高频高压变压器分布电容的分析与处理解析
高频变压器设计时的漏电感和分布电容的探究
开发研究高频变压器设计时的漏电感和分布电容的探究广东省东莞市大忠电子有限公司曹洪武摘要：电源、家电、通讯等使用的高频变压器,通常需要控制漏电感、分布电容等电性参数。
设计时，为了降低成本，选择常规材料是首选;为了有竞争力也会选用常规结构，这样可以省工时。
但随着技术的提升，终端产品要求的提高,对相应的零部件等的要求也提高了，因此元器件也随着终端产品的要求而提高。
高频变压器的技术也在提高，变压器的参数达到更好地配合终端产品，除了材料方便的选择，还有结构方面也可以调整,配合达到终端产品的要求。
本文对高频变压器设计时的漏电感和分布电容展开了研究,具有一定的参考借鉴价值。
关键词:变压器;漏电感;分布电容0 引言设计变压器时候，需要综合考虑材料、性能、结构和成本等要素，以充分满足其性能。
但变压器的漏电感与分布电容不容易同时满足,一般情况漏电感减小，那么分布电容就会上升，而分布电容减小,那么漏电感就会上升。
因此，在设计变压器时，针对不同的变压器，选择不同的材料,也要选择不同的结构，这样选择才能更好达到性能要求，更适合终端使用。
(1) 漏电感是变压器中一次绕线与二次绕线的耦合系 数。
数值较小时，构成变压器的绕线的一部分不会有变压作用，而是与Choke Coil有等效成分所产生的。
若一次绕线与二次绕线完全耦合（耦合系数k=l)为理想的变压器时，漏电感数值为零。
但一般变压器的耦合系数多为1以下，因为未完全耦合，所以绕线的一部分才会有电感的功能。
(2)分布电容是指由非电容形态形成的一种分布参数。
带电电缆、变压器对地都有一定的分布电容，而分布电容大小取决于电缆的几何尺寸、电缆的长度和绝缘材料等，它由2个存在压差而又相互绝缘的导体所构成。
1变压器中有漏电感和分布电容一般在变压器中存在不少于2个绕组，由定义可以看出变压器中存在着2个参数，就是漏电感和分布电容。
变压器初级与次级至少各1个绕组,有的变压器初级与次级超过2个绕组以上，因此变压器中就存在了漏电感和分布电容。
高频变压器的分析与计算
5.3高频变压器的分析与计算采用现代电力电子技术的设备，其工作频率都在KHz到几十KHz。
设备中所使用的各种变压器的磁芯一般都选用铁氧体、坡莫合金等适合高频应用的材料而不能使用普通的硅钢片，另外，由于集肤效应的存在，变压器的各绕组多采用多股并绕的方式，这些特点都与工频变压器完全不同。
多种电力电子变换电路都采用高频变压器，但由于电路结构的不同，高频变压器的工作电磁过程也不相同，因此高频变压器的设计方法也各有特点。
研究高频变压器的设计计算方法，不但是开发电力电子产品所必需的，同时也可以加深对电力电子设备工作过程中电磁量变化规律的理解，定量地掌握各电参数之间的关系，因此对更好地使用和维护电力电子设备也有重要的意义。
5.3.1 单端正激式输出变压器的计算图5-8是正激式直流变换器的输出部分，图中电力电子开关S是单向的，与初级绕组Np 串联；次级绕组Ns与整流二极管VD1相串联，将变换后的电能整流后输出给负载；Ni是消磁绕组，将S关断后磁路中储存的剩余电能回馈给电源。
单端正激式电路的输出变压器的工作模式属于电流单方向变化的情况，B-H的运动轨迹在第一象限，与纵轴相交，如图5-5所示。
图5-8 单端正激式变换器的高频变压器对高频变压器的设计内容是，根据工程要求，把电源电压U i、输出功率P O、效率η、工作频率f、占空比D等做为已知条件，再通过选择磁性和导电材料确定最大磁感应强度变化量ΔB m，最后计算出各绕组的匝数、导线截面积或直径、以及磁芯的形状和尺寸。
磁芯的形状和尺寸一般无法专门定做，可在系列产品中选取符合计算结果的磁芯。
一般通过如下步骤进行计算。
1．确定磁芯大小反映磁芯尺寸和形状一般由磁芯窗口面积W 和磁芯截面积S C 的乘积来反映，乘积WS C 越大，说明磁芯体积越大。
一般采用以下经验公式来计算WS C143.1)9.11(fB K P WS m OC η∆= （5.7） 式中ΔB m 为磁感应强度变化量（T ），对于铁氧体磁芯一般为0.15T ；P O 为输出功率（W ）；f 为占波器的工作频率（Hz ）。
变压器的分布电容分析
变压器的分布电容分析开关电源变压器的分布电容 开关变压器初、次级线圈的分布电容，对开关电源性能指标的影响也很重要，它会与变压器线圈的漏感组成振荡回路产生振荡。
当输入脉冲电压的上升或下降率大于振荡波形的上升或下降率的时候，振荡回路就吸收能量，使输入脉冲波形的前、后沿都变差；而当输入脉冲电压的上升或下降率小于振荡波形的上升或下降率的时候，振荡回路就会释放能量，使电路产生振荡。
如果振荡回路的品质因数比较高，电路就会产生寄生振荡，并产生EMI 干扰。
另外，开关电源电压输入回路的滤波电感，其分布电容的大小对EMC 指标的影响非常大，因此在这里也需要对滤波电感线圈的分布电容构成以及原理有充分的理解。
从原理上来说，滤波电感线圈的分布电容与开关变压器线圈的分布电容基本上是没有根本区别的，因此，对变压器线圈分布电容的分析与计算方法，对滤波电感线圈同样有效。
开关变压器初、次级线圈的分布电容与结构有关，因此，要精确计算不同结构的开关变压器初、次级线圈的分布电容难度比较大。
下面我们先以最简单的双层线圈结构的开关变压器为例，计算它们的初级或次级线圈的分布电容。
