[发明专利]一种多绕组交叠绕法高频变压器的屏蔽绕组多点接地共模噪声消除方法

权利要求书

1.一种多绕组交叠绕法高频变压器的屏蔽绕组多点接地共模噪声消除方法，其特征在于：其步骤为：对隔离型功率变换器系统中的以交叠式绕法绕制的多绕组高频变压器中的相邻的仅通过磁耦合的线圈间添加多点接地的屏蔽绕组，通过消除多绕组变压器绕组间寄生电流来消除隔离型功率变换器系统的共模噪声；其中，所述屏蔽绕组分为两组，两组分别进行绕制与接地处理；

对添加在仅通过磁耦合的工作绕组间的屏蔽绕组，屏蔽绕组上的电压分布为：

其中，U_shn(l,t)为距离磁芯柱第n屏蔽绕组中靠近磁芯柱的屏蔽层线圈上的电压分布，U′_shn(l,t)为距离磁芯柱第n屏蔽绕组中远离磁芯柱的屏蔽层线圈上的电压分布；U_n(t)为第n+1层工作绕组在共模回路中接信号地的端口的电压，U′_n(t)为该层工作绕组的另一侧端口的电压，L_n为该层工作绕组总绕线长度；l为绕组线圈从接地侧端口计起的绕线长度；T表示转置矩阵；

对工作绕组，其上电压分布为：

其中，U_n(l,t)为第n+1层工作绕组在线圈长度为l处的分步电压；

对多端输出、交叠式绕制的功率变换器系统，其满足：

U_n(t)＝U_n-1(t) (4)

对屏蔽绕组与工作绕组，其电压分布满足：

即实现了屏蔽层的电压调制，使其与相邻工作绕组电压一致；

对于绕组长度l＝l₀处，第n层屏蔽绕组与相邻工作绕组位移电流为：

其中，C_ps0、C′_ps0为单位长度线圈在该绕制方法下的单位分布寄生电容，i_shn(l₀,t)、i′_shn(l₀,t)为单位分布寄生电容产生的屏蔽绕组与工作绕组间的位移电流；

第n层屏蔽绕组与相邻工作绕组总位移电流为：

将式(6)代入式(7)，由于电压分布满足式(5)，则第n层屏蔽绕组与相邻工作绕组位移电流为0，即实现了变压器内各绕组间的共模噪声消除。

2.根据权利要求1所述的绕组交叠绕法高频变压器的屏蔽绕组多点接地共模噪声消除方法，其特征在于：所述屏蔽绕组的绕制与接地设置如下：接近磁芯柱的屏蔽绕组绕线方向、匝数与远离磁芯柱的工作绕组相同，该屏蔽绕组一端经绝缘处理后开路，一端接入接近磁芯柱的工作绕组对应的信号地；远离磁芯柱的屏蔽绕组绕线方向、匝数与接近磁芯柱的工作绕组相同，该屏蔽绕组一端经绝缘处理后开路，另一端接入远离磁芯柱的工作绕组对应的信号地。

3.根据权利要求2所述的绕组交叠绕法高频变压器的屏蔽绕组多点接地共模噪声消除方法，其特征在于：对于接近磁芯柱的屏蔽绕组，其分布电压同接近磁芯柱的工作绕组的分布电压幅值、相位均相同；对于远离磁芯柱的屏蔽绕组，其分步电压同远离磁芯柱的工作绕组的分布电压幅值、相位均相同。

4.根据权利要求1所述的绕组交叠绕法高频变压器的屏蔽绕组多点接地共模噪声消除方法，其特征在于：所述功率变换器系统应满足变压器原副边信号地为静电势点，其拓扑为反激式、前馈式、推挽式、半桥式。

5.根据权利要求1所述的绕组交叠绕法高频变压器的屏蔽绕组多点接地共模噪声消除方法，其特征在于：所述功率变换器系统的共模回路包括噪声源原边开关管MOSFET工作电压U_p、副边二极管工作电压Us，变压器工作绕组间等效寄生电容C_ps，系统杂散电容C_stray，LISN测量阻抗Z，变压器原副边间传递的共模噪声i_CMT与LISN测量得到的共模噪声i_CM满足：

2i_CM＝∑i_CMTn (8)

即实现了消除多端口输出隔离型功率变换器系统共模噪声。