高频变压器绕组绕制方式与分布电容大小分析与计算
2020-07-16 16:18 斑鸠,一生。 阅读(4440) 评论(0) 编辑 收藏 举报随着开关变换器高频化,变压器分布电容对电流波形影响越来越明显,由于电容电压不能突变,模态转换时,电容等效为电压源释放电能产生尖峰电流。
以下是变压器绕组层间常见的四种绕制方法。
下面以实际的模型,推导计算C型与Z型绕法分布电容的大小。
规定沿绕组高度方向由底端向顶端为y方向,初级侧绕组底端电位差为Ua,顶端电位差为Ub,单层绕组的长度为h,两绕组之间的距离为m。假设绕组均匀分布,则沿着绕组高度方向的电位线性变化。若每一层绕组两端压差为U,则C型绕法任意高度y的电位差为:
根据电场能量的密度的定义:
可得,电场能量为:
其中:MLT为绕组平均周长
电场能量等效为:
解得:
同理:根据Z型绕法U(y)=U,为一个常数,可以得到等效的原边电容为:
以下是变压器绕组间常见的绕制方法:
式中:d:绝缘层厚度
S:两极板正对有效面积
由于三明治绕制方法,Ns绕组两边都与Np绕组接触,所以,平行板电容正对面面积S较大。但由于电压分布的原因,分布带内容不是严格的两倍关系。故三明治绕制绕组间分布电容大于一般绕制方法。
下图为不同绕组布局,分布电容实验数据[1]。 验证了上文理论分析。
结论:
1、因为C型层间电压差数学关系,C型绕制分布电容比Z型绕制大。
2、将线圈匝数分为相等的n等分,相邻匝间的电压差为原来的1/n。
3、累进式绕法减小绕组分布电容的效果最佳
参考文献:
[1] 赵志英等.高频变压器分布电容的影响因素分析[J].中国电机工程学报,2008,28(9):55-60
[2] 杨欢等.高频变压器分布电容的影响因素分析[J].山西大学学报,2019,42(3):576-583