图2-41是分析计算开关变压器线圈之间分布电容的原理图。
设圆柱形两层线圈之间的距离为d ，高度为h ，平均周长为g。
假定两层线圈之间沿高度的电位差为线性变化，即：Ux=Ua+(Ub-Ua) x/h （2-112）式中：Ux为两层线圈之间沿高度变化的电位差，Ua、Ub 分别为x=0和x=h处对应的电位差。
通常Ua=0 ，或Ua=Ub 。
设两个线圈相对应的两表层间的电场近似均匀分布，即近似平板电容器的电场，那么，根据（2-112）式就可以求得该电场贮存的能量为：式中， Cs变压器初级或次级两层线圈之间的分布电容；U为变压器两层线圈之间的工作电压；Ua、Ub 分别为x=0 和x=h 处对应的电位差。
对于变压器初级或次级仅有两层的线圈，它只有两种接法，如图2-42所示。
在图2-42-a中，Ua=0 ，Ub=U2-U1=U ；在图2-42-b 中，Ua=Ub=(U2-U1)/2=U/2 。
高频变压器分布电容研究综述
高频变压器分布电容研究综述变压器寄生参数、分布参数在高频下对变压器的影响成为制约高频、高磁导率、小体积变压器研究的重要因素，也是该领域研究的重点。
本文对近几年高频变压器分布电容的研究情况进行了总结，首先重点介绍了现有的高频变压器模型，并分析了高频变压器分布电容对电路的影响，最后总结了抑制分布电容的方法。
同时文章指出该领域今后的研究方向：磁导率与寄生参数以及EMI直接之间的关系。
标签：开关电源；高频变压器；分布电容；模型；抑制措施0 引言随着磁性材料以及开关电源技术的不断发展，变压器逐渐呈现出磁导率高、频率高以及体积小的特点[1～2]。
在变压器高频化、小型化的过程中，一些在低频情况下被忽略的问题越来越重要，如漏感、分布电容。
这些寄生参数在高频下的影响越来越显著，甚至可能严重影响开关电源的性能[3～4]。
应用普通的变压器模型无法描述和解释高频下的一些电路现象，研究变压器高频下的等值模型以及寄生参数对电路的影响机理，以寻求抑制寄生参数的影响，成为该领域广泛关注的重点。
近几年，很多学者对高频变压器的寄生参数、分布参数进行了大量的研究。
本文主要从含分布电容的高频变压器模型、分布电容对电路的影响及其抑制措施三个方面的研究情况进行了总结。
1 考虑分布电容的高频变压器模型目前，国内外研究人员在高频变压器建模方面做了大量的研究，提出各种不同的高频变压器的模型。
这些建模方法主要分为三种，第一种是采用数值分析法，该方法适合于变压器设计但.是需要大量的关于变压器几何尺寸、电磁特性信息；第二种方法，根据变压器的静电学的行为对分布电容建模，该方法是根据静电学的特性，将工作在线性状态下的变压器看做一个端口网络，然后根据端口网络特性来求解相关模型参数，因此该方法具有建模简单，容易理解的特点；第三种方法，通过应用集总等效电容来对变压器的分布电容的物理效应进行建模。
应用该方法建立的模型，其模型中参数的物理意义明确，比较适合从工程角度对变压器进行分析。
变压器分布电容对高频高压反激变换器的影响及其抑制措施
的一 些 特殊 现象 ， 必须 采用 同时考 虑 漏感 和分 布
电容 的变压 器模 型 ， 逼 近真 实 情况 。 来 文 献 ［ ］ 出 四种 仅 考 虑 分 布 电 容 时 的变 压 器 ６给 模型 ， 这些 模 型具有 不 同的精 度 ， 用 于开 关 电源 的 适 Ｅ 传 导 分析 ， 不 适 合 于 实 际 电路 分 析 。采 用 有 ＭＩ 并
绕 组 之 间的分 布 电容 。
Ｃｓ ｌ ２
２ 计 及 分 布 电 容 的 变 压 器 模 型
很多 文献 在讨 论变 压器 寄 生参 数对 反激 变换 器 整机 工作 的影 响时 ， 只对 漏感 进 行 了详 细 的讨论 ， 而 忽 略 了分 布 电容 的影 响 ， 在 开 关 频 率 相 对 较 低 情 这 况 下 尚可 接受 ， 随着 开 关 频 率 的 提高 及 输 入 输 出 但 电压 等级 的提高 ， 布 电容 对 整 机 工作 的影 响 程 度 分
数—— 分 布 电容 对 电路 工 作 的 影 响 进行 研 究 ， 讨 探
变压 器漏 感 与分布 电容 的有 效控 制 措施 及合 理 匹配 方案 ， 而 优化 整 机 性 能 。首 先 给 出计 及 漏 感 和 分 从
布 电容 的变压器 模 型 ， 而 给 出 了变 压 器 分 布 电 容 继 对 电路工 作 的影 响 ， 分析 了具体 的工作模 态 ， 从而 归
通过 实验验 证 了文 中分 析 的正确 性及 抑制 方 法的 实用 性 。 关键 词 ： 布 电容 ； 激 变换 器 ；高频 高压 ；斜坡 补偿 分 反
中 图分 类 号 ：Ｔ ４ Ｍ６ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文章 编 号 ：１０ ．０６２０ ）４０ ６．４ ０３３７ （０ ６０ ． ７０ ０
变压器的漏感与分布电容影响分析
变压器的漏感与分布电容影响分析漏感与分布电容对输出波形的影响开关电源变压器一般可以等效成图2-43所示电路。
在图2-43中，Ls为漏感，也可称为分布电感，Cs为分布电容，为励磁电感，R为等效负载电阻。
其中分布电容Cs还应该包括次级线圈等效到初级线圈一侧的分布电容，即次级线圈的分布电容也可以等效到初级线圈回路中。
