高频高压变压器等效电路模型参数提取方法研究

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高频高压变压器作为高压开关电源中实现电压变换和能量传输的重要器件，广泛应用于工业和国防领域，明确其等效电路模型中的各参数值，对于开关电源的设计和分析都有重要意义。对于工作在高频下的变压器，其漏感和分布电容等参数对其工作状态影响明显，因此需要更加精确的变压器等效电路模型。然而，更为精确的电路模型中必然含有更多的动态元件(电感或电容)，而一般的电桥或阻抗测试仪只能解析二阶电路，采用工程上常用的“某级短路测得另一级漏感，某级开路测得另一级自感”方法测量时，将高阶电路强行用二阶电路拟合，所得变压器模型精确性不高。

这里提出了一种通过初次级绕组不同状态下的谐振点来提取变压器等效电路中各参数的方法，测量结果更为精确。

1  变压器等效电路模型拓扑结构及阻抗特性

本研究所针对某U型高频高压变压器如图1所示，初级40匝，次级4500匝，由于初次级绕组不在同一骨架上，初次级间分布电容C₁₂很小，可以忽略。

采用安捷伦4294A阻抗分析仪测量初级开路、短路，次级开路、短路时另一级的幅频特性曲线，结果如图2所示。

2  基于阻抗曲线谐振点提取模型参数

通过列写KCL及KVL方程，求解初次级不同状态下的阻抗Z，令Z表达式分子等于零，可得串联谐振方程，令Z表达式分母等于零，可得并联谐振方程，求解结果如表1所示。

通过联立以上不同状态下的6个谐振方程，代入测得的谐振频率，可求解得到L_s1、L_m1、L_s2、L_m2、C₁、C₂共6个未知参数。初次级电阻R₁及R₂可通过数字多用表直接测量得到，变比N=N₂/N₁。最终计算得到该变压器等效电路模型中各个参数：L_s1=188.97 μH，L_m1=522.38 μH，C₁=7.90 pF，L_s2=0.945 H，L_m2=5.94 H，C₂=7.32 pF。通过计算可以得到，初级电感L₁=711.35 μH，次级电感L₂=6.88 H，互感M=55.69 mH，耦合系数K=0.769。

3  模型的验证