[发明专利]基于寄生参数效应分析的高频变压器传输特性优化方法

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。

主权项

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Rs1，二次绕组电阻Rs2，磁芯损耗等效电阻Rm，归算到一次侧励磁电感Lm，归算到二次侧漏感Ls，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Ym和电容模型的Y参数矩阵Yc，将磁特性模型的Y参数矩阵Ym和电容模型的Y参数矩阵Yc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Hi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Hi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fu、二次侧短路时的电流传输极值频率fi和电压传输函数Hu与电流传输函数Hi的共同零点频率f0，通过比较fu、fi和f0的大小得到fu为传输特性零极点频率的最小值，即fu＝min{f0，fu，fi}；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fu′、二次侧短路时的电流传输极值频率fi′和电压传输函数Hu与电流传输函数Hi的共同零点频率f0′，通过比较f0′，fu′和fi′的大小得到fi′为传输特性零极点频率的最小值，即fi′＝min{f0′，fu′，fi′}；对于同一台高频变压器，fu与fi′相等；步骤4、定义fu为高频变压器的传输极值频率fU，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δ，需使高压侧开路时的电压传输极值频率fU大于倍的工作频率foper；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fi′，从而改善高频变压器的传输特性，所述步骤2中高频变压器模型的Y参数矩阵Yg为Yg=Ym+Yc=1jω(1Lm+n2Ls)+jω(C1+C3)+1Rm-njωLs-jωC3-njωLs-jωC31jωLs+jω(C2+C3)]]>式中j表示虚数单位，ω表示工作角频率，所述步骤2中二次侧开路时的电压传输函数Hu的数学表达式为Hu=u2u1|i2=0=ω2LsC3-nω2Ls(C2+C3)-1;]]>二次侧短路时的电流传输函数Hi的数学表达式为Hi=i2i1|u2=0=ω2LsC3-nn2-ω2Ls(C1+C3);]]>式中i1表示一次侧电流，i2表示二次侧电流，u1表示一次侧电压，u2表示二次侧电压，ω表示工作角频率。