深入剖析正激电源的谐振去磁技术
正激电源谐振去磁
正激电源谐振去磁正激电源谐振去磁是电力系统中常见的一种技术，用于实现电力设备的无功补偿和电能质量的提高。
在电力系统中，电源的负载通常由电感元件和电容元件组成，而这两个元件之间的阻抗差异会导致电压的不稳定和无功功率的浪费。
通过正激电源谐振去磁技术，可以有效地解决这些问题。
我们来了解一下正激电源的基本原理。
正激电源是一种由谐振电路构成的电源系统，它由电容、电感和开关器件组成。
在正激电源工作时，电容和电感之间形成一个谐振回路，通过开关器件来控制电路的通断，从而实现对电路的调节和控制。
在正激电源谐振去磁过程中，主要是通过谐振回路中的电感来实现对系统无功功率的补偿。
当电容和电感之间的电压达到峰值时，开关器件将关闭，此时电容器上存储的电能会被释放到电感中。
由于电感的特性，电能将被转化为磁能，并储存在电感中。
当开关器件再次打开时，电感中的磁能将被释放出来，通过电容器和负载电感器之间的互感作用，实现对系统无功功率的补偿。
通过正激电源谐振去磁技术，可以实现对系统无功功率的补偿和电能质量的提高。
首先，正激电源谐振去磁可以将电容器上存储的电能转化为磁能，并储存在电感中，从而减少了系统中的无功功率浪费。
其次，通过电感的能量传递和释放，可以实现对系统无功功率的补偿，提高了系统的功率因数和电能质量。
正激电源谐振去磁技术在电力系统中具有广泛的应用。
例如，在变电站中，可以利用正激电源谐振去磁技术对变压器进行无功补偿，提高变电站的电能质量。
在电力电子设备中，正激电源谐振去磁技术可以用于对电容器进行无功补偿，减少电力电子设备的无功功率浪费。
正激电源谐振去磁技术是一种重要的电力系统技术，通过谐振回路中的电感，实现对系统无功功率的补偿和电能质量的提高。
它在电力系统中具有广泛的应用，可以有效地解决电力设备中的无功功率浪费问题。
正激电源谐振去磁技术的发展将进一步推动电力系统的高效运行和电能质量的提升。
20170608-谐振去磁正激变换器的稳态分析
谐振去磁正激变换器的稳态分析普高（杭州）科技开发有限公司 张兴柱 博士图1是谐振去磁正激变换器和它的稳态分析电路。
图2是在忽略输出电压开关纹波条件下的(t V g )(t(t V g )t(a) 原理图 (b) 稳态分析用电路图1 谐振去磁正激变换器和它的稳态分析电路CCM图2 谐振去磁正激变换器在CCM 下的典型波形当谐振去磁正激变换器工作在CCM 稳态时，在一个开关周期内共有四个不同的工作模式，每个工作模式的等效电路如图3所示，各模式的工作原理为：(a)： 模式 [1] (b)：模式 [2](c)： 模式 [3] (d)： 模式 [4]图3 CCM 下的三个等效电路模式[1]：D1与D2换流模式，[t 0-t 1]：该模式从主管S 关断开始，到续流二极管D2导电结束。
时间很短， 该区间内的激磁电流和副边折射至原边的电流一起对Cc 和Coss 充放电，至变压器原边电压等于零. 模式[2]：续流模式(1)[谐振去磁模式]，[t 1-t 2]该模式从二极管D1关断，D2开通开始，至去磁结束为止。
此时副边是续流阶段，原边是去磁过程，它的去磁由激磁电感与等效电容Ce 的谐振实现，这也是谐振去磁名称的由来。
其中：2N C C C C d c oss e ++=模式[3]：续流模式2 [t 2-t 3]该模式从原边去磁完成开始, 到开关管S 的触发导通结束，副边仍为续流模式。
模式[4]: 传能模式[t 3-T s ]该模式从主管导通开始，到其关断结束， 此区间内输入向输出传递能量，原边激磁电感电流线性增加。
从CCM 模式下的理想稳态波形，根据输出滤波电感上的稳态伏秒平衡定律，即s o s o gT D V DT V NV )1()(−=− 可得与三绕组去磁正激变换器完全相同的输入/输出稳态关系。