图2－43 开关电源变压器等效电路设次级线圈的分布电容为C2，等效到初级线圈后的分布电容为C1，则有下面关系式：上式中，Wc2为次级线圈分布电容C2存储的能量，Wc1为C2等效到初级线圈后的分布电容C1存储的能量；U1、U2分别为初、次级线圈的电压，U2 = nU1，n = N2/N1为变压比，N1 、N2分别为初、次级线圈的匝数。
由此可以求得C1为：C1 = n2C2 （2-121）（2-120）式不但可以用于对初、次级线圈分布电容等效电路的换算，同样可以用于对初、次级线圈电路中其它电容等效电路的换算。
所以，C2亦可以是次级线圈电路中的任意电容，C1为C2等效到初级线圈电路中的电容。
由此可以求得图2-43中，变压器的总分布电容Cs为：Cs = Cs1 + C1 = Cs1 +n2C2 （2-122）(2-122)式中，Cs为变压器的总分布电容，Cs1为变压器初级线圈的分布电容；C1为次级线圈电路中总电容C2（包括分布电容与电路中的电容）等效到初级线圈电路中的电容；n = N2/N1为变压比。
图2-43开关变压器的等效电路与一般变压器的等效电路，虽然看起来基本没有区别，但开关变压器的等效电路一般是不能用稳态电路进行分析的；即：图2-43中的等效负载电阻不是一个固定参数，它会随着开关电源的工作状态不断改变。
例如，在反激式开关电源中，当开关管导通时，开关变压器是没有功率输出的，即负载电阻R等于无限大；而对于正激式开关电源，当开关管导通时，开关变压器是有功率输出的，即负载电阻R既不等于无限大，也不等于0 。
多次级高压变压器的分布电容
多次级高压变压器的分布电容
引言
高压变压器的分布参数主要是漏感和分布电容，在高压变压器应用中单次级变压器的分布电容很大，严重影响了电路的工作性能。
为了减小分布电容，将单次级绕组分段绕制后再串联，后接整流和滤波电路。
如果分段后变比依旧很大，那幺在次级匝数依然很多的情况下，分布电容依然较大。
当分布电容不为所用时，只有想方设法减小它。
本文通过传统绕线和PCB迭绕两种工艺的比较，并采用谐振法测得谐振频率及通过计算得到分布电容，最后以实测波形说明分布电容对电路性能的影响。
1 分布电容产生机理
在高压变压器中，分布电容由匝间分布电容和层间分布电容构成。
任何。
变压器电容的作用和用途_理论说明以及概述
变压器电容的作用和用途理论说明以及概述1. 引言1.1 概述在电力传输和分配系统中，变压器是一种关键的电气设备。
它们用于提高或降低交流电压，并且在各个领域广泛应用。
然而，变压器在运行过程中会产生无效功率和谐波，从而影响其性能和效率。
为了解决这些问题，变压器电容被引入以改善其工作条件。
1.2 文章结构本文将探讨变压器电容的作用和用途，并深入阐述其理论原理及重要性。
接下来将讨论变压器电容在不同领域中的具体应用案例，并介绍选择和设计变压器电容参数的原则。
最后，我们将总结变压器电容的作用和展望未来发展趋势。
1.3 目的本文的目的是提供读者对变压器电容的全面理解，包括其作用、用途以及具体应用案例。
同时，我们还将介绍如何正确选择和设计变压器电容参数，以确保最佳性能和可靠性。
通过阅读本文，读者将能够更好地了解并应用变压器电容技术。
2. 变压器电容的作用和用途2.1 理论说明变压器电容是指在变压器中使用的电容装置。
它起到存储和释放能量的作用，在提高变压器效率和稳定输出的同时，还能保护变压器免受过电流、瞬态电流和其他故障引起的损坏。
2.2 概述变压器电容通常是由两个或多个导体之间介质形成的，主要由金属箔和绝缘材料构成。
根据其结构和类型的不同，可以分为油浸型电容、干型电容、有机金属串联补偿型电容等。
2.3 重要性变压器电容在变压器中具有重要作用：- 提高功率因数: 在工业领域尤其重要，通过调节电流与电压相位差来改善系统功率因数。
优化功率因数可减少无功功率消耗，提高电力系统效率。
- 平衡负载: 变压器经常会面临非线性负载和不平衡负载的情况。
使用合适的变压器电容可以使得正序和负序组分在变换比例时均匀分布。
- 抑制电磁干扰: 变压器电容可以降低变压器内部的高频噪声和谐波，提供良好的电磁兼容性。
- 保护变压器: 变压器电容可以吸收过电流、瞬态电流和其他故障引起的能量冲击，保护变压器不受损坏。
因此，合理选择和应用变压器电容可以提高变压器效率、保护设备并改善系统的稳定性与可靠性。
高频变压器绕组绕制方式与分布电容大小分析与计算
⾼频变压器绕组绕制⽅式与分布电容⼤⼩分析与计算 随着开关变换器⾼频化，变压器分布电容对电流波形影响越来越明显，由于电容电压不能突变，模态转换时，电容等效为电压源释放电能产⽣尖峰电流。
以下是变压器绕组层间常见的四种绕制⽅法。
下⾯以实际的模型，推导计算C型与Z型绕法分布电容的⼤⼩。
规定沿绕组⾼度⽅向由底端向顶端为ｙ⽅向，初级侧绕组底端电位差为Ｕa，顶端电位差为Ｕb，单层绕组的长度为h，两绕组之间的距离为m。
假设绕组均匀分布，则沿着绕组⾼度⽅向的电位线性变化。
若每⼀层绕组两端压差为Ｕ,则C型绕法任意⾼度ｙ的电位差为： 根据电场能量的密度的定义： 可得，电场能量为： 其中：MLT为绕组平均周长 电场能量等效为: 解得： 同理：根据Z型绕法U(y)=U,为⼀个常数，可以得到等效的原边电容为： 以下是变压器绕组间常见的绕制⽅法： 初级侧绕组与次级侧绕组层间电容的分析不涉及绕组连接处绕制⽅式的问题，因此可以以平⾏板电容器为模型进⾏类⽐[2]。
式中：d：绝缘层厚度 S：两极板正对有效⾯积 h：绕组⾼度 下图左边为⼀般绕制⽅法的，右图为三明治⽅法绕制。
