高频高压变压器分布电容的分析与处理解析.docx

高频高压变压器分布电容的分析与处理 摘 要：本文在分析高频变压器分布参数机理的基础上，以高压直 流LCC谐振变换器为实例，阐述了高频高压变压器分布电容对电路带来的不利 影响，提出了一种补偿的方法，进行了仿真和实验，提出了高频高压变压器分 布电容的测试方法，推导了补偿电感的计算公式，综合使用了两种针对分布电 容的处理方法。实验结果表明该方法的正确性。 关键词：分布电容 高频 变压器 LCC谐振 Analysis and Disposal of Distributed Capacitance in High-Frequency and High-Voltage Transformer Jin Shun1 ， Zheng Guang1 ， Shi Ming2 (Xian University of Technology, Xi an 710048, China; Xi an Telecom, Xi an 710003,China ) Abstract: On the base of analyzing of mechanism of distributed parameters in high frequency transformer, and with a instance of LCC resonant converter , the disadvantage of distributed capacitance in high-frequency and high-voltage transformer is described .A compensation method ,waveforms of both simulation and experiment, and a method of measuring distributed capacitance are given .Formula for calculation compensation inductance is derived .Two methods are used in solving the trouble . Experimental results are presented to verify the theory. Key words: Distributed Capacitance High Frequency Transformer LCC Resonant 、- 1 前言 随着 (a) (b) 图 1 (a) 变压器磁路中的绕组 (b)图1a的等效电路 对待该电容的处理主要有两种方法，一是利用，二是补偿。如果系统需要在变 压器端口并联一个电容，正好可以利用分布电容作为该并联电容，不仅解决了 分布电容带来的危害，还减少了元器件的数量。这是最为积极有效的办法。反 之，若在变压器端口并联电容会给系统带来危害，则必须减弱其影响。主要是 通过工艺上的改进和在变压器外部对其进行补偿。下面通过工程中实例——高 压直流LCC谐振变换器，详细阐述两种方法的应用。 LCC主电路原理介绍 该电源输入工频220V电源，输出直流电压0~10000V,输出最大功率500W 主电 路(图2)由两级变换电路组成，前级为 Buck降压电路，用来实现稳压目的。 后级为LCC谐振电路，为开关器件提供零电压开通条件，变压器副边采用高压 硅堆整流，输出为 10kV。 通过对LCC谐振电路的详细分析，由电路工作于主模式的状态轨迹图，推导出 其稳态时的解析表达式，根据此解析表达式画出 LCC谐振电路的负载曲线。最 后，根据此曲线设计了实验参数： ， ， 。设计电路稳态时，工作于如下状 态：开关频率为20KHz T=50卩s，输出功率500W输出电压10kV。高压变压 器变比为 1： 100，则变压器原边的电压为 100V，Io 为 5A。 实验波形及结果分析 实验中，负载为200k电阻，输出负载电压为10kV。图3 (a)中，通道1为开 关管上的电压波形VCE=2VS大约160V,通道2为谐振电感电流波形，峰值大 约20A。图3 (b)为谐振电容C2上的电压波形。图3 (c)为输出负载部分电 压，等于总电压的二十分之一。实测效率约为 90%这主要由于BUC碉压电路 开关损耗较大。 输出负载部分电压 图 3 实验波形 从实验波形上看，基本与理论分析一致，输出电压也能够达到 10000V,系统能 够按设定工作。但是，在持续工作一段时间后发现谐振电感 L 发热严重，主谐 振电流开始不稳定，噪声加大，系统不能正常工作。由于在一段时间内系统能 够正常工作，说明电路原理没有问题。又鉴于故障发生总是在半小时左右，初 步断定故障是由L发热引起。由图3a可见流过L的主谐振电流峰值为20A,这