功率變壓器定義概述及技術(shù)解析

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)接信號源與負(fù)載的中介)。一般的變壓器模型是一個雙端口網(wǎng)絡(luò)，在大部分仿真軟件中的模型如下：

 

 

不過因為雙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, 可看成一個單口網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行等效, 從而使模型得以簡化。最簡單的模型如下：

 

 

圖中各個參數(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

主要缺點有兩個：

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，很難成為獨立的兩個參量。

2)當(dāng)開關(guān)通斷的頻率比較高時，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)電動勢)對應(yīng)磁芯磁化電感Lm，Φc為漏磁通對應(yīng)線圈漏感

 

 

第一個改進(jìn)型模型：

 

 

Cp：端口并聯(lián)等效分布電容(初級線圈)

Rp：端口并聯(lián)等效介質(zhì)損耗電阻(次級線圈)

Cs：初級和次級繞組間等效耦合電容

Rs：初級和次級繞組間等效介質(zhì)漏

Ls：線圈漏電感，分為Lse和Lsm

Lm：勵磁電感,分為Lma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：

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)。

不過個人認(rèn)為下面這個模型更好理解一些：

 

 

Cps為初級和次級繞組之間的電容

Lkp：初級繞的漏感

Cp：初級繞組的寄生電容(分布電容)

Rp：初級繞組的線圈電阻

Lks：次級繞的漏感

Cs：次級繞組的寄生電容(分布電容)

Rs：次級繞組的線圈電阻

Lm：變壓器勵磁電感

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

這個模型可能好理解一些，不過我們分析的時候可以從這些模型開始參照，或者說分析的時候通過某些參數(shù)的變化來分析整個趨勢。