给出了 =种绕法对应的高频变压器的传输极值频率f。，采用=明治 绕法显著减小了归算到二次侧漏感Lg，使得高频变压器的传输极值频率f。比普通绕法有所 提高。但是由于S明治绕法同时增大了绕组间电容，使得高频变压器的传输极值频率f。提 高幅度有限，远未达到200曲Z的理想频率。因此，需要采取措施进一步减小绕组寄生电容。 阳09引 F、添加静电屏蔽层减小寄生电容
[0099] 高频变压器寄生电容与绕组结构、尺寸、绝缘材料等密切相关。通过减小导体正对 面积（例如减少绕组层数）、增大导体间距离（例如采用更粗的导线W增大应间距，增加各 层绕组间距离，增加高低压绕组间距离）等方法减小寄生电容。但上述方法会使得绕组占 据更大的体积，不利于变压器的紧凑化设计。同时增大绕组间距会减小绕组间磁禪合，增大 变压器漏感，得不偿失。为此，我们考虑在高低压绕组间添加静电屏蔽层，通过降低绕组间 静电禪合来减小绕组寄生电容。
[0100] 考虑到在图5所示的立种绕组结构中，（C)具有最小的L郝C2+C3,因此我们在运 种绕组结构的基础上添加静电屏蔽层，如图6所示。屏蔽层采用铜锥或密绕铜线，放置在高 低压绕组之间W降低绕组间的静电禪合。屏蔽层一端接地，否则具有悬浮电位的屏蔽层会 导致局部对地放电。为了满足安全的绝缘距离，屏蔽层紧贴低压绕组，远离高压绕组。 阳101] 表4添加屏蔽层后的变压器寄生电容 阳 102]
阳103] 在添加静电屏蔽层后，我们重新计算了变压器的寄生电容，结果如表4所示，由于 静电屏蔽层的存化绕组对地电容W及绕组间电容得到了明显抑制，C2+C3大大减小。运使 得高频变压器的传输极值频率f。提高到了211.8曲Z。
[0104] G、优化变压器传输特性
[0105]利用电路仿真软件计算了优化寄生参数前后变压器的电压传输特性，结果如图7 所示。其中虚线为寄生参数控制前的结果，实线为寄生参数控制后的结果，控制寄生参数后 的高频变压器的传输极值频率f。得到了显著提高，在工作频率20曲Z处的变比由控制前的 98.2降低为92.2,与设计变比91.4的偏差仅为0.88%，控制在了 1%W内。运验证了寄生 参数对变压器传输特性影响机理分析的正确性，同时表明通过优化变压器结构，对变压器 漏感和寄生电容进行控制，有效改善高频变压器的传输特性。
[0106] 上述实施例仅为本发明较佳的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于 此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明掲露的技术范围内，可轻易想到的变化或替 换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该W权利要求的保护范 围为准。
【主权项】
1. 基于寄生参数效应分析的高频变压器传输特性优化方法，其特征在于： 步骤1、建立大容量高频变压器模型，该模型由磁特性模型和电容模型通过外部端子并 联得到，利用电磁场分析的方法获取磁特性模型和电容模型的相关参数，包括：一次绕组电 阻Rsl，二次绕组电阻R s2，磁芯损耗等效电阻Rni，归算到一次侧励磁电感Lni，归算到二次侧漏 感L s，理想变压器变比n，一次绕组对地电容C1，二次绕组对地电容C2，一二次绕组间电容 C3; 步骤2、通过电路分析得到磁特性模型的Y参数矩阵Yni和电容模型的Y参数矩阵Y。，将 磁特性模型的Y参数矩阵Yni和电容模型的Y参数矩阵Y。相加，即获得高频变压器模型的Y 参数矩阵Yg，并在此基础上得到二次侧开路时的电压传输函数Hu的数学表达式和二次侧短 路时的电流传输函数H i的数学表达式； 步骤3、根据步骤2中的二次侧开路时的电压传输函数Hu的数学表达式和二次侧短路 时的电流传输函数H1的数学表达式得到：当二次侧为高压绕组时，二次侧开路时的电压传 输极值频率f u、二次侧短路时的电流传输极值频率f JP电压传输函数Hu与电流传输函数H i 的共同零点频率心，通过比较fu、f JP f c的大小得到f u为传输特性零极点频率的最小值， 即fu= min{f。，fu，fj ;当二次侧为低压绕组时，二次侧开路时的电压传输极值频率f' u、 二次侧短路时的电流传输极值频率f/和电压传输函数Hu与电流传输函数H i的共同零点 频率f'。