一种高频变压器分布参数的测量方法与流程

本发明涉及一种高频变压器分布参数的测量方法，属于电力电子及电路系统分析技术领域。

背景技术：

随着科学技术的不断迅猛发展，电力电子技术在21世纪的今天起着十分重要的作用，有着十分光明的未来。高频变压器作为电力电子中的一部分，承担着电气转换、传输和安全隔离的作用，已经广泛应用于计算机、通信、工业加工和航空等领域。因其具有体积小，重量轻、效率高、发热低、性能稳定等优点，近些年来已成为世界各主要国家尤其是发达国家研究的热点。

与传统工频变压器相比，高频变压器工作在几十千甚至几百千赫兹。然而随着频率的不断提高，使变压器分布参数影响不能忽略，其主要包括漏感和分布电容。所以知道高频变压器的模型并且不用了解具体内部结构而获得变压器的分布参数显得尤为重要。现有的常用方法通过函数发生器、功率放大器以及示波器来测量电压和电流，找到谐振频率，然后求得分布参数。因需要的器材较多，且谐振现象是通过观察，所以不够方便高效且误差较大。而本测量方法只需利用精密仪器阻抗分析仪对变压器进行扫描测量便可得到所有的分布参数。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种高频变压器分布参数的测量方法。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

一种高频变压器分布参数的测量方法，特点是：包括以下步骤：

1)确定高频变压器等效电路；

2)在低频二次侧开路时，得到阻抗分析仪测量结果励磁阻抗zm；

3)在高频二次侧短路时，利用阻抗分析仪测得漏感l实1，同理一次侧短路时，得漏感l实2；

4)在高频二次侧开路时，频率f1时利用阻抗分析仪测得结果为z1，在频率f2时利用阻抗分析仪测得结果为z2；

5)在高频一二次侧短路时，利用阻抗分析仪直接测量得到一二次侧绕组间分布电容cps。

进一步地，上述的一种高频变压器分布参数的测量方法，其中，所述步骤2)中，励磁阻抗zm表达式为：

zm＝rm//jwlm

通过求解得到励磁电感lm和励磁电阻rm。

进一步地，上述的一种高频变压器分布参数的测量方法，其中，所述步骤3)中，漏感方程组表达式为：

通过修正计算后分别得到一二次侧漏感lp和ls。

进一步地，上述的一种高频变压器分布参数的测量方法，其中，所述步骤4)中，阻抗方程组表达式为：

其中w＝2πf,l为一次侧绕组自感；

通过计算分别得到一次侧分布电容cp和绕组电阻rp，同理可得二次侧分布电容cs和绕组电阻rs。

进一步地，上述的一种高频变压器分布参数的测量方法，包括测量求解高频变压器的励磁电感、励磁电阻、绕组电阻、一二次侧漏感、一二次侧以及绕组间分布电容；

1)确定高频变压器等效模型电路，

变压器一二次侧绕组变比为k；励磁电感为lm；励磁电阻为rm；一二次侧漏感分别为lp和ls；一二次侧绕组电阻分别为rp和rs；一次侧分布电容、二次侧分布电容以及一次侧绕组间分布电容分别为cp、cs和cps；

2)在低频时将二次侧开路，利用阻抗分析仪连接一次侧两端口，直接测量得到zm，其阻抗表达式为：

zm＝rm//jwlm

通过计算得到励磁电感lm，励磁电阻rm；

3)在高频时将二次侧短路，利用阻抗分析仪连接一次侧两端口，直接测量得到漏感l实1，同理测得一次侧短路时利用阻抗分析仪连接二次侧两端口，直接测量得漏感l实2，漏感方程组表达式为：

通过修正计算后分别得到一二次侧实际漏感lp和ls；

4)在高频f1时将二次侧开路，利用阻抗分析仪连接一次侧两端口测量得z1；仅改变频率，在高频f2时测得z2；其阻抗方程组表达式为：

其中w＝2πf,l为一次侧绕组自感；

通过计算分别得到一次侧分布电容cp和绕组电阻rp，同理可得二次侧分布电容cs和绕组电阻rs；

5)在高频时将高频变压器一二次侧同时短路，并分别引线至阻抗分析仪，直接测得一二次侧绕组间分布电容为cps。

本发明与现有技术相比具有显著的优点和有益效果，具体体现在以下方面：

本发明只需利用精密仪器阻抗分析仪便可对高频变压器分布参数实现高效、便捷、准确的测量提取，有助于研究变压器在高频时的分布参数效应。高效便捷获得分布参数，无需在变压器上进行电压或者电流的测量，更重要的是不用观察谐振频率，减小了实验误差，有助于提高测量精度。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明具体实施方式了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