由于三明治绕制⽅法，Ns绕组两边都与Np绕组接触，所以，平⾏板电容正对⾯⾯积S较⼤。
但由于电压分布的原因，分布带内容不是严格的两倍关系。
故三明治绕制绕组间分布电容⼤于⼀般绕制⽅法。
下图为不同绕组布局，分布电容实验数据[1]。
验证了上⽂理论分析。
结论： 1、因为C型层间电压差数学关系，C型绕制分布电容⽐Z型绕制⼤。
2、将线圈匝数分为相等的n等分，相邻匝间的电压差为原来的1/n。
3、累进式绕法减⼩绕组分布电容的效果最佳参考⽂献： [1] 赵志英等.⾼频变压器分布电容的影响因素分析[J].中国电机⼯程学报，2008，28(9)：55-60 [2] 杨欢等.⾼频变压器分布电容的影响因素分析[J].⼭西⼤学学报，2019，42(3):576-583。
分布电容的产生和影响
分布电容的产生和影响摘要：在电感线圈和地间、匝和匝之间都会有分布电容的存在，它的产生和存在会给线圈品质因数、总损耗电阻等带来明显的变化。
而在变压器中，分布电容则存在于初次、次级之间，它会通过变压器来耦合，这就直接对变压器的高频隔离性能，造成了影响。
基于上述种种情况的产生，本文将针对分布电容的产生和影响，进行详细的阐述与探究。
关键词：分布电容；产生；影响前言：分布电容的产生除了会对电感线圈、变压器等造成影响之外，对于电容式油量传感器输出变压器的影响，也是十分显著的。
电容式油量传感器的输出变压器层间分布电容，会直接影响音频信号其抗电磁干扰能力的高频，并使信号其衰减，进而就会使整个频带内的音频信号，出现不均匀传输的情况。
由此也就能够看出分布电容产生，所造成的影响。
1分布电容的产生分布电容的产生、存在位置，是在两个存在电压差，但是这二者之间又相互绝缘的导体之间。
而分布电容本身所指的是由非电容形态形成的一种分布参数。
由此也就能够得出，“分布电容”是在任意电路中存在的，需要进行区分的，仅仅是分布电容大小的问题[1]。
一旦处于高频率的情况中，分布电容所产生的影响，就需要相关工作人员，进行重点的关注，尤其是在精密仪器的运转、高频电路的运行中，需要特备特别注重相应控制措施的采取与利用，这样才能够有效降低因分布电容而造成的影响。
其中，需要重点关注的是，分布电容的大小由电缆的绝缘材料、长度尺寸等决定。
例如，在两根传输线间，每根都被空气介质隔绝了与地的连接，因此，也就有电容的产生和存在。
2分布电容的产生的影响分析2.1交流电机中分布电容的影响电机本身具备价格低廉、结构简单、环境适应能力强等优势，在工业生产的应用中，十分广泛。
而在变频技术得到充分利用之后，逆变器的电力电子器件，在高速开通与关断的过程中，所产生谐波电压频率，在PWM变频器的倍数频率、载波频率附近，是比工频频率（50Hz）要大出许多的。
而这部分谐波电压的产生，就会和电机分布电容之间，有回路的构成。
高压线路分布电容措施
高压线路分布电容措施
高压线路分布电容措施
一、总体原则
1、为了提高系统电网效率，减少系统功耗损失，提高系统频率，在系统分布式电容线路上宜规划和选择适当的调压措施、节能协调控制设备及电容器的组合进行调压，以达到减少系统损耗，提高系统频率的目的。
2、选用电容器时，应根据不同的线路电压等级，选用不同电容器容量的电容器，电容器的连接模式应根据本线路需要进行选择，容量的大小应根据系统画参数进行算法进行确定，容量选择应根据系统结构方案进行确定。
二、规划措施
1、按既有线路导线组合进行配置
采用装置进行控制，按既有线路导线组合进行配置，根据负荷变化情况，实现精确的调压控制。
2、并联多个电容器
将多个电容器组成并联电路，使电容器组内充放电均衡，减少每台电容器的充放电频率，节省维护成本。
3、采用智能电容器控制装置
根据系统技术要求，采用智能型电容器控制装置，根据变压器的一次侧负荷变化，对电容器进行预测，并把电容器的变化当作调压控制的基础参数。
4、采用电力放大器控制电容器
采用电力放大器控制电容器，在不同电压等级的变电站，可以采用多个电容器进行控制，实现精确的调压控制。
5、利用电容装置改善线路电气性能
为改善高压线路的电气性能，可以采用大容量的电容器、减少系统的有功损耗，提高线路的稳定性。
精讲变压器的“寄生参数”——漏感与分布电容
精讲变压器的“寄生参数”——漏感与分布电容
本文主要为大家讲解一下变压器中的两个寄生参数，漏感与分布电容。
从定义到产生的原因，以及危害等多方面进行讲解。
大家好好学习吧！下面
先来介绍一下漏感的相关知识。
漏感的定义
漏感是电机初次级在耦合的过程中漏掉的那一部份磁通
变压器的漏感应该是线圈所产生的磁力线不能都通过次级线圈,因此产生漏
磁的电感称为漏感。
漏感产生的原因
漏感的产生是由于某些初级（次级）磁通没有通过磁芯耦合到次级（初级），而是通过空气闭合返回到初级（次级）。
导线的电导率大约为空气电导率的109倍，而变压器用的铁氧体磁芯材料
的磁导率大约只有空气磁导率的104倍。
因此磁通在通过铁氧体磁芯构成的
磁路时，就会有一部分漏入空气，在空气中形成闭合磁路，从而产生漏磁。
而且随着工作频率的提高，所使用的铁氧体磁芯材料的磁导率会降低。
因此
在高频下，这种现象更为明显。
漏感的危害 
漏感是开关变压器的一项重要指标，对开关电源性能指标的影响很大，漏
感的存在，当开关器件截止瞬间会产生反电动势，容易把开关器件过压击穿；漏感还可以与电路中的分布电容以及变压器线圈的分布电容组成振荡回路，