但经推导，其还有一些如下的关系：模式[1]的时间间隔：NI V C C t t t o goss c /I )(1m 011+×+=−=∆ （1）模式[2]的时间间隔：mt t t ωπ=−=∆122 （2） 模式[3]的时间间隔：21233)1(t t T D t t t s ∆−∆−−=−=∆ （3） 激磁电感电流的幅值：mso m s g L T NV L dT V 22I I 2m 1m ×=×=−= （4） 其中：em m C L 1=ω，模式[4]的时间间隔即为控制间隔s DT ，1t ∆一般很短，通常可忽略不计。
20170406-正激变换器的谐振去磁
(a): 电路原理图 (b): 变压器电压及激磁电流波形
图1：包含寄生参数的基本正激变换器
(a): 电路原理图(b): 变压器电压及激磁电流波形
图2：在Coss上并联一个电容Cc的正激变换器
C所得。
其中图2(a)是在图1(a)的基本正激变换器上，通过在S两端并上一个外加的电容c
并上合适的电容c C 后，可以降低S 截止时的变压器激磁电感m L 与总电容c oss r C C C +=的谐振频率，同时降低谐振时的特性阻抗r
m o C L Z =
，使得谐振间隔内，变压器上反向电压的
峰值大大减小（就可以选择更低电压额定的MOSFET S1和二极管D1），如图2(b)所示。
这种在基本正激变换器之开关S 的两端，外并一个合适的电容c C ，
通过变压器激磁电感m L 和电容r C 的谐振，来保证正激变换器在S 截止时，变压器上所产生的反向去磁伏秒与S 导通时，在变压器上所产生的正向伏秒的平衡，及获得最好稳态性能的方法，称为谐振去磁，所组成的变型正激变换器被叫作谐振去磁正激变换器。
实际应用中，这个外加的谐振去磁电容r C ，还可以与变压器原边的激磁电感并联，或者与副边的整流二极管并联，其电路结构分别如图3(a)和图3(b)所示。
(a): 与变压器原边并联 (b): 与副边整流二极管并联
图3：另外两种结构的谐振去磁正激变换器。
利用谐振技术进行单端正激电源的去磁
T 2 = π Lm × C r
（2）
Cr 上的电压由 0 所能够达到的最大值为：
VCr (max) = I 2
Lm Cr
（3）
而 Q1 漏－源极电压 Vds 在 Cr 达到最大值时，也达到最大值：
Vds (max) = Vin + I 2
Lm Cr
（4）
这样，到了该阶段的末期，激磁电流 Imag 达到负向的最大值。由于系统处于稳定的动态平 衡状态，且能够完全去磁，因此其值等于-I2。此时， Q1 漏－源极电压 Vds 等于输入电压 Vin。 这一阶段的等效电容 Cr 为：
5
磁具有更多的优势。 3 由理论分析和后面的桌面电路试验的实际波形可以看出，谐振去磁时，开关管漏－源极 电压波形为较为光滑的半正弦波，而去磁绕组法为波形边缘较为陡峭的脉冲方波，前者无疑比 后者具有更小的高次谐波分量。因此，对于开关电源的 EMI 问题也有所改善。 4 谐振去磁中，谐振元件参数的确定 在采用谐振去磁时，为以确保在开关截止期内能够完成半个谐振周期的去磁过程，需要仔 细确定谐振元件的参数。因此，在理论分析的基础上，必须在试验中仔细观察各种工作状态下 开关管的漏－源极波形，以确定比较适宜的谐振频率。 在选择谐振频率时，需要对开关管的额定电压和去磁效果相互之间的矛盾进行综合考虑。 目前在中、小功率应用场合中，单端正激功率变压器的初级电感量通常为几十到几百微亨，而 开关管的结电容通常为几百到几千 pF，这样，在仅仅利用初级电感和器件结电容进行谐振去磁 时，谐振频率一般都可以达到几百 kHz 或者更高。