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功率變壓器模型

2009年11月21日 11:13 ttokpm.com 作者:佚名 用戶評(píng)論(0
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功率變壓器模型
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在分析Flyback電路之前,我覺得有必要把變壓器模型做一個(gè)總結(jié),因?yàn)槲覀儗?duì)變壓器的分析其實(shí)是在一定的模型上面進(jìn)行分析的。這里闡述我的一個(gè)觀點(diǎn),如果說實(shí)際測(cè)試和實(shí)驗(yàn)是非常重要的話,對(duì)分析對(duì)象有一個(gè)清晰的模型概念對(duì)電子工程師來說是非常必要的,建立的模型的目的完全是為了可以簡(jiǎn)化問題。當(dāng)然建立了模型進(jìn)行分析,可能和實(shí)際的測(cè)試結(jié)果有出入,每一個(gè)對(duì)象的實(shí)際總有偏差,但大規(guī)模生產(chǎn)有個(gè)前提就是需要控制對(duì)象的參數(shù)分布在一定范圍內(nèi)。
? 功率變壓器在電源中起著能量變換和能量傳送的作用(聯(lián)接信號(hào)源與負(fù)載的中介)。一般的變壓器模型是一個(gè)雙端口網(wǎng)絡(luò),在大部分仿真軟件中的模型如下:
點(diǎn)擊看大圖
不過因?yàn)殡p端口模型不利于我們的分析,我們一般不直接使用這種模型。(當(dāng)然軟件中大部分都是這么分析)這種模型忽略了漏磁電感和激磁電抗,需要進(jìn)行改進(jìn)才能得出比較精確的結(jié)果。
我們也可以將變壓器與負(fù)載分開(獨(dú)立的器件), 變壓器則等效成為附加一定電抗的電感器, 次邊電磁參數(shù)以一定變換歸一化到原邊進(jìn)行處理, 可看成一個(gè)單口網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行等效, 從而使模型得以簡(jiǎn)化。最簡(jiǎn)單的模型如下:

圖中各個(gè)參數(shù)為:
C:端口分布電容
Rc:線圈交流電阻
Rm:磁心損耗電阻
Ls:線圈漏感
Lm:磁心磁化電感
RL’:負(fù)載折合到原邊的等效電阻
主要缺點(diǎn)有兩個(gè):
1)I.c=I.m+I.lm+I.l,變壓器的銅損(線圈電阻損耗)與鐵損(磁芯損耗)是相關(guān)的,很難成為獨(dú)立的兩個(gè)參量。
2)當(dāng)開關(guān)通斷的頻率比較高時(shí),不同繞組間的電容效應(yīng)已較為明顯, 次邊繞組的銅損折合至原邊的等效阻抗已經(jīng)能夠明顯的影響變壓器的響應(yīng)。

如果各位對(duì)上面的模型不太清楚,以下這張圖能夠比較清晰的反應(yīng)變壓器線圈的分布參數(shù):
我們可以建立了一個(gè)繞組的模型,端口電容也可以認(rèn)為是繞組的分布電容(匝間電容和層間電容)
,分布電容經(jīng)過疊加折算得:繞組的等效并聯(lián)電容C′= Ci/ ( N - 1) ( N > 1)
Φm為主磁通(產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì))對(duì)應(yīng)磁芯磁化電感Lm,Φc為漏磁通對(duì)應(yīng)線圈漏感
點(diǎn)擊看大圖

第一個(gè)改進(jìn)型模型:


Cp:端口并聯(lián)等效分布電容(初級(jí)線圈)
Rp:端口并聯(lián)等效介質(zhì)損耗電阻(次級(jí)線圈)
Cs:初級(jí)和次級(jí)繞組間等效耦合電容
Rs:初級(jí)和次級(jí)繞組間等效介質(zhì)漏
Ls:線圈漏電感,分為L(zhǎng)se和Lsm
Lm:勵(lì)磁電感,分為L(zhǎng)ma和Lml
Rm:磁心損耗等效電阻
Rcp:原邊繞組的等效電阻
Rce:次邊繞組的等效電阻
RL:折算到原邊的負(fù)載等效電阻
模型主要特點(diǎn):
流過Rce的電流I.Rce ,流過Rcp的電流I.Rcp ,流過Rm的電流I.Rm 相互獨(dú)立, 模型使源邊副邊的銅損與磁芯損耗(鐵損)不再相關(guān)。

不過個(gè)人認(rèn)為下面這個(gè)模型更好理解一些:


Cps為初級(jí)和次級(jí)繞組之間的電容
Lkp:初級(jí)繞的漏感
Cp:初級(jí)繞組的寄生電容(分布電容)
Rp:初級(jí)繞組的線圈電阻
Lks:次級(jí)繞的漏感
Cs:次級(jí)繞組的寄生電容(分布電容)
Rs:次級(jí)繞組的線圈電阻
Lm:變壓器勵(lì)磁電感
Rm:磁芯損耗的電阻
RL:折算到原邊的負(fù)載等效電阻
CL:折算到原邊的負(fù)載等效電容
這個(gè)模型可能好理解一些,不過我們分析的時(shí)候可以從這些模型開始參照,或者說分析的時(shí)候通過某些參數(shù)的變化來分析整個(gè)趨勢(shì)。

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