【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及一種高頻抗電磁干擾領(lǐng)域，具體涉及一種高頻變壓器分布電容計(jì)算及共模噪聲優(yōu)化方法及裝置。
技術(shù)介紹
1、高頻變壓器由于其工作頻率高，確實(shí)可以減小變壓器的體積和重量，這對(duì)于現(xiàn)代電力發(fā)電和電力電子設(shè)備具有重要意義。隨著智能電表功能的增加，體積的縮小，傳統(tǒng)的線性電源沒有辦法滿足要求，電表供電部分逐漸采用高頻開關(guān)電源。高頻開關(guān)電源相對(duì)于傳統(tǒng)的低頻線性電源具有寬輸入電壓、效率高(節(jié)能)、響應(yīng)速度快、高功率密度等優(yōu)點(diǎn)，但也有故障率略高、高頻干擾、抗浪涌能力差等缺點(diǎn)。智能電表用開關(guān)電源有別于一般開關(guān)電源，具有高輸入低輸出，耐壓要求高，不間斷供電，工作環(huán)境復(fù)雜、溫差跨度大等特性。這就需要智能電表中的開關(guān)電源具有高穩(wěn)定性、高可靠性來滿足智能電表的需求，開關(guān)電源變壓器的寄生參數(shù)是影響電源可靠性、穩(wěn)定性的主要原因，變壓器的寄生參數(shù)主要是漏感和分布電容。
2、智能電表用開關(guān)電源因輸入電壓高，負(fù)載長時(shí)間處于輕載，所以為了降低功率器件的溫升，高頻變壓器的初級(jí)電感量一般很大，初級(jí)感量大就導(dǎo)致原邊繞組匝數(shù)多，常繞成多層結(jié)構(gòu)，這樣原邊繞組等效分布電容就較大。變壓器分布電容對(duì)高壓高頻開關(guān)電源電路的影響根據(jù)研究人員的研究可以歸納為：一、原邊繞組在繞組電壓發(fā)生變化時(shí)，分布電容中的能量也會(huì)發(fā)生變化，會(huì)在變壓器內(nèi)部和主電路回路中產(chǎn)生高頻振蕩環(huán)流，使變壓器和功率器件的損耗增加。二、變壓器繞組電壓越高，分布電容儲(chǔ)存的能量越大，在開關(guān)管導(dǎo)通瞬間這部分能量瞬時(shí)流動(dòng)在變壓器內(nèi)部及主電路中產(chǎn)生較大電流尖峰，影響開關(guān)管工作的可靠性。三、開關(guān)管開通速度越快，繞組電壓
3、高頻變壓器通過提高工作頻率，可以縮小磁芯的體積，從而減小變壓器的體積和重量。這是因?yàn)樵诟哳l下，鐵芯中的渦流損耗和磁滯損耗減少，允許使用更薄的絕緣材料和更小的線圈匝數(shù)。由于高頻變壓器的銅損和鐵損都明顯降低，從而提高了變壓器的效率。高效率意味著能源的節(jié)約和環(huán)保，這對(duì)于現(xiàn)代電力發(fā)電領(lǐng)域尤為重要。高頻變壓器由于其快速的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性，可以有效地抑制電壓波動(dòng)和電流沖擊，對(duì)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要。
4、目前，國內(nèi)外對(duì)高頻變壓器電磁干擾的機(jī)理進(jìn)行了研究，構(gòu)建了高頻變壓器的等效電路模型。對(duì)分布電容的計(jì)算也有一定的研究。在抑制電磁干擾方面，常見的方法包括屏蔽法，反相繞組法，優(yōu)化繞組結(jié)構(gòu)法。但關(guān)于具體如何優(yōu)化繞組結(jié)構(gòu)缺乏系統(tǒng)性研究。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、在此背景下，本專利技術(shù)的目的是提供一種高頻變壓器共模噪聲優(yōu)化方法及裝置，該方法可以減小高頻變壓器一次側(cè)和二次側(cè)之間分布電容，并提供一種計(jì)算分布電容的方法，以此實(shí)現(xiàn)抑制高頻變壓器共模噪聲的目的。
2、本專利技術(shù)首先公開了一種高頻變壓器分布電容計(jì)算及共模噪聲優(yōu)化方法，方法包括：
3、步驟1：獲得一次側(cè)和二次側(cè)繞組之間電場(chǎng)強(qiáng)度；并將一次側(cè)繞組和二次側(cè)繞組之間能量等效為一次側(cè)繞組和二次側(cè)繞組之間分布電容儲(chǔ)存的能量；由電場(chǎng)強(qiáng)度和側(cè)繞組之間分布電容儲(chǔ)存的能量計(jì)算得到多層繞組分布電容；
4、步驟2：設(shè)定一次側(cè)繞組正對(duì)二次側(cè)繞組匝數(shù) p1與一次側(cè)繞組總匝數(shù)的比為x；得到一次側(cè)繞組層數(shù)為，設(shè)定一次側(cè)繞組層數(shù)為 t，則一次側(cè)繞組高度為， h為一次側(cè)繞組分層前的高度；