使电路产生振荡并向外辐射电磁能量，造成电磁干扰。
影响漏感的因素 
对于固定的已经制作好的变压器，漏感与以下几个因素有关：。
高频变压器分布电容的影响因素分析
第28卷第9期中国电机工程学报V ol.28 No.9 Mar.25, 20082008年3月25日 Proceedings of the CSEE ©2008 Chin.Soc.for Elec.Eng. 55 文章编号：0258-8013 (2008) 09-0055-06 中图分类号：TM461 文献标识码：A 学科分类号：470⋅40高频变压器分布电容的影响因素分析赵志英，龚春英，秦海鸿(航空电源航空科技重点实验室(南京航空航天大学)，江苏省南京市 210016)Effect Factors on Stray Capacitances in High Frequency TransformersZHAO Zhi-ying, GONG Chun-ying, QIN Hai-hong(Aero-Power Science-Technology Center(Nanjing University of Aeronautics and Astronautics), Nanjing 210016, Jiangsu Province, China)ABSTRACT: High-frequency operation of flyback converter shows that parasitic components associated with power transformer have great influences on the behavior of the converter. Leakage inductance and stray capacitance are two major parasitic components. But stray capacitance is seldom being considered in transformer design. A relative simplified transformer model for convenience in the engineering analysis was given after comparison of existing models. Then for high input voltage and low output voltage application, effects of parasitic winding capacitance on the operations of high-voltage, high-frequency flyback converter were analyzed and the influence of the way of winding strategy on winding capacitance was studied. At last, some experimental results were given, which verified the correctness of analysis and practicability of proposed suppression method.KEY WORDS: power electronics; stray capacitance; flyback converter; transformer; high-frequency high-voltage摘要：反激变换器的高频运行表明功率变压器寄生参数对变换器的性能影响很大。
高频变压器分布参数分析
频 变 压 器数 学模 型及 各 类 分 布 电 容 的 理论 计 算 方 法 。并 分析 了不 同绕 制 方 法和 空 间布 局 对 高 频 变 压 器 分 布 电容 的
影响 ． 最 后 通 过 实验 验 证 了理 论 分 析 的 正 确 性 。
关键词 ： 单 端 反 激 电源 ； 高频 变压 器 ； 绕 组 分 布 电容 ： 绕组 间分 布 电 容 中 图分 类 号 ： Ｔ Ｍ４ ３ ３ 文献标志码 ： Ａ 文章 编 号 ： ２ ０ ９ ５ — ２ ８ ０ ５ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ６ — ０ ０ ８ ９ — ０ ６
析， 给 出 了绕 组 分 布 电容 和绕 组 问 分 布 电容 的计 算 方法 ， 并 对 高 频 变压 器 不 同绕 法 及 绕组 布 局对 分 布
电容 的影 响进 行 了研究 ， 最 后进 行 了实 验验 证 。
收稿 Ｅ ｔ 期： ２ ０ １ ３ — ０ ８ — ２ ７
作者简介 ： 李豹（ １ ９ ８ ７ 一） ， 男， 硕士 ， 研究方 向为 电机及其控制 。 张 ￣（ １ ９ ７ ９ 一） ， 男， 博 士研究 生 ， 研 究方 向为 电机及 其控
引 言
１ 高频变压器模型
