一種大容量高頻變壓器寄生電容的測量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電路系統(tǒng)分析技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種大容量高頻變壓器寄生電容的 測量方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著可再生能源發(fā)電的蓬勃發(fā)展，電力系統(tǒng)對直流母線互聯(lián)的需求日益增長。然 而，受限于交流系統(tǒng)對直流電能的消納能力，傳統(tǒng)的電力裝備、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和運行技術(shù)等在接 納大規(guī)?？稍偕茉捶矫嬖絹碓搅Σ粡男摹Ｖ绷麟娋W(wǎng)技術(shù)可以對大規(guī)模直流電能進(jìn)行傳輸 和靈活控制，是解決這一問題的有效途徑。含有變壓器磁耦合的大容量DC-DC變換器可以 實現(xiàn)直流電能的電壓等級變換，是建立和發(fā)展直流電網(wǎng)的關(guān)鍵裝備。其中大容量高頻變壓 器可以在進(jìn)行電壓變換的同時實現(xiàn)系統(tǒng)兩端的電氣隔離，因而獲得了廣泛關(guān)注。
[0003] 與傳統(tǒng)的50/60HZ交流電力變壓器不同，大容量高頻變壓器的工作頻率工作在幾 十甚至上百千赫茲，可以有效降低變壓器的體積和重量。然而，隨著工作頻率的提高，與變 壓器結(jié)構(gòu)、尺寸密切相關(guān)的漏電感和寄生電容會對高頻變壓器的運行及其與兩側(cè)電力電子 結(jié)構(gòu)間的相互配合產(chǎn)生顯著影響，寄生參數(shù)效應(yīng)已經(jīng)成為大容量高頻變壓器研究的關(guān)鍵問 題。針對一臺制造完成的大容量高頻變壓器，可以在無需知道變壓器內(nèi)部結(jié)構(gòu)的情況下通 過外部實驗測量獲得寄生參數(shù)。然而，現(xiàn)有的寄生電容提取方法需要借助于阻抗分析儀等 精密儀器對變壓器進(jìn)行掃頻測量，對測量設(shè)備和實際操作有很高的要求。目前缺乏大容量 高頻變壓器寄生電容的簡易測量方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了滿足現(xiàn)有技術(shù)的需求，本發(fā)明提供了一種大容量高頻變壓器寄生電容的測量 方法。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)方案是：
[0006] 所述高頻變壓器中一次側(cè)繞組與二次側(cè)繞組的變比為l:n，所述方法包括：
[0007] 步驟1 :通過信號發(fā)生器向高頻變壓器施加頻率可變的激勵信號，示波器采集所 述高頻變壓器一次側(cè)繞組的電壓信號和電流信號；
[0008] 步驟2:依據(jù)所述示波器顯示的所述電壓信號和電流信號的李薩如圖形，獲取所 述高頻變壓器的自然諧振頻率；所述自然諧振頻率包括高頻變壓器二次側(cè)開路時的并聯(lián)諧 振頻率^和串聯(lián)諧振頻率f2，以及高頻變壓器二次側(cè)短路時的并聯(lián)諧振頻率f3;
[0009] 步驟3 :計算所述高頻變壓器一次側(cè)繞組的勵磁電感k和二次側(cè)繞組的漏感Ls;
[0010] 步驟4 :依據(jù)所述自然諧振頻率、勵磁電感k和漏感Ls計算所述高頻變壓器的寄 生電容；所述寄生電容包括所述一次側(cè)繞組的自電容Q、二次側(cè)繞組的自電容C2，以及一次 側(cè)繞組與二次側(cè)繞組間電容C3。
[0011] 優(yōu)選的，所述步驟2中依據(jù)李薩如圖形獲取高頻變壓器的自然諧振頻率包括：
[0012] 步驟21 :將高頻變壓器二次側(cè)開路，控制所述信號發(fā)生器由低頻向高頻逐步掃 頻，當(dāng)所述李薩如圖形第一次顯示為一條直線時高頻變壓器發(fā)生并聯(lián)諧振，則將李薩如圖 形第一次顯示為一條直線時信號發(fā)生器的輸出頻率作為并聯(lián)諧振頻率f1;
[0013] 當(dāng)所述李薩如圖形第二次顯示為一條直線時高頻變壓器發(fā)生串聯(lián)諧振，則將李薩 如圖形第二次顯示為一條直線時信號發(fā)生器的輸出頻率作為串聯(lián)諧振頻率f2;
[0014] 步驟21 :將高頻變壓器二次側(cè)短路，控制所述信號發(fā)生器由所述低頻向高頻逐步 掃頻，當(dāng)所述李薩如圖形顯示為一條直線時高頻變壓器發(fā)生并聯(lián)諧振，則將李薩如圖形顯 示為一條直線時信號發(fā)生器的輸出頻率作為并聯(lián)諧振頻率f3;
[0015] 優(yōu)選的，高頻變壓器二次側(cè)開路時并聯(lián)諧振頻率fi的計算公式為：