5、步驟3：由一次側(cè)繞組正對(duì)二次側(cè)繞組匝數(shù) p1與一次側(cè)繞組總匝數(shù)的比值、一次側(cè)繞組層數(shù)、一次側(cè)繞組高度代入多層繞組分布電容中獲得一次側(cè)繞組層數(shù)關(guān)于一次側(cè)和二次側(cè)分布的電容表達(dá)；
6、步驟4：根據(jù)二次側(cè)和一次側(cè)繞組匝數(shù)比計(jì)算一次側(cè)繞組層數(shù)關(guān)于一次側(cè)和二次側(cè)分布的電容表達(dá)的單調(diào)性，并根據(jù)其單調(diào)性，得到相應(yīng)的分層策略；當(dāng)一次側(cè)繞組層數(shù)不小于極值點(diǎn)時(shí)，一次側(cè)繞組分層層數(shù)越多，分布電容越小，共模噪聲越小。
7、優(yōu)選的，由電場(chǎng)強(qiáng)度和側(cè)繞組之間分布電容儲(chǔ)存的能量計(jì)算得到多層繞組的分布電容的具體過程為：
8、?1）先求一次側(cè)和二次側(cè)繞組之間電場(chǎng)強(qiáng)度為：
9、；
10、2）根據(jù)能量等效原則，將一次側(cè)繞組和二次側(cè)繞組之間能量等效為一次側(cè)繞組和二次側(cè)繞組之間分布電容儲(chǔ)存的能量，公式為：
11、；
12、3）聯(lián)立得到一次側(cè)和二次側(cè)繞組之間分布電容：
13、；
14、 u為一次側(cè)和二次側(cè)之間電位差， d為一次側(cè)和二次側(cè)間距， p1為一次側(cè)繞組正對(duì)二次側(cè)繞組匝數(shù)， p為一次側(cè)繞組總匝數(shù)， u1為一次側(cè)繞組電壓， u2為二次側(cè)繞組電壓， l為繞組平均匝長， h為一次側(cè)繞組高度， a為二次側(cè)和一次側(cè)繞組匝數(shù)比，ε為介電常數(shù)。
15、優(yōu)選的，一次側(cè)繞組層數(shù)關(guān)于一次側(cè)和二次側(cè)分布電容表達(dá)式具體為：一次側(cè)繞組層數(shù) t，一次側(cè)繞組高度，一次側(cè)繞組正對(duì)二次側(cè)繞組匝數(shù) p1與一次側(cè)繞組總匝數(shù)的比，代入一次側(cè)和二次側(cè)之間分布電容公式得：
16、。
17、優(yōu)選的，高頻變壓器一次側(cè)和二次側(cè)繞組匝數(shù)比為10：1，當(dāng)一次側(cè)繞組層數(shù)不小于1.27時(shí)，一次側(cè)繞組分層層數(shù)越多，分布電容越小，共模噪聲越小。
18、優(yōu)選的，高頻變壓器一次側(cè)和二次側(cè)繞組匝數(shù)比為2：1，當(dāng)一次側(cè)繞組層數(shù)大于等于1且小于等于2時(shí)，一次側(cè)繞組分層層數(shù)越多，分布電容c越大，共模干擾越大。
19、優(yōu)選的，高頻變壓器一次側(cè)和二次側(cè)繞組匝數(shù)比為2：1，當(dāng)一次側(cè)繞組層數(shù)大于2時(shí)，一次側(cè)繞組分層層數(shù)越多，分布電容c越小，共模干擾越小。
20、本專利技術(shù)還公開了一種高頻變壓器分布電容計(jì)算及共模噪聲優(yōu)化裝置，該裝置包括：
21、計(jì)算單元，獲得一次側(cè)和二次側(cè)繞組之間電場(chǎng)強(qiáng)度；并將一次側(cè)繞組和二次側(cè)繞組之間能量等效為一次側(cè)繞組和二次側(cè)繞組之間分布電容儲(chǔ)存的能量；由電場(chǎng)強(qiáng)度和側(cè)繞組之間分布電容儲(chǔ)存的能量計(jì)算得到多層繞組分布電容；
22、轉(zhuǎn)換單元，設(shè)定一次側(cè)繞組正對(duì)二次側(cè)繞組匝數(shù) p1與一次側(cè)繞組總匝數(shù)的比為x；得到一次側(cè)繞組層數(shù)為，設(shè)定一次側(cè)繞組層數(shù)為 