单端 反 激 电源具 有 结 构简 单 、调压 范 围宽 、 输 入 输 出隔离 、 易 于实 现 多路 输 出等优 点 ． 特别 适 合 作 为 电动 汽 车用 电机 控制 器 的辅 助 电源 。高频 变压 器 作 为 单端 反 激 电源 的核 心部 件 ， 直 接 影 响着 系统 的整 机 性 能 。 目前单 端 反 激 电源 呈 现 出小 型 化 、 高 频率 、 高 功 率 密 度 的 发 展趋 势 ． 这 对 高 频 变 压 器 设 计 中分 布参 数 的影 响尤 为 突 出嗍 。分 布 参 数 主要 指 漏 感 和分 布 电容 ［ ９ ］ 。 高频 变 压 器 开关 管关 断 过 程 中
高频变压器分布电容的影响因素分析
高频变压器分布电容的影响因素分析一、本文概述随着电力电子技术的不断发展，高频变压器在电力系统中扮演着越来越重要的角色。
然而，高频变压器在运行时，其分布电容会对电路性能产生显著影响，从而影响整个系统的稳定性和效率。
因此，对高频变压器分布电容的影响因素的分析显得尤为重要。
本文旨在探讨高频变压器分布电容的主要影响因素，包括材料特性、结构设计和制造工艺等方面，以期为提高高频变压器性能提供理论支持和实践指导。
本文首先介绍了高频变压器分布电容的基本概念及其在系统中的作用，为后续的分析奠定了基础。
接着，从材料特性角度出发，详细分析了绝缘材料、导电材料等对分布电容的影响。
然后，结合结构设计，探讨了绕组排列、绝缘结构等因素对分布电容的影响机制。
本文还深入研究了制造工艺对分布电容的影响，包括绕组制作、绝缘处理等工艺环节。
通过对高频变压器分布电容影响因素的全面分析，本文旨在为高频变压器的优化设计和制造提供理论支持，从而提高电力系统的稳定性和效率。
本文也为相关领域的研究人员和技术人员提供了有价值的参考和借鉴。
二、高频变压器分布电容的基本理论在高频变压器的设计与运行中，分布电容是一个关键参数，它直接影响着变压器的性能和工作效率。
理解高频变压器分布电容的基本理论，对于优化变压器设计、提高运行稳定性、降低能量损耗等方面都具有重要意义。
分布电容是指在高频变压器中，由于绕组之间、绕组与铁芯之间、绕组与地之间等存在的电场效应而产生的电容。
这些电容的存在会导致变压器在高频工作时产生漏电电流、降低变压器的效率，甚至可能引发谐振等问题。
高频变压器分布电容的大小受多种因素影响。
绕组的几何形状和尺寸是影响分布电容的关键因素。
绕组的长度、宽度、厚度以及绕组之间的间距等都会直接影响电容的大小。
绕组的绝缘材料和绝缘结构也会对分布电容产生影响。
绝缘材料的介电常数、厚度、均匀性等因素都会影响电容的大小和稳定性。
变压器的工作环境温度、工作频率以及磁通密度等因素也会对分布电容产生影响。
高压线路分布电容措施
高压线路分布电容措施，如何确保电力安全？
高压线路是电力系统中的重要组成部分，其长期运行可能会产生
分布电容效应，从而导致谐振、电压暴涨等问题，对电力系统带来潜
在隐患。
为确保电力系统的稳定运行和安全，需要采取一定的措施对
分布电容进行控制。
第一步，控制高压线路的电气参数。
尽可能降低高压线路的谐振
频率，采用合理的线型和截面，减小线路的电容值。
另外，控制线路
的过电压、电压调节等参数，使得线路运行在稳定的电气环境中。
第二步，采用合理的绝缘措施。
高压线路的绝缘措施可以有效避
免分布电容对线路的影响。
普通的绝缘材料可能会产生渗透电流，从
而使得分布电容效应变得更严重。
在高压线路的绝缘过程中，需要采
用合适的绝缘材料并控制绝缘层的厚度和结构，以提高线路的绝缘性
能。
第三步，采用主动消除措施。
采用主动消除措施可以有效地抑制
分布电容效应，使得线路运行更加稳定。
具体方法包括改变线路的结
构、增加间隔距离、安装消弧线圈等。
这些措施可以有效地改善线路
的电气环境，从而降低分布电容效应的影响。
总之，分布电容效应对电力系统的影响是不可忽视的，需要采取
一系列的措施对其进行控制。
通过控制线路的电气参数、采用合理的
绝缘措施和采用主动消除措施，可以有效抑制分布电容效应，确保高
压线路的安全运行。
分布电容对高频高压变压器性能的影响及其控制措施
关 键 词 ：高 频 高 压 变 压 器 ； 间分 布 电容 ； 间 分 布 电容 ； 组 结 构 ； 缘 水 平 ； 感 匝 层 绕 绝 漏
中 图分 类 号 ： ＴＭ８ ２ＴＭ４ ２ ３； ０
文献标识码 ： Ａ
Ｉ ｆ ｅ ｃ ｆ ｓｒｂ ｔｄ Ｃａ ａ ｉ ｒ ｎ Ｈｉ ｈ Ｆｒ ｑ ｅ ｃ ｇ — ｌ ｇ ｎ ｌ ｎ ｅ ｏ ｔｉ ｕ ｅ ｐ ｃｔ ｓｏ ｇ － ｅ ｕ ｎ ｙ Ｈｉｈ Ｖｏｔ ｅ ｕ Ｄｉ ｏ ａ
Ｔｈ ｉｔｉ ｕ ｅ ａ ａ ｉ ｒ ｃ ｅ ｓ ｈ ｏ ｓ ｏ ｒ ｎ ｆ ｒ ｅ ，ａ ｄ ｄ ｃ ｅ ｓ ｈ ｏ ｒ ｆｃ ｏ ｎ ｆｉｉｎ ｙ ｏ ｈ ｏ ｖ ｒｅ ｓ ｅ ｄ ｓ ｒ ｔ ｄ ｃ ｐ ｃ ｔ ｓｉ ｒ ａ ｅ ｔ ｅ ｌｓ ｆｔ ａ ｓ ｏ ｂ ｏ ｎ ｍ ｒ ｎ ｅ ｒ ａ ｅ ｔ ｅ ｐ ｗｅ ａ ｔ ｒａ ｄ ｅ ｆ ｅ ｃ ｆｔ ｅｃ ｎ ｅ ｔ ｒ ． ｃ Ｔｈ ｓｐ ｐ ｒ ａ ａ ｙ ｅ ｎ ｌ ｅ ｃ ｎ ｔ ｅｖ ｌａ ｅ ｄ ｓ ｒｂ ｔ ｎ ａ ｄ ｒ ｌ ｂ ｌ ｙ ｏ ｉ ｈ ｆ ｅ ｕ ｎ ｙ ｈｇ ｗ ｏ ｔ ｇ ｒ ｎ ｆ ｒ ｅ ｓ ｂ ｈ ｉ ａ ｅ ｎ ｌｓ ｓ ｉ ｆ ｎ ｅｏ ｈ ｏ ｔｇ ｉｔｉ ｕ ｉ ｎ ｅ ｉ ｉ ｔ ｆｈ ｇ －ｒ ｑ ｅ ｃ ｉ ｈ ｕ ｏ ａ ｉ ｌ ｅ ｔａ ｓｏ ａ ｍ ｒ ｙ ｔ ｅ ｍａ ｎ ｔ ｄ ｆｔ ｅ ｔａ ｓｏ ｅ ￣ ｉ ｔ ｒｔ ｒ ｉｔ ｉ ｕ ｅ ａ ａ ｉ ｒ ａ ｄ ｉ ｔ ￣ｌｙ ｒ ｄ ｓ ｒｂ ｔ ｄ ｃ ｐ ｃ ｔ ｒ Ａｎ ｈ ａ ｅ ｏ ｎ ｓ ｇ ｉｕ ｅｏ ｈ ｒ ｎ ｆ ｒ ｒ ｎ ｅ －ｕ ｎ ｄ ｓｒｂ ｔ ｄ ｃ ｐ ｃｔ ｎ ｎ ｅ ａ ｅ ｉｔｉ ｕ ｅ ａ ａ ｉ ． ｍ ｏ ｏ ｄ ｔ ｅ ｐ ｐ ｒ ｐ ｉ ｔ
