輔助變壓器串聯(lián)結(jié)構(gòu)一的中間連接點(diǎn)相連；將所述輔助變壓器串聯(lián)結(jié)構(gòu)一的兩端與所述待測(cè)變壓器的原邊的兩端相連；將所述待測(cè)變壓器副邊的電位靜點(diǎn)端與所述等效接地電容的一端相連，將所述等效接地電容的另一端與所述信號(hào)接收器的正極相連；將所述信號(hào)接收器的負(fù)級(jí)與所述信號(hào)發(fā)射器的負(fù)極相連。（3）當(dāng)所述電源中所述待測(cè)變壓器原邊有電位靜點(diǎn)端，副邊無(wú)電位靜點(diǎn)端時(shí)，所述測(cè)量設(shè)備包括一信號(hào)發(fā)射器、輔助變壓器二和信號(hào)接收器；將所述輔助變壓器二的原邊與副邊的非同名端相連形成含有中間連接點(diǎn)的輔助變壓器串聯(lián)結(jié)構(gòu)二；將所述信號(hào)發(fā)射器的正極與所述待測(cè)變壓器的副邊的電位動(dòng)點(diǎn)端相連，將所述信號(hào)發(fā)射器的負(fù)極與所述待測(cè)變壓器的副邊的電位靜點(diǎn)端相連；將所述輔助變壓器串聯(lián)結(jié)構(gòu)二的兩端與所述待測(cè)變壓器的副邊的兩端相連；將所述等效接地電容的一端與所述輔助變壓器串聯(lián)結(jié)構(gòu)二的中間連接點(diǎn)相連，將所述等效接地電容的另一端與所述信號(hào)接收器的正極相連；將所述信號(hào)接收器的負(fù)級(jí)與所述信號(hào)發(fā)射器的負(fù)極相連。步驟S3：通過(guò)所述信號(hào)接收器與所述信號(hào)發(fā)生器的信號(hào)大小計(jì)算得出所述待測(cè)變壓器間共模有效電容CQ。進(jìn)一步地，所述信號(hào)發(fā)射器包括信號(hào)源內(nèi)阻，高頻信號(hào)發(fā)生器；所述輔助變壓器一原邊和副邊繞組的匝比為N1：N2=1:1；所述輔助變壓器二原邊和副邊繞組的匝比為N3：N4=1:1。進(jìn)一步地，所述信號(hào)發(fā)射器與信號(hào)接收器包括一頻譜分析器、一EMI接收機(jī)以及一網(wǎng)絡(luò)分析儀。進(jìn)一步地，當(dāng)所述電源中所輸出側(cè)與大地不相連時(shí)，所述步驟S3中，根據(jù)以下公式計(jì)算得到所述待測(cè)變壓器間共模有效電容CQ：其中f 為高頻激勵(lì)源頻率，IL 為信號(hào)發(fā)射器的插入損耗；當(dāng)所述電源中所輸出側(cè)與大地相連時(shí)，所述步驟S3中，根據(jù)以下公式計(jì)算得到所述待測(cè)變壓器間共模有效電容CQ：其中f 為高頻激勵(lì)源頻率，IL 為信號(hào)發(fā)射器的插入損耗。在本專利技術(shù)還采用以下方案實(shí)現(xiàn)：一種變壓器間共噪聲等效電容測(cè)量設(shè)備，所述測(cè)量設(shè)備包括一信號(hào)發(fā)射器、輔助變壓器一、輔助變壓器二和信號(hào)接收器；所述輔助變壓器一原邊和本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種變壓器間共噪聲等效電容測(cè)量方法，其特征在于：包括以下步驟：步驟S1：制作等效接地電容CG：（1）當(dāng)電源中所輸出側(cè)與大地不相連時(shí)，提供一LCR表，將所述LCR表的一端與待測(cè)變壓器相連，另一端接大地或地線，測(cè)量電源輸出側(cè)的電位靜點(diǎn)與大地間的寄生電容，制作和所述待寄生電容大小一致的等效接地電容CG；（2）當(dāng)所述電源中所輸出側(cè)與大地相連時(shí)，等效接地電容CG用短路線代替；步驟S2：構(gòu)造一測(cè)量設(shè)備，將含有所述電源中