，通过比较f' wf' u和f/的大小得到f/为传输特性零极点频率的最小值， 即f/ =min{f' Q，f' u，fV };对于同一台高频变压器，相等； 步骤4、定义fu为高频变压器的传输极值频率f u，通过分析高频变压器的寄生参数对大 容量高频变压器传输特性的影响机理发现，为保证高频变压器在工作频率处的实际变比与 设计变比的偏移率不超过变比偏移率的设定值S，需使高压侧开路时的电压传输极值频率 L大于'倍的工作频率 步骤5、采用"三明治"绕组结构减小高频变压器的Ls和通过添加静电屏蔽层减小高频 变压器的寄生电容的方法，提高二次侧为高压绕组时的二次侧开路时的电压传输极值频率 fu或二次侧为低压时的二次侧短路时的电流传输极值频率f /，从而改善高频变压器的传 输特性。2. 根据权利要求1所述基于寄生参数效应分析的高频变压器传输特性优化方法，其特 征在于：所述步骤2中高频变压器模型的Y参数矩阵\为式中j表示虚数单位，ω表示工作角频率。3. 根据权利要求2所述基于寄生参数效应分析的高频变压器传输特性优化方法，其特 征在于：所述步骤2中二次侧开路时的电压传输函数H u的数学表达式为二次侧短路时的电流传输函数私的数学表达式为式中h表示一次侧电流，i 2表示二次侧电流，u i表示一次侧电压，u 2表示二次侧电压， ω表示工作角频率。4. 根据权利要求1所述基于寄生参数效应分析的高频变压器传输特性优化方法，其 特征在于：所述步骤4中当二次侧为高压绕组时，若使高频变压器的变比偏移率δ控制在 5%以内，二次侧开路时的电压传输极值频率f u至少要大于4. 6倍的高频变压器工作频率 f。^，若使高频变压器的变比偏移率S控制在1 %以内，二次侧开路时的电压传输极值频率 fu至少要大于10倍的高频变压器工作频率f。^。5. 根据权利要求1所述基于寄生参数效应分析的高频变压器传输特性优化方法，其 特征在于：所述步骤4中当二次侧为低压绕组时，若使高频变压器的变比偏移率δ控制在 5 %以内，二次侧短路时的电流传输极值频率A'至少要大于4. 6倍的高频变压器工作频率 f。^，若使高频变压器的变比偏移率S控制在1 %以内，二次侧短路时的电流传输极值频率 f/至少要大于10倍的高频变压器工作频率f。^。6. 根据权利要求1所述基于寄生参数效应分析的高频变压器传输特性优化方法，其特 征在于：所述寄生参数包括漏电感与寄生电容，所述漏电感包括归算到二次侧的漏感L s;寄 生电容包括一次绕组对地电容C1，二次绕组对地电容C2，一二次绕组间电容C 3。7. 根据权利要求1所述基于寄生参数效应分析的高频变压器传输特性优化方法，其特 征在于：所述"三明治"绕组结构指的是将变压器低压绕组分为内、外两部分，将高压绕组夹 在中间绕制或是将变压器高压绕组分为内、外两部分，将低压绕组夹在中间绕制的结构。8. 根据权利要求1所述基于寄生参数效应分析的高频变压器传输特性优化方法，其特 征在于：所述静电屏蔽层采用铜箱或密绕铜线，放置在一二侧绕组之间以降低绕组间的静 电耦合；屏蔽层一端接地，否则具有悬浮电位的屏蔽层会导致局部对地放电；为了满足安 全的绝缘距离，屏蔽层紧贴低压绕组，远离高压绕组。
【专利摘要】发明涉及电力系统分析技术领域，特别是涉及一种基于寄生参数效应分析的高频变压器传输特性优化方法。其特征是：建立大容量高频变压器模型，通过电路分析得到模型的Y参数矩阵，并在此基础上得到变压器传输函数；分析寄生参数对大容量高频变压器传输特性的影响机理，通过定义高频变压器的传输极值频率fU来研究变压器的传输特性；通过采用“三明治”绕组结构和添加静电屏蔽层减小变压器的漏感和寄生电容，提高高频变压器的传输极值频率fU。本发明验证了寄生参数对变压器传输特性影响机理分析的正确性，通过优化变压器结构，对漏感和寄生电容进行控制，可以有效改善高频变压器的传输特性。
【IPC分类】G06F17/50
【公开号】CN105183947
【申请号】CN201510493567
【发明人】刘晨, 齐磊, 崔翔, 魏晓光
【申请人】华北电力大学, 国网智能电网研究院, 国网浙江省电力公司
【公开日】2015年12月23日
【申请日】2015年8月12日