高频变压器分布电容影响因素研究
高频变压器分布电容影响因素研究发表时间：2017-12-25T10:36:10.893Z 来源：《电力设备》2017年第24期作者：张少磊淮永亮苏晓敏[导读] 摘要：高频高压变压器的微小分布电容对变压器的性能和带有变压器的高频高压电源的性能有着重要影响,分布电容会加大变压器的损耗,降低了变换器的功率因数和效率。
（陕西长岭迈腾电子有限公司陕西宝鸡 721001）摘要：高频高压变压器的微小分布电容对变压器的性能和带有变压器的高频高压电源的性能有着重要影响,分布电容会加大变压器的损耗,降低了变换器的功率因数和效率。
文中分析了高频高压变压器匝间电容和层间电容的大小对高频高压变压器的电压分布和可靠性的影响,指出减小层间分布电容和降低单层电压对变压器的可靠运行的重要意义。
通过对不同绕组结构型式下的层间分布电容大小的分析和比较,指出采用“Z”型绕法和“∠”型绕法能够进一步减小高频高压变压器的层间分布电容,同时降低了变压器的绝缘要求,大幅改善高频高压变压器的电压分布,提高了变压器的绝缘耐压水平和可靠性。
关键词：高频变压器；分布电容；影响因素 1高频高压变压器分布电容的存在在同容量的高频变压器和工频变压器中,由于高频变压器的匝数远小于工频变压器,其分布电容比工频变压器分布电容要大得多;由于高频变压器工作频率较工频变压器高出许多倍,因此高频变压器由分布电容形成的容纳将远远小于工频变压器的容纳,这对高频高压电源的特性和运行十分不利。
因此,高频变压器的分布电容是不能被忽略的。
故高频工作时变压器等效模型就不能采用工频时等效模型(其模型忽略了分布电容)。
对于高频升压变压器为减小变压器体积,减少漏抗,往往采用高导磁率铁磁材料,因此,变压器原边匝数相对较少,且通常为单层,原边匝间距离较大,故原边分布电容往往可以忽略。
同时,为消除变压器原边和副边电容耦合而产生电磁干扰,高频高压变压器还设有屏蔽绕组,由于屏蔽层的存在,大大减小了原副边耦合电容,其影响可以忽略。
变压器的分布电容
变压器绕制工艺之变压器分布电容变压器绕组绕在磁芯骨架上，特别是饶组的层数较多时，不可避免的会产生分布电容，由于变压器工作在高频状态下，那么这些分布电容对变压器的工作状态将产生非常大的影响，如引起波形产生振荡，EMC变差，变压器发热等。
所以，我们很有必要对变压器的分布电容狠狠的研究一把，下面我们就对这个分布电容来展开讨论。
分布电容既然有危害，那么我们就要设法减小这个分布电容的影响，首先我们来分析下分布电容的组成。
变压器的分布电容主要分为4个部分：绕组匝间电容，层间电容，绕组电容，杂散电容，下面我们来分别介绍。
首先讲讲绕组匝间电容我们知道电容的基本构成就是两块极板，当两块极板加上适当的电压时，极板之间就会产生电场，并储存电荷。
那么，我们是否可以把变压器相邻两个绕组看成连个极板呢答案是可以的，这个电容就是绕组匝间电容。
以变压器初级绕组为例，当直流母线电压加在绕组两端时，各绕组将平均分配电压，每匝电压为 Vbus/N，也就是说每匝之间的电压差也是Vbus/N。
当初级MOS管开关时，此电压差将对这个匝间电容反复的充放电，特别是大功率电源，由于初级匝数少，每匝分配的电压高，那么这个影响就更严重。
但总的来说，匝间电容的影响相对于其他的分布电容来说，几乎可以忽略。
要减小这个电容的影响，我们可以从电容的定义式中找到答案：C=εS/4πkd其中 C:绕组匝间电容量ε：介电常数，由两极板之间介质决定S：极板正对面积k：静电力常量d：极板间的距离从上式我们可以看出，可以选用介电常数较低的漆包线来减小匝间电容，也可以增大绕组的距离来减小匝间电容，如采用三重绝缘线。
接下来我们来看看看绕组的层间电容，这里的层间电容指的是每个单独绕组各层之间的电容。
我们知道，在计算变压器时，一般会出现单个绕组需要绕2层或2层以上，那么此时的每2层之间都会形成一个电场，即会产生一个等效电容效应，我们把这个电容称为层间电容。
如下图：电容C就是层间电容层间电容是变压器的分布电容中对电路影响最重要的因素，因为这个电容会跟漏感在MOSFET开通于关闭的时候，产生振荡，从而加大MOSFET与次级Diode的电压应力，使EMC 变差。
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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
（Xi’an 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。
3 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=50μs，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。
4 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BUCK调压电路开关损耗较大。
?
