隔离变压EMC和超导电磁设计

共模噪声的耦合除了通过场效应管d极对地这条途径外，开关管d极的噪声电压通过变压器的寄生电容将噪声电流耦合到变压器副边绕组所在的回路，再通过次级回路对地的寄生电容耦合到地也是共模电流产生的途径。因此设法减小从变压器主边绕组传递到副边绕组间的共模电流是一种有效的EMC设计方法。传统的变压器EMC设计方法是在两绕组间添加隔离层。

金属隔离层直接连接地线的设计会增大共模噪声电流，使EMC性能变差。隔离层应该是电路中电位稳定的节点，比如将隔离层连接到电路前级的负极就是一个很好的接法。这样的连接能把原本流向大地的共模电流有效分流，从而大大降低电源线的传导噪声发射水平。节点相位平衡法，在电路中噪声电压活跃节点并不是单一的。除功率开关管的d极外，变压器前级绕组的另一端U 也是一个噪声电压活跃节点，而且节点电压的变化方向与场管的d极电压情况相反。所以变压器次级绕组的两端是相位相反的噪声电压活跃节点。

变压器骨架最内层是前级绕组线圈的一半，与功率开关管的d极相连;中间层的线圈是次级绕组;最外层是前级绕组的另一半，与节点U.相连。由于噪声电流主要通过前后级线圈层之间的寄生电容耦合，把前、后级线圈方向相反的噪声活跃节点成对地绕在内外层相对位置就能使大部分的噪声电流相互抵消，大大降低了最终耦合到次级的噪声电流的强度。

前级电路和次级电路的辅助电源，它们也是由绕在变压器上的独立线圈提供能量的。这两级辅助线圈的存在给噪声电流的传播提供了额外的途径。辅助线圈是为了控制电路的供电设计的。尽管控制电路本身的功率很小，但它们的存在却增大了电路对地的寄生电容，从而分担了一部分把共模噪声从活跃节点耦合到地的工作。然而把这些绕组夹在前级线圈和次级线圈的绕组中间就能增大前后级绕组的距离，从而它们的层间寄生电容就减小了，噪声电流就能相应减小。因此，变压器绕制的最终方法从内到外的线圈绕组依次是：前级绕组的一半、辅助绕组的一半、后级绕组、辅助绕组的另一半和前级绕组的另一半。

3000kVA高温超导变压器电磁设计。已知参数容量，SN1/SN2/SN3=3 000/1 275×2/450kVA；额定电压，U1/U2/U3=25 000/1 500×2/400V；额定电流，I1/I2/I3=120/850×2/1 125A；相数mp=1。 铁心结构，形式单柱外铁式，心柱直径D=270mm；心柱有效面积AZ=5 13.76cm2(Kp=0.96)。 绕组，一次侧有2个高压绕组(并联)，二次侧为2个牵引绕组、三次侧为1个辅助绕组。高压绕组、牵引绕组及辅助绕组均呈同心式排列。线圈绝缘结构，超导线绝缘采用浸环氧胶与固体绝缘结合。临界电流IC=100A(77K，自场)。 高压绕组，高压绕组取(双)饼式，分2个线圈，沿轴向排列，2个线圈并联。每个线圈32个单饼，每个单饼用1根导线绕制。 牵引绕组1(或2)，牵引绕组1(或2)采用螺旋式，轴向分1段，径向分2个线圈串联。辅助绕组为螺旋式，轴向分2段串联。3 磁场径向和分量云图。

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