而为了降低主开关管在谐振上的电压应力 Vds，有时需要在开关管 Q1 或二极管 Dr 两端并联一定数量的电容以适当降低谐振频率。然而， 该电容的容值不能过大，否则会导致无法完全进行谐振去磁的问题。 图 6 是在相同的占空比条件下，选择不同的谐振参数时，开关管漏－源极的典型电压波形。 图中，(a)是选择比较适当的谐振频率后的理想电压波形，其形状与上节理论分析的一致；(b) 是谐振频率选择过高时的波形。 在变压器的各个参数均确定的条件下， 等效电容 Cr 较小时是这 种波形。从图中可以看出，虽然其基本形状与(a)完全相同，也能够迅速完成去磁过程，但是由 于等效电容较小， 因此谐振频率较高， 相同的变压器初级激磁能量导致等效电容 Cr 上的谐振电 压 V2 的幅值远超过了 V1。这样就要求主开关管的耐压更高，增加了成本。(c)则是在开关管、 输出二极管的两端并联的电容过大，导致谐振等效电容 Cr 过大，因此谐振频率较低，甚至无法 完全满足在开关管的截止期内完成谐振周期一半的工作。 由前面的分析可知， 系统动态平衡时， 完全的去磁条件是每一开关导通期开始的磁化电流应该与上一开关截止期末的磁化电流相同， 显然(c)中的去磁过程没有完全结束，在输入电压较低，开关导通时间较长时更是如此。在电路 设计与试验中，要尽量避免这种波形的产生。从这些图也可以看出，工程设计中，有时为了降 低功率开关管的损耗，在其两端并联电容，这样会对谐振去磁的效果产生影响，因此需要综合 考虑。
谐振去磁正激电路
谐振去磁正激电路谐振去磁正激电路是一种常见的电路结构，用于实现电源电压的正激调节。
本文将对谐振去磁正激电路的工作原理、特点以及应用进行详细介绍。
一、谐振去磁正激电路的工作原理谐振去磁正激电路主要由变压器、整流桥、电容器和谐振电感等组成。
当交流电源输入电压经过变压器降压后，接到整流桥，通过整流桥将交流电转换为直流电。
然后，直流电经过电容器滤波，使输出电压更加平稳。
在谐振电感的作用下，当开关管导通时，电流通过谐振电感开始上升。
当开关管关断时，谐振电感将储存的电能释放出来，使电流继续流动。
这样，通过不断地开关导通和关断，可以实现输出电压的正激调节。
1. 高效率：谐振去磁正激电路采用谐振电感，能够有效地提高能量转换效率。
2. 输出电压稳定：电容器的滤波作用可以减小输出电压的波动，使其更加稳定。
3. 体积小巧：谐振去磁正激电路整体结构简单，可以实现紧凑的设计。
4. 适应性强：谐振去磁正激电路适用于不同输入电压和输出电压要求的场合。
三、谐振去磁正激电路的应用1. 电源适配器：谐振去磁正激电路可以应用于各种电子设备的电源适配器中，提供稳定的直流电压。
2. 变频器：谐振去磁正激电路可以实现变频器中的电源模块，用于驱动电机等设备。
3. 电力系统：谐振去磁正激电路可以应用于电力系统中，实现直流电源的调节和稳定。
总结：通过对谐振去磁正激电路的工作原理、特点以及应用的介绍，我们可以看出，谐振去磁正激电路作为一种常见的电路结构，具有高效率、输出电压稳定、体积小巧和适应性强等特点。
在实际应用中，谐振去磁正激电路广泛应用于电源适配器、变频器和电力系统等领域，为各种电子设备提供稳定的电源电压。
浅谈电力系统中的铁磁谐振原因及消除谐振的办法
浅谈电力系统中的铁磁谐振原因及消除谐振的办法浅谈电力系统中的铁磁谐振原因及消除谐振的办法摘要:本文主要论述了电力系统中的铁磁谐振产生的主要原因、发生谐振时的现象、危害以及消除谐振的办法前言：近年由于泸州电网的快速发展、再加上今年又是电网建设年，泸州电网也进行了大量的改造和扩建工程，大到500kV、小到10kV配网都有较大的变化，使得整个网络变得更加复杂、灵活、坚强。
