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《铁道科学技术名词》第一版。
1997年经全国科学技术名词审定委员会审定发布。
阻抗乘以变压器变比的平方得到匹配的阻抗。
一种单变压器双LLC谐振型变换器
文中提出了一种单变压器结构双LLC网络谐振型变换器。该拓扑实现了Mosfet零电压导通(ZVS),整流二极管零电流关断(ZCS),低整流二极管电压应力以及宽范围调压,变压器两个原边绕组同时工作。这种工作模式能够有效地均分励磁电流,降低变压器的设计要求,减小了变压器的尺寸,同时还能减小原边绕组的有效电流,从而减少变压器的铜损。两个串联LLC谐振网络互差半个开关周期工作。输出侧采用全波整流方式,因此整流二极管电压应力为输出电压。由于副边无需电感,因此,设计中可进一步减小变换器尺寸。最后,通过仿真和实验,验证了理论分析的正确性,变换器满载效率可达95.8%。
LLC谐振高压变压器模型参数测量
利用高压变压器的非理想化参数作为LLC谐振回路的部件提高电源的性能和可靠性。根据变压器等效电路模型,分析利用高压变压器的阻抗频率特性和增益频率特性(波特图)测量分布参数的方法,设计并实测高压变压器阻抗与增益频率特性,计算激磁电感、漏感、绕组电容、直流电阻和磁芯损失电阻等模型参数,进行SPICE仿真分析。仿真结果与实测结果基本相符,验证了该方法的有效性。
谐振变压器频率范围1~50kHz,可和中频电炉、中频电源、超音频电源配套使用,用于工件的透热,金属工件淬火、退火、中频变管加热、金属的扩散型焊接[钎焊]等工艺设备。多匝比中频变压器铁芯采用0.27-0.3mm有取向高导磁冷轧硅钢片叠装组成,采用特殊工艺加工组装而成。一次匝比最多23匝,也可根据容量及频率的不同进行变化。谐振变压器均采用水冷冷却。
谐振变压器是利用串联谐振或并联谐振的原理,产生大电流和高电压。一般用于大电容或大电感负载。利用负载和设备的并联谐振,可以用较小的激励电流取得较大的负载电流;利用负载和设备的串联谐振可以用较低的激励电压在负载上取得高电压。谐振变压器的基本公式就是ω=1/√(LC),其中ω是电源的角频率
=2лf,L和C是负载或设备的电感和电容量。要完全满足等式,ω、L、C中至少需要有一个参数是可调的,为了满足输出电压或电流的要求,L和C中必须有一个是可调的,为了精确找到谐振点,还需要参数可以无级微调。所以,现代谐振变压器一般使用变频电源作为电源,以便调整ω,以带抽头电抗器作为L,与C配合就可以方便地找到谐振点。
2.1 结构特征:谐振变压器的铁心可以做成两种不同的结构:壳式和心式。心式铁心变压器在一系列主要指标方面不如壳式铁心变压器,其重量和外型尺寸较大,调节气隙的传动机构比较复杂。为此,我们研制的试验装置采用壳式结构,谐振变压器绕组套装在可移动的中心柱外面。
2.2 特性曲线:谐振变压器的特性曲线如图2所示。由图2可见,在不同气隙长度δ下,谐振变压器的伏安特性具有良好的线性关系,其电感L与变压器上的电压值无关。因而这种谐振变压器在用于交流谐振试验时,可先在低压条件下进行调谐(通过传动机构改变动铁心与下轭铁心之间的气隙长度),当调谐到谐振时,再升高试验电压,系统调谐非常方便。
2.3 回路电感L与铁心气隙长度δ的关系:气隙可调谐振变压器,无论是串联型还是并联型,都是通过调节铁心气隙长度,改变回路电感量L,使谐振变压器发生谐振。这就是对于具有一定对地电容的被试器,通过改变铁心气隙长度使谐振变压器发生谐振的机理。但是需要注意的是气隙长度不可过大,过大会使已建立的谐振条件遭到破坏。
2.4 调谐原理:(1)串联调谐:串联谐振变压器的等值电路如图3所示。当对谐振变压器施加US=220V,f=50Hz的工频电压后,通过手动或自动调节,使即ωL=1/ωC即XL=XC时,回路发生串联谐振,这里回路电流IS最大=Us/(RL+RC)因为RC>>RL,则有Is≈US/Rc (1)被试品上的电压UC和调谐电抗器上的电压UL分别为: Uc=(1/ωc)Is=XcIs UL=ωLIs=XLIs当调谐到谐振时Uc=UL=ω0LIs=(ω0L/Rc)Us (2)式(2)中比值ω0L/Rc=(根号L/C的2次方)/Rc=Q (3)ω0为谐振角频率Q称为串联谐振回路的品质因数。因为(根号L/C的2次方)>>RC,所以Q>>1。从而得出电源容量Ps=UsIs=(Uc/Q)Is=Pc/Q (4)由式(4)可知,当谐振变压器调谐到谐振时,电源电压和容量均为被试品对应电压和容量的1/Q。所以与一般试验变压器相比,谐振变压器具有重量轻、体积小的优点。(2)并联调谐并联谐振变压器的等值电路如图4所示。当RL≤ωL,Rc≤1/ωc时,并联谐振的谐振频率fo为:并联回路的品质因数Q为: Q=(ω0L)/(RL+Rc)=1(RL+Rc)ω0C (6)式中RL、RC--电感、电容的等效串联电阻(Ω) L--调谐电抗器电感(H) C--试品对地电容(F)当向并联谐振变压器施加50Hz交流电压时,随着电压的升高,回路中将产生强迫振荡。当回路的振荡频率等于外施电源频率时,回路的阻抗最大(且呈纯电阻性),因而回路电流最小,但L和C上的电流IL和IC都是回路电流I的Q倍,即IL=IC=QI。
在回路频率f=1/2π√LC时,回路产生谐振,此时试品上的电压是励磁变高压端输出电压的Q倍。Q为系统品质因素,即电压谐振倍数,一般为几十到一百以上。先通过调节变频电源的输出频率使回路发生串联谐振,再在回路谐振的条件下调节变频电源输出电压使试品上的电压达到试验值。由于回路的谐振,变频电源较小的输出电压就在试品CX上产生较高的试验电压。
变频谐振试验装置主要用于以下方面:
1、6kV-500kV高压交联电缆的交流耐压试验
2、6kV-500kV变压器的工频耐压试验
3、GIS和SF6开关的交流耐压试验
4、发电机的交流耐压试验
5、其它电力高压设备如母线,套管,互感器的交流耐压试验。