的待測(cè)變壓器單獨(dú)與所述測(cè)量設(shè)備連接；（1）當(dāng)所述電源中待測(cè)變壓器原邊與副邊均無(wú)電位靜點(diǎn)端時(shí)，所述測(cè)量設(shè)備包括一信號(hào)發(fā)射器、輔助變壓器一、輔助變壓器二和信號(hào)接收器；將所述輔助變壓器一、所述輔助變壓器二的原邊與副邊的非同名端相連形成含有中間連接點(diǎn)的輔助變壓器串聯(lián)結(jié)構(gòu)一和含有中間連接點(diǎn)的輔助變壓器串聯(lián)結(jié)構(gòu)二；將所述信號(hào)發(fā)射器的正極與所述輔助變壓器串聯(lián)結(jié)構(gòu)一的一端相連，將所述信號(hào)發(fā)射器的負(fù)極與所述輔助變壓器串聯(lián)結(jié)構(gòu)一的中間連接點(diǎn)相連；將所述輔助變壓器串聯(lián)結(jié)構(gòu)一的兩端與所述待測(cè)變壓器的原邊的兩端相連；將所述輔助變壓器串聯(lián)結(jié)構(gòu)二的兩端與所述待測(cè)變壓器的副邊的兩端相連；將所述等效接地電容的一端與所述輔助變壓器串聯(lián)結(jié)構(gòu)二的中間連接點(diǎn)相連，將所述等效接地電容的另一端與所述信號(hào)接收器的正極相連；將所述信號(hào)接收器的負(fù)級(jí)與所述信號(hào)發(fā)射器的負(fù)極相連；（2）當(dāng)所述電源中待測(cè)變壓器原邊無(wú)電位靜點(diǎn)端、副邊有電位靜點(diǎn)端時(shí)，所述測(cè)量設(shè)備包括一信號(hào)發(fā)射器、輔助變壓器一和信號(hào)接收器；將所述輔助變壓器一的原邊與副邊的非同名端相連形成含有中間連接點(diǎn)的輔助變壓器串聯(lián)結(jié)構(gòu)一；將所述信號(hào)發(fā)射器的正極與所述輔助變壓器串聯(lián)結(jié)構(gòu)一的一端相連，將所述信號(hào)發(fā)射器的負(fù)極與所述輔助變壓器串聯(lián)結(jié)構(gòu)一的中間連接點(diǎn)相連；將所述輔助變壓器串聯(lián)結(jié)構(gòu)一的兩端與所述待測(cè)變壓器的原邊的兩端相連；將所述待測(cè)變壓器副邊的電位靜點(diǎn)端與所述等效接地電容的一端相連，將所述等效接地電容的另一端與所述信號(hào)接收器的正極相連；將所述信號(hào)接收器的負(fù)級(jí)與所述信號(hào)發(fā)射器的負(fù)極相連；（3）當(dāng)所述電源中待測(cè)變壓器原邊有電位靜點(diǎn)端，副邊無(wú)電位靜點(diǎn)端時(shí)，所述測(cè)量設(shè)備包括一信號(hào)發(fā)射器、輔助變壓器二和信號(hào)接收器；將所述輔助變壓器二的原邊與副邊的非同名端相連形成含有中間連接點(diǎn)的輔助變壓器串聯(lián)結(jié)構(gòu)二；將所述信號(hào)發(fā)射器的正極與所述待測(cè)變壓器的副邊的電位動(dòng)點(diǎn)端相連，將所述信號(hào)發(fā)射器的負(fù)極與所述待測(cè)變壓器的副邊的電位靜點(diǎn)端相連；將所述輔助變壓器串聯(lián)結(jié)構(gòu)二的兩端與所述待測(cè)變壓器的副邊的兩端相連；將所述等效接地電容的一端與所述輔助變壓器串聯(lián)結(jié)構(gòu)二的中間連接點(diǎn)相連，將所述等效接地電容的另一端與所述信號(hào)接收器的正極相連；將所述信號(hào)接收器的負(fù)級(jí)與所述信號(hào)發(fā)射器的負(fù)極相連；步驟S3：通過(guò)測(cè)量所述信號(hào)接收器與所述信號(hào)發(fā)生器的信號(hào)大小計(jì)算得出所述待測(cè)變壓器間共模有效電容CQ。...