但就是因为电网结构的较大变化(如中低压电网的扩大，出线回路数增多、线路增长，电缆线路的逐渐增多，中低压电网对地电容电流亦大幅度增加等)以前电网中少有发生的铁磁谐振现象，现在却时有发生，由于谐振时会产生过电压，给电网安全造成了积大的威胁，如不采取有效的消除措施，可能会造成设备损坏、甚至还会诱发产生更为严重的电力系统事故。
下面就电网中的铁磁谐振谈谈我个人的认识、见解。
一、概述铁磁谐振是由铁心电感元件，如发电机、变压器、电压互感器、电抗器、消弧线圈等和和系统的电容元件，如输电线路、电容补偿器等形成共谐条件，激发持续的铁磁谐振，使系统产生谐振过电压。
电力系统的铁磁谐振可分二大类：一类是在66kV及以下中性点绝缘的电网中,由于对地容抗与电磁式电压互感器励磁感抗的不利组合,在系统电压大扰动(如遭雷击、单相接地故障消失过程以及开关操作等)作用下而激发产生的铁磁谐振现象;另一类是发生在220kV(或110kV)变电站空载母线上，当用220kV、110kV带断口均压电容的主开关或母联开关对带电磁式电压互感器的空母线充电过程中，或切除(含保护整组传动联跳)带有电磁式电压互感器的空母线时，操作暂态过程使连接在空母线上的电磁式电压互感器组中的一相、两相或三相激发产生的铁磁谐振现象，即串联谐振，简单地讲就是由高压断路器电容与母线电压互感器的电感耦合产生谐振由于谐振波仅局限于变电站空载母线范围内，也称其为变电站空母线谐振。
二、铁磁谐振的现象1、铁磁谐振的形式及象征1)基波谐振：一相对地电压降低，另两相对地电压升高超过线电压;或两相电压降低、一相电压升高超过线电压、有接地信号发出2)分次谐波：三相对地电压同时升高、低频变动3)高次谐波：三相对地电压同时升高超过线电压2、串联谐振的现象：线电压升高、表计摆动，电压互感器开口三角形电压超过100V三、铁磁谐振产生的原因及其分析：1、铁磁谐振产生的原因：1)、有线路接地、断线、断路器非同期合闸等引起的系统冲击2)、切、合空母线或系统扰动激发谐振3)、系统在某种特殊运行方式下，参数匹配，达到了谐振条件2、串联谐振产生的原因：进行刀闸操作时，断路器隔离开关与母线相连，引发断路器端口电容与母线上互感器耦合满足谐振条件3、电力系统铁磁谐振产生的原因分析电力系统是一个复杂的电力网络，在这个复杂的电力网络中，存在着很多电感及电容元件，尤其在不接地系统中，常常出现铁磁谐振现象，给设备的安全运行带来隐患，下面先从简单的铁磁谐振电路中对铁磁谐振原因进行分析。
有缘去磁正激电路的原理
有源去磁正激电路的原理
模式[1]：[t0-t1]
在t0时刻，主管S1开通，辅管Sa已关断，整流管D1导通，变压器向副边传递能量，同时变压器的激磁电感线性充电。
模式[2]：[t1-t2]
在t1时刻，主管S1关断，变压器的激磁电流Im和负载电流折算到变压器原边的电流Io／N 同时对主管的等效结电容Cdsl充电，因充电电流较大且Cdsl很小，因此这一过程可看作是结电容的线性充电阶段。
Cdsl上电压迅速充电至Vin，使D1反偏截止而进入下一模式。
模式[3]：[t2-t3]
t2时刻，变压器原边电压已下降为零，过了这一时刻。
整流管D1反偏，整流管D2导通维持负载电流的连续，变压器的激磁电流对等效结电容Cdsl继续充电，使电容Cds两端的电压Vdsl 继续上升，直至Vc，辅助管Sa的体二极管正偏而导通。
模式[4]：[t3-t4]
在t3时刻，Sa的体二极管导通，Lm与Cc串联谐振使激磁电流下降，为实现Sa的零电压导通，应在电流反向之前开通Sa，即t4时刻开通Sa。
模式[5]：[t4-t5]
在t4时刻，Sa开通，其工作同模式[4]。
模式[6]：[t5-t6]
在t5时刻，辅助管关断。
激磁电流此时已变成负值，故将对主管的结电容Cdsl放电，使其电压线性下降，变压器原边电压线性上升，当变压器的电压大于零时，二极管D1正偏导通进入模式[6]。