（c）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，这比设计值10A大了一倍。
输出一万伏直流电压加在200K电阻负载上消耗500W 功率没有问题，变压器副边高压滤波整流模块亦没有发热现象。
测量变压器原边输入电流峰值为19A左右，远超过设计值。
说明问题出在变压器上。
对该1：100变压器进行空载试验，输入20KHz交流，发现空载电流非常大，且电流超前电压90度，似乎该变压器带了一个电容负载。
5 分布电容的测量及仿真验证
考虑到前述的高频变压器绕组分布参数模型，建立图4所示的高频变压器模型。
(a)高频变压器模型
(b)高频变压器简化模型
图4 高频变压器分布参数模型及简化
其中L1，L2分别为原边和副边的漏电感；C1为原边绕组等效分布电容，C2为副边绕组等效分布电容；R1，R2分别为原边和副边绕组的电阻；Tx为没有分布参数的理想铁氧体铁心变压器。
考虑到副边电流很小，R2，L2可忽略不计。
而原边只有几匝，R1亦忽略不计。
再将C2折算到原边后得到图4a的简化模型(图4b)。
考虑到副边匝数是原边匝数的100倍，且绕制工艺一样，可以得到。
将C2折算至原边后,有：
将图4b虚线框内的型双端口网络等值为T型双端口网络（图5a）。
又由于Tx励磁电抗很大，励磁电流忽略不计，空载时图5a可等效为图5b。
(a) T型双端口网络
(b) 空载等效电路
图5 分布参数模型的等效简化
图5b中串联阻抗，因为<<1，所以。
给图5b端口加上20KHz正弦激励，测量输入电压和电流，可算出：
，
把此分布电容并联到变压器副边端口，用Pspice仿真软件进行仿真。
其结果(图6a)与不考虑分布电容的仿真结果(图6b)进行比较可以看出：主谐振电流分别为峰值20A和10A左右，分别与实验和理论值相符合。
说明上述分布模型以及分布电容的计算是比较准确的。
（a）考虑分布电容的仿真波形
（b）未考虑分布电容的仿真波形
图6 仿真波形（依次为：输出电压，
开关管压降，主谐振电流）
6 分布电容解决方案
解决该分布电容对系统的不利影响，可从两方面着手：1.利用 2.补偿。
考虑到主电路正好需要与该主变压器原边端口并联一个0.2uF的电容，而由以上分析可知分布电容折合到原边相当于在原边并联了一个1uF左右的电容，因此可去掉原电路中0.2uF的电容，利用1uF的分布电容代替。
然而1uF电容比期望的0.2uF大得多，因此需要进一步采取措施减小分布电容。
这可以从两个途径来着手。
一是改进变压器的绕制工艺，一是用外部并联电感进行补偿。
在多次改进工艺效果不明显的情况下，采用第二种方法。
下面就补偿法详细介绍。
在图5a虚线框左端口并联电感L*，得到电路图7a。
(a)加电感补偿后的电路
（b）a图虚框内的T型等值电路
（c） b图虚框内的等效简化电路
图7 电感补偿电路的分析简化
图7a虚线框内的型双端口网络可以等效为图7b虚线框内的T型双端口网
络。
其中：（式1），。
现令
C*=0.2uF，得L*=0.08mH，再将L*代入式1，并考虑到L1和C2’数量级都是
，Z1相当于是一个相当大的电容，对于20KHz来说Z1相当于短路。
因此，可得到图7c的简化等效电路。
从图7c可以明显的看出，经过L*补偿以后，原来的变压器相当于漏感加大了一倍，并在原边并联了一个0.2uF的电容，正好符合主谐振电路的参数要求。
当然也可以在变压器副边并联补偿电感，但考虑到副边电压非常高，电感体积很大以及制作调试困难而不予采用。
7 实验验证
（a）开关管电压与谐振电感电流波形
(b) 谐振电容C2电压
(c) 输出负载部分电压
图8 用电感补偿分布电容后的实验波形
实验中实际并联电感0.06mH,与分析值差0.02mH，这主要是由测量和对模型的简化造成的误差，但数据基本正确，仍有很好的指导意义。
从以上波形可以看出主谐振电流减小到10A左右。
主谐振电感几乎不再发热，电路能够持续稳定工作。
8 结论
高频高压变压器分布电容不容忽视。
通过利用和补偿两种方法的综合运用能够较好地解决这个问题。
利用及解决好分布参数问题对设计及制作高频高压变压器有重要的理论及实用价值。
参考文献：
[1] 邵学飞，李威强，浅析高频变压器分布参数的变化趋势，电力电子技术，1995(1)：44~46
[2] 张占松，蔡宣三，>/bbs/index.asp?boardid=10>开关电源的原理与设计，北京：电子工业出版社，1998.
[3] 蔡宣三等，高频功率电子学，北京：科学出版社，1993。