图1：本发明高频变压器分布参数测量流程图；

图2：本发明高频变压器等效电路模型图；

图3：本发明短路法一次侧漏感测量等效电路图；

图4：本发明去磁芯后绕组一次侧测量等效电路图；

图5：本发明变压器一二次侧绕组间电容测量等效电路图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现详细说明具体实施方案。

本发明测量方法的具体流程，如图1所示，包括测量求解高频变压器的励磁电感、励磁电阻、绕组电阻、一二次侧漏感、一二次侧以及绕组间分布电容；

1)确定高频变压器等效模型电路，如图2所示；

其中k为变压器一二次侧绕组变比；lm为励磁电感；rm为励磁电阻；lp和ls分别是一二次侧漏感；rp和rs分别为一二次侧绕组电阻；cp、cs和cps分别是一次侧分布电容、二次侧分布电容和一次侧绕组间分布电容；

2)在低频时将二次侧开路，利用阻抗分析仪连接一次侧两端口，直接测量得到zm，其阻抗表达式为：

zm＝rm//jwlm

通过计算得到励磁电感lm,励磁电阻rm；

3)在高频时将二次侧短路，利用阻抗分析仪连接一次侧两端口，直接测量得到漏感l实1，同理测得一次侧短路时利用阻抗分析仪连接二次侧两端口，直接测量得漏感l实2，漏感方程组表达式为：

通过修正计算后分别得到一二次侧实际漏感lp和ls；

计算高频变压器一二次漏感lp和ls，将高频变压器二次侧短路，短路后等效电路，如图3所示，其中二次侧漏感折算到一次侧后与励磁电感并联，由于励磁电感远大于折算后的漏感，而且两者并联，所以励磁电感可忽略不计，进而简化；

得到实测漏感值l实1，同理得一次侧短路时实测漏感值l实2，然后通过联立方程组计算得一次侧漏感lp和二次侧漏感ls。

4)在高频f1时将二次侧开路，利用阻抗分析仪连接一次侧两端口测量得z1；仅改变频率，在高频f2时测得z2；其阻抗方程组表达式为：

其中w＝2πf,l为一次侧绕组自感；

通过计算分别得到一次侧分布电容cp和绕组电阻rp，同理可得二

次侧分布电容cs和绕组电阻rs；

计算高频变压器一二次侧分布电容cp和cs，以及一二次侧绕组电阻rp和rs，将高频变压器二次侧开路，一次侧等效电路如图4所示，在高频段f1频率时测得阻抗为z1，在高频段f2频率时测得阻抗为z2；然后通过联立方程组计算得到一次侧分布电容cp以及一次侧绕组电阻rp；同理可求得二次侧电容cs和二次侧绕组电阻rs；

5)在高频时将高频变压器一二次侧同时短路，并分别引线至阻抗分析仪，直接测得一二次侧绕组间分布电容为cps；

计算高频变压器一二次绕组间分布电容cps，将高频变压器一二次侧同时短路，并分别引线，如图5所示，直接测量得cps；

优选的，所述步骤1中励磁阻抗zm表达式为：

zm＝rm//jwlm

优选的，所述步骤2中漏感方程组表达式为：

优选的，所述步骤3中阻抗方程组表达式为：

其中w＝2πf,l为一次侧绕组自感。

至此，高频变压器模型中的参数均得到测量提取。

综上所述，本发明只需利用精密仪器阻抗分析仪便可对高频变压器分布参数实现高效、便捷、准确的测量提取，有助于研究变压器在高频时的分布参数效应。高效便捷获得分布参数，无需在变压器上进行电压或者电流的测量，更重要的是不用观察谐振频率，减小了实验误差，有助于提高测量精度。

需要说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施方式，并非用以限定本发明的权利范围；同时以上的描述，对于相关技术领域的专门人士应可明了及实施，因此其它未脱离本发明所揭示的精神下所完成的等效改变或修饰，均应包含在申请专利范围中。