【技術(shù)特征摘要】
1.一種變壓器間共噪聲等效電容測(cè)量方法，其特征在于：包括以下步驟：步驟S1：制作等效接地電容CG：（1）當(dāng)電源中所輸出側(cè)與大地不相連時(shí)，提供一LCR表，將所述LCR表的一端與待測(cè)變壓器相連，另一端接大地或地線，測(cè)量電源輸出側(cè)的電位靜點(diǎn)與大地間的寄生電容，制作和所述待寄生電容大小一致的等效接地電容CG；（2）當(dāng)所述電源中所輸出側(cè)與大地相連時(shí)，等效接地電容CG用短路線代替；步驟S2：構(gòu)造一測(cè)量設(shè)備，將含有所述電源中的待測(cè)變壓器單獨(dú)與所述測(cè)量設(shè)備連接；（1）當(dāng)所述電源中待測(cè)變壓器原邊與副邊均無(wú)電位靜點(diǎn)端時(shí)，所述測(cè)量設(shè)備包括一信號(hào)發(fā)射器、輔助變壓器一、輔助變壓器二和信號(hào)接收器；將所述輔助變壓器一、所述輔助變壓器二的原邊與副邊的非同名端相連形成含有中間連接點(diǎn)的輔助變壓器串聯(lián)結(jié)構(gòu)一和含有中間連接點(diǎn)的輔助變壓器串聯(lián)結(jié)構(gòu)二；將所述信號(hào)發(fā)射器的正極與所述輔助變壓器串聯(lián)結(jié)構(gòu)一的一端相連，將所述信號(hào)發(fā)射器的負(fù)極與所述輔助變壓器串聯(lián)結(jié)構(gòu)一的中間連接點(diǎn)相連；將所述輔助變壓器串聯(lián)結(jié)構(gòu)一的兩端與所述待測(cè)變壓器的原邊的兩端相連；將所述輔助變壓器串聯(lián)結(jié)構(gòu)二的兩端與所述待測(cè)變壓器的副邊的兩端相連；將所述等效接地電容的一端與所述輔助變壓器串聯(lián)結(jié)構(gòu)二的中間連接點(diǎn)相連，將所述等效接地電容的另一端與所述信號(hào)接收器的正極相連；將所述信號(hào)接收器的負(fù)級(jí)與所述信號(hào)發(fā)射器的負(fù)極相連；（2）當(dāng)所述電源中待測(cè)變壓器原邊無(wú)電位靜點(diǎn)端、副邊有電位靜點(diǎn)端時(shí)，所述測(cè)量設(shè)備包括一信號(hào)發(fā)射器、輔助變壓器一和信號(hào)接收器；將所述輔助變壓器一的原邊與副邊的非同名端相連形成含有中間連接點(diǎn)的輔助變壓器串聯(lián)結(jié)構(gòu)一；將所述信號(hào)發(fā)射器的正極與所述輔助變壓器串聯(lián)結(jié)構(gòu)一的一端相連，將所述信號(hào)發(fā)射器的負(fù)極與所述輔助變壓器串聯(lián)結(jié)構(gòu)一的中間連接點(diǎn)相連；將所述輔助變壓器串聯(lián)結(jié)構(gòu)一的兩端與所述待測(cè)變壓器的原邊的兩端相連；將所述待測(cè)變壓器副邊的電位靜點(diǎn)端與所述等效接地電容的一端相連，將所述等效接地電容的另一端與所述信號(hào)接收器的正極相連；將所述信號(hào)接收器的負(fù)級(jí)與所述信號(hào)發(fā)射器的負(fù)極相連；（3）當(dāng)所述電源中待測(cè)變壓器原邊有電位靜點(diǎn)端，副邊無(wú)電位靜點(diǎn)端時(shí)，所述測(cè)量設(shè)備包括一信號(hào)發(fā)射器、輔助變壓器二和信號(hào)接收器；將所述輔助變壓器二的原邊與副邊的非同名端相連形成含有中間連接點(diǎn)的輔助變壓器串聯(lián)結(jié)構(gòu)二；將所述信號(hào)發(fā)射器的正極與所述待測(cè)變壓器的副邊的電位動(dòng)點(diǎn)端相連，將所述信號(hào)發(fā)射器的負(fù)極與所述待測(cè)變壓器的副邊的電位靜點(diǎn)端相連；將所述輔助變壓器串聯(lián)結(jié)構(gòu)二的兩端與所述待測(cè)變壓器的副邊的兩端相連；將所述等效接地電容的一端與所述輔助變壓器串聯(lián)結(jié)構(gòu)二的中間連接點(diǎn)相連，將所述等效接地電容的另一端與所述信號(hào)接收器的正極相連；將所述信號(hào)接收器的負(fù)級(jí)與所述信號(hào)發(fā)射器的負(fù)極相連；步驟S3：通過(guò)測(cè)量所述信號(hào)接收器與所述信號(hào)發(fā)生器的信號(hào)大小計(jì)算得出所述待測(cè)變壓器間共模有效電容CQ。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種變壓器間共噪聲等效電容測(cè)量方法，其特征在于：所述信號(hào)發(fā)射器包括信號(hào)源內(nèi)阻，高頻信號(hào)發(fā)生器；所述輔助變壓器一原邊和副邊繞組的匝比為N1：N2=1:1；所述輔助變壓器二原邊和副邊繞組的匝比為N3：N4=1:1。3.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的一種變壓器...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：陳慶彬，謝靜逸，張偉豪，陳為，林蘇斌，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：福州大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：福建;35