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变压器等效模型参数设置

1 变压器参数

工程师在进行电源设计与分析时,很多场合都需要用到变压器,工频系统或者高频系统,变压器参数往往都影响系统正确设计,而变压器参数也往往在系统中起到一定的作用,特别是一些高频变压器,其替代了原来电感的部分参数。

我们在仿真分析这类系统时,就需要正确的设置变压器参数以达到实际设计的参数,这样仿真分析的结果才能更好吻合实际设计的结果,数据分析才有意义。

2 变压器等效模型

学过变压知识,我们很容易得到变压器的等效模型如下图所示:

其中R1,L1为原边等效电阻与漏感,L2、R2、L3、R3为副边等效电阻与漏感等,Lm与Rm为励磁电感与电阻。

变压器有两种参数输入模型,标幺型与实际数值型,如图下所示

单相标幺变压器模型

三相标幺变压器模型

单相实参变压器模型

三相实参变压器模型

3 变压器模型选取

工频变压器:选取标幺值设定变压器参数,比如对于工频电力变压器,容量为630kVA,频率50Hz,短路阻抗8%,则需要将短路阻抗/2分布到原副边。标幺后变压器就无法影响原副边参数的等效转换了。励磁电感电阻参数对系统影响就可以忽略。如下图所示

这样参数很容易从变压器厂家得到,对能量传输的影响可以预估,带载能够得到相对准确的能量传递模型。

高频变压器:高频变压器需要评估变压器等效漏感,有的甚至还需评估励磁电感,比如 LLC谐振回路,甚至直接使用变压器代替了系统的L。因为频率比较高,要滤波系统需要的电感量也较小,因此高频变压器漏感就起到应有的作用。比如我们设计LLC参数如下图

实际系统需要设计高频变压器进行升降压输出,我们需要设计高频变压器同时代替两个电感作用,得出

则高频变压器参数设置为

我们选取的为实际参数输入,包括励磁电感都用实际值代替。仿真主要得到的时变比与实际原副边的电感量与励磁电感,此时输入功率和频率就不重要了。

4 总结

仿真系统为工频时,可以使用标幺设定变压器参数,高频系统时可以使用实际参数输入参数。高频变压器的等效参数往往不能忽略,会影响实际输出效果,设计中高频变压器往往与实际系统息息相关,是电源设计中一个重要的环节。

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