本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種高頻變壓器分布電容計(jì)算及共模噪聲優(yōu)化方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高頻變壓器分布電容計(jì)算及共模噪聲優(yōu)化方法，其特征在于，其中，由電場(chǎng)強(qiáng)度和側(cè)繞組之間分布電容儲(chǔ)存的能量計(jì)算得到多層繞組的分布電容的具體過程為：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高頻變壓器分布電容計(jì)算及共模噪聲優(yōu)化方法，其特征在于，其中，一次側(cè)繞組層數(shù)關(guān)于一次側(cè)和二次側(cè)分布電容表達(dá)式具體為：一次側(cè)繞組層數(shù)t，一次側(cè)繞組高度，一次側(cè)繞組正對(duì)二次側(cè)繞組匝數(shù)p1與一次側(cè)繞組總匝數(shù)的比，代入一次側(cè)和二次側(cè)之間分布電容公式得：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種高頻變壓器分布電容計(jì)算及共模噪聲優(yōu)化方法，其特征在于，高頻變壓器一次側(cè)和二次側(cè)繞組匝數(shù)比為10：1，當(dāng)一次側(cè)繞組層數(shù)不小于1.27時(shí)，一次側(cè)繞組分層層數(shù)越多，分布電容越小，共模噪聲越小。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種高頻變壓器分布電容計(jì)算及共模噪聲優(yōu)化方法，其特征在于，高頻變壓器一次側(cè)和二次側(cè)繞組匝數(shù)比為2：1，當(dāng)一次側(cè)繞組層數(shù)大于等于1且小于等于2時(shí)，一次側(cè)繞組分層層數(shù)越多，分布電容C越大，共
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種高頻變壓器分布電容計(jì)算及共模噪聲優(yōu)化方法，其特征在于，高頻變壓器一次側(cè)和二次側(cè)繞組匝數(shù)比為2：1，當(dāng)一次側(cè)繞組層數(shù)大于2時(shí)，一次側(cè)繞組分層層數(shù)越多，分布電容C越小，共模干擾越小。
7.一種高頻變壓器分布電容計(jì)算及共模噪聲優(yōu)化裝置，應(yīng)用于如權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的高頻變壓器分布電容計(jì)算及共模噪聲優(yōu)化方法，其特征在于，該裝置包括：
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種高頻變壓器分布電容計(jì)算及共模噪聲優(yōu)化裝置，其特征在于，其中，計(jì)算單元還包括：
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種高頻變壓器分布電容計(jì)算及共模噪聲優(yōu)化裝置，其特征在于，還包括：
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種高頻變壓器分布電容計(jì)算及共模噪聲優(yōu)化方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高頻變壓器分布電容計(jì)算及共模噪聲優(yōu)化方法，其特征在于，其中，由電場(chǎng)強(qiáng)度和側(cè)繞組之間分布電容儲(chǔ)存的能量計(jì)算得到多層繞組的分布電容的具體過程為：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高頻變壓器分布電容計(jì)算及共模噪聲優(yōu)化方法，其特征在于，其中，一次側(cè)繞組層數(shù)關(guān)于一次側(cè)和二次側(cè)分布電容表達(dá)式具體為：一次側(cè)繞組層數(shù)t，一次側(cè)繞組高度，一次側(cè)繞組正對(duì)二次側(cè)繞組匝數(shù)p1與一次側(cè)繞組總匝數(shù)的比，代入一次側(cè)和二次側(cè)之間分布電容公式得：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種高頻變壓器分布電容計(jì)算及共模噪聲優(yōu)化方法，其特征在于，高頻變壓器一次側(cè)和二次側(cè)繞組匝數(shù)比為10：1，當(dāng)一次側(cè)繞組層數(shù)不小于1.27時(shí)，一次側(cè)繞組分層層數(shù)越多，分布電容越小，共模噪聲越小。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李杰，張亮，蔡學(xué)峰，吳軍科，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：深圳市優(yōu)貝特科技有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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