[发明专利]一种变压器寄生电容的实验测量方法

说明书

本发明公开了一种变压器寄生电容的实验测量方法，包括：根据变压器寄生电容等效模型，将所有分布电容等效成一个连接在变压器一次绕组两端的寄生电容C_w；构建测量变压器寄生电容电路，包括依次连接的逆变半桥、谐振网络和整流滤波电路；采集励磁电感的电流、开关管Q2的驱动电压、开关管Q2的漏源电压以及输出电压的波形，读取波形的死区时间、死区时间段励磁电流值和死区时间段输出电压值；根据开关管输出电容的C‑V曲线，将输出电容从0积分到输入电压；采用电荷守恒公式计算出变压器寄生电容的值，至此完成变压器寄生电容的实验测量。此方法解决了传统方法计算复杂、误差较大和适用范围小的问题，可以用于测量各种类型的变压器。

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，具体涉及一种变压器寄生电容的实验测量方法。

背景技术

目前，功率变换器正朝着高开关频率、高效率和高功率密度的方向发展。高功率密度变换器在消费电子、汽车行业、通信行业、航空航天和军事工业等领域的应用越来越广泛。为设计和制造高功率密度变换器，变压器体积的优化则显得至关重要。平面变压器具有高度低、体积小、漏感小、一致性和散热性好等优点，逐渐在高频场合取代了传统的变压器。平面变压器种类较多，其中，采用PCB绕组的平面变压器依靠其成本低廉、结构稳固、制作方便等优点而得到广泛应用。平面变压器的寄生电容是开关电源设计中一个不可回避的问题，这是由于PCB绕组中大面积的叠层会加剧平面变压器的电容效应，会严重影响变换器的工作性能。初级绕组和次级绕组之间的寄生电容为共模噪声提供了低阻抗路径，从而导致严重的EMI问题。并且，寄生电容的储能特性使变压器输入电流增加，导致变换器效率降低、二次侧整流装置电压应力高等问题。因此，在设计变换器的过程中必须考虑变压器寄生电容的影响，如何量化变压器的寄生电容渐渐成为研究的重点。

目前量化变压器寄生电容的方法主要有建模计算法、仪器测量法和实验测量法三种。建模计算法是将变压器的模型建立出来然后计算求解，但是这种方法的建模和求解过程比较复杂，并且有些变压器难以精确建模，因此这种方法的应用范围受限。仪器测量法是利用阻抗分析仪、网络分析仪等精密仪器来测量变压器的寄生电容。然而，如果一次绕组和二次绕组的耦合较差，这种测量方法会带来很大的误差。实验测量法，即搭接一个电路通过简单的电压和电流测量提取出变压器的寄生电容，可以在不知道变压器内部结构和详细尺寸的情况下进行测量。目前，实验测量变压器寄生电容的方法很少，因此，急需一种可以通过实验测量变压器寄生电容的方法。

发明内容

为解决现有技术中存在的上述缺陷，本发明的目的在于提供一种通过实验测量变压器寄生电容的方法，对实验电路中电压和电流信号进行采集，然后通过简单的计算即可得出变压器的寄生电容，解决了传统方法计算复杂、误差较大和适用范围小的问题，可以用于测量各种类型的变压器。

本发明是通过下述技术方案来实现的。

一种变压器寄生电容的实验测量方法，包括以下步骤：

1)根据已有变压器寄生电容等效模型，将所有分布电容等效成一个连接在变压器一次绕组两端的寄生电容C_w；

2)构建测量变压器寄生电容电路，为一个LLC半桥谐振电路，包括依次连接的逆变半桥、谐振网络和整流滤波电路；

所述逆变半桥包括与输入电源相并联的两个开关管Q1和Q2；

所述谐振网络包括与开关管Q1和Q2相连的谐振电感L_r、谐振电容C_r和变压器，以及并联在变压器一次绕组两端的励磁电感L_m和型寄生电容C_w；

所述整流滤波电路包括整流桥D、滤波电容C_o和负载R_o；