[發(fā)明專利]一種多繞組交疊繞法高頻變壓器的屏蔽繞組多點接地共模噪聲消除方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010012553.4
• 申請日: 2020-01-07
• 公開（公告）號: CN111180177B
• 公開（公告）日: 2021-02-05
• 發(fā)明（設計）人: 梓驍;王世山;李正之
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: H01F27/28
• 分類號: H01F27/28;H01F27/33;H01F27/36
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 陳國強

1.一種多繞組交疊繞法高頻變壓器的屏蔽繞組多點接地共模噪聲消除方法，其特征在于：其步驟為：對隔離型功率變換器系統(tǒng)中的以交疊式繞法繞制的多繞組高頻變壓器中的相鄰的僅通過磁耦合的線圈間添加多點接地的屏蔽繞組，通過消除多繞組變壓器繞組間寄生電流來消除隔離型功率變換器系統(tǒng)的共模噪聲；其中，所述屏蔽繞組分為兩組，兩組分別進行繞制與接地處理；

對添加在僅通過磁耦合的工作繞組間的屏蔽繞組，屏蔽繞組上的電壓分布為：

其中，U_shn(l,t)為距離磁芯柱第n屏蔽繞組中靠近磁芯柱的屏蔽層線圈上的電壓分布，U′_shn(l,t)為距離磁芯柱第n屏蔽繞組中遠離磁芯柱的屏蔽層線圈上的電壓分布；U_n(t)為第n+1層工作繞組在共模回路中接信號地的端口的電壓，U′_n(t)為該層工作繞組的另一側(cè)端口的電壓，L_n為該層工作繞組總繞線長度；l為繞組線圈從接地側(cè)端口計起的繞線長度；T表示轉(zhuǎn)置矩陣；

對工作繞組，其上電壓分布為：

其中，U_n(l,t)為第n+1層工作繞組在線圈長度為l處的分步電壓；

對多端輸出、交疊式繞制的功率變換器系統(tǒng)，其滿足：

U_n(t)＝U_n-1(t) (4)

對屏蔽繞組與工作繞組，其電壓分布滿足：

即實現(xiàn)了屏蔽層的電壓調(diào)制，使其與相鄰工作繞組電壓一致；

對于繞組長度l＝l₀處，第n層屏蔽繞組與相鄰工作繞組位移電流為：

其中，C_ps0、C′_ps0為單位長度線圈在該繞制方法下的單位分布寄生電容，i_shn(l₀,t)、i′_shn(l₀,t)為單位分布寄生電容產(chǎn)生的屏蔽繞組與工作繞組間的位移電流；

第n層屏蔽繞組與相鄰工作繞組總位移電流為：

將式(6)代入式(7)，由于電壓分布滿足式(5)，則第n層屏蔽繞組與相鄰工作繞組位移電流為0，即實現(xiàn)了變壓器內(nèi)各繞組間的共模噪聲消除。

2.根據(jù)權利要求1所述的繞組交疊繞法高頻變壓器的屏蔽繞組多點接地共模噪聲消除方法，其特征在于：所述屏蔽繞組的繞制與接地設置如下：接近磁芯柱的屏蔽繞組繞線方向、匝數(shù)與遠離磁芯柱的工作繞組相同，該屏蔽繞組一端經(jīng)絕緣處理后開路，一端接入接近磁芯柱的工作繞組對應的信號地；遠離磁芯柱的屏蔽繞組繞線方向、匝數(shù)與接近磁芯柱的工作繞組相同，該屏蔽繞組一端經(jīng)絕緣處理后開路，另一端接入遠離磁芯柱的工作繞組對應的信號地。

3.根據(jù)權利要求2所述的繞組交疊繞法高頻變壓器的屏蔽繞組多點接地共模噪聲消除方法，其特征在于：對于接近磁芯柱的屏蔽繞組，其分布電壓同接近磁芯柱的工作繞組的分布電壓幅值、相位均相同；對于遠離磁芯柱的屏蔽繞組，其分步電壓同遠離磁芯柱的工作繞組的分布電壓幅值、相位均相同。

4.根據(jù)權利要求1所述的繞組交疊繞法高頻變壓器的屏蔽繞組多點接地共模噪聲消除方法，其特征在于：所述功率變換器系統(tǒng)應滿足變壓器原副邊信號地為靜電勢點，其拓撲為反激式、前饋式、推挽式、半橋式。

5.根據(jù)權利要求1所述的繞組交疊繞法高頻變壓器的屏蔽繞組多點接地共模噪聲消除方法，其特征在于：所述功率變換器系統(tǒng)的共模回路包括噪聲源原邊開關管MOSFET工作電壓U_p、副邊二極管工作電壓Us，變壓器工作繞組間等效寄生電容C_ps，系統(tǒng)雜散電容C_stray，LISN測量阻抗Z，變壓器原副邊間傳遞的共模噪聲i_CMT與LISN測量得到的共模噪聲i_CM滿足：

2i_CM＝∑i_CMTn (8)

即實現(xiàn)了消除多端口輸出隔離型功率變換器系統(tǒng)共模噪聲。