[0016]
⑴
[0017] 高頻變壓器二次側(cè)開路時串聯(lián)諧振頻率f2的計算公式為：
[0018]
(2)
[0019] 高頻變壓器二次側(cè)短路時并聯(lián)諧振頻率f3的計算公式為：
[0020]
(3):
[0021] 優(yōu)選的，所述步驟3中計算高頻變壓器一次側(cè)繞組的勵磁電感k和二次側(cè)繞組的 漏感Ls包括：
[0022] 步驟31 :將高頻變壓器二次側(cè)開路，控制所述信號發(fā)生器由低頻向高頻逐步掃 頻，采集低頻時信號發(fā)生器輸出的電壓I和電流i^將高頻變壓器二次側(cè)短路，控制所述信 號發(fā)生器由所述低頻向高頻逐步掃頻，采集低頻時信號發(fā)生器輸出的電壓^和電流is;
[0023] 步驟32 :依據(jù)高頻變壓器二次側(cè)開路時的輸入阻抗模型&計算所述勵磁電感L"， 依據(jù)高頻變壓器二次側(cè)短路的輸入阻抗模型Zs計算所述漏感Ls;
[0024] 優(yōu)選的，所述輸入阻抗模型&的表達(dá)式為：
[0025]
(4 >
[0026] 所述輸入阻抗模型Zs的表達(dá)式為：
[0027]
CS)：
[0028] 其中，R"為高頻變壓器的磁芯損耗等效電阻，RsS歸算到一次側(cè)的繞組電阻，《為 角頻率。
[0029] 與最接近的現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)異效果是：
[0030] 本發(fā)明提供的一種大容量高頻變壓器寄生電容的測量方法，無需借助阻抗分析 儀、網(wǎng)絡(luò)分析儀等精密設(shè)備，通過簡單的電壓、電流測量即可方便有效的提取大容量高頻變 壓器的寄生電容，有助于研究大容量高頻變壓器的寄生參數(shù)效應(yīng)、改善寬頻特性。
【附圖說明】
[0031] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)一步說明。
[0032] 圖1 :本發(fā)明實施例中一種大容量高頻變壓器寄生電容的測量方法流程圖；
[0033] 圖2 :本發(fā)明實施例中高頻變壓器的電路模型；
[0034] 圖3 :本發(fā)明實施例中高頻變壓器二次側(cè)開路并聯(lián)諧振時的等效電路圖；
[0035] 圖4 :本發(fā)明實施例中高頻變壓器二次側(cè)開路串聯(lián)諧振時的等效電路圖；
[0036] 圖5 :本發(fā)明實施例中高頻變壓器二次側(cè)短路并聯(lián)諧振時的等效電路圖；
[0037] 圖6 :本發(fā)明實施例中高頻變壓器頻率測量系統(tǒng)示意圖。
【具體實施方式】
[0038] 下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終 相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附 圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。
[0039] 本發(fā)明提供的一種大容量高頻變壓器寄生電容的測量方法的實施例如圖1所示， 具體為：
[0040] 1、如圖6所示，通過信號發(fā)生器向高頻變壓器施加頻率可變的激勵信號，示波器 采集高頻變壓器一次額側(cè)繞組的電壓信號^和電流信號ii，示波器得到反映電壓信號1^和 電流信號h之間相位差的李薩如圖形。
[0041] 當(dāng)電壓電流相位差由0°到90°變化時，李薩如圖像由直線變?yōu)闄E圓，然后變?yōu)?圓形。在變壓器發(fā)生諧振時，輸入電壓電流的相位一致，李薩如圖形表現(xiàn)為一條直線，記錄 此時信號發(fā)生器的輸出頻率即為變壓器的諧振頻率。
[0042] 本實施例中高頻變壓器器中一次側(cè)繞組與二次側(cè)繞組的變比為l:n。
[0043] 2、依據(jù)李薩如圖形獲取高頻變壓器的自然諧振頻率。
[0044] 本實施例中自然諧振頻率包括高頻變壓器二次側(cè)開路時的并聯(lián)諧振頻率和串 聯(lián)諧振頻率f2，以及高頻變壓器二次側(cè)短路時的并聯(lián)諧振頻率f3，具體為：
[0045] (1)將高頻變壓器二次側(cè)開路，控制信號發(fā)生器由低頻向高頻逐步掃頻，當(dāng)李薩如 圖形第一次顯示為一條直線時高頻變壓器發(fā)生并聯(lián)諧振，則將李薩如圖形第一次顯示為一 條直線時信號發(fā)生器的輸出頻率作為并聯(lián)諧振頻率f\。
[0046] 當(dāng)李薩如圖形第二次顯示為一條直線時高頻變壓器發(fā)生串聯(lián)諧振，則將李薩如圖 形第二次顯示為一條直線時信號發(fā)生器的輸出頻率作為串聯(lián)諧振頻率f2。
[0047] (2)將高頻變壓器二次側(cè)短路，控制信號發(fā)生器由低頻向高頻逐步掃頻