模式[7]：[t6-ts]
在t6时刻，由于对主管结电容Cdsl的放电电流变成Im-Io／N，其值变小，因此放电变慢，只有Im>Io／N，才有可能将Cds上的电压完全放完而实现管子的ZVS。
图4所示的波形虽然不是ZVS，但开通时的管压降已很小，故容性开通损耗较小。
谐振去磁正激电路
谐振去磁正激电路谐振去磁正激电路是一种常见的电路结构，用于将电能转化为磁能或反之。
谐振去磁正激电路主要由谐振电容器、去磁电感和正激电源组成，通过合理选择电容和电感的数值，可以实现电能的高效传输和转换。
在谐振去磁正激电路中，谐振电容器起到了储存电能的作用。
当电源施加电压时，电容器会吸收电能，并在电源电压下充电。
当电源电压达到一定值时，电容器会开始放电，释放储存的电能。
这种交替的充电和放电过程，使得电容器中的电能不断地转化为磁能。
去磁电感是谐振去磁正激电路中的重要元件。
它的主要作用是在电容器放电过程中，产生一个变化的磁场。
这个磁场会进一步激发电源中的电感，使得电源中的电能得到放大。
通过合理选择去磁电感的数值，可以实现电能的增强效果。
正激电源是谐振去磁正激电路中的另一个关键组成部分。
它的作用是提供能量，维持电路的正常运行。
正激电源通常是一个恒压源，保持电容器和电感的电压不变，从而保证电能的稳定传输。
谐振去磁正激电路的工作原理可以简单概括为以下几个步骤：首先，电源施加电压，电容器开始充电；其次，当电容器电压达到一定值时，开始放电，释放储存的电能；然后，去磁电感产生变化的磁场，进一步激发电源中的电感；最后，正激电源提供能量，维持电路的正常运行。
这样，电能就可以在谐振去磁正激电路中高效地转换和传输。
谐振去磁正激电路在实际应用中有着广泛的用途。
例如，在电力系统中，可以利用谐振去磁正激电路将输电线路中的电能进行高效传输；在通信系统中，谐振去磁正激电路可以用于无线信号的放大和发送；在工业控制系统中，谐振去磁正激电路可以用于驱动电机和执行器等设备。
谐振去磁正激电路是一种重要的电路结构，可以实现电能的高效转换和传输。
通过合理选择电容和电感的数值，以及提供稳定的正激电源，谐振去磁正激电路可以在各种应用中发挥重要作用。
我们可以通过深入研究谐振去磁正激电路的原理和特性，进一步拓展其应用领域，并提高电路的性能和效率。
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深入剖析正激电源的谐振去磁技术
一、概述
单端正激型开关电源只使用一支功率开关管，整体电路结构比较简单，在中小功率输出的场合得到了广泛的应用。
但这种拓扑结构形式的特点是功率变压器工作于B-H曲线的第一象限，变压器存在磁心饱和的潜在隐患，必须采用适当的去磁方法，将功率变压器在开关导通时存储的磁化能量在截止期间泻放或者消耗掉。
否则，经过多个开关周期后，由于剩磁作用，变压器的工作点逐渐上移，极易由于磁心饱和而产生近似短路状态，导致功率开关管上流过较大的电流，超过其额定值而烧毁。
工程中常用的经典去磁方法包括增加去磁绕组、有源嵌位、R-C-D嵌位法、ZVT嵌位法等，其共同思路是：在主功率开关截止后，通过一定的途径，使变压器中剩余的磁化能量进行泻放或者消耗在无源功率电阻上。
实际上，由于目前的开关电源普遍采用MOSFET作为功率开关，因此仅利用其分布参数也能够较好的完成去磁工作，即采用谐振技术进行去磁。
谐振去磁的基本原理为：在功率开关截止后，利用变压器的自感和电路中元器件的分布电容进行谐振，将变压器的磁化能量进行转移。
这样，省去了相对复杂的去磁设计，使得电路结构得到简化。
二、谐振去磁的工作原理
在分析利用谐振技术进行变压器去磁的工作原理之前，首先作出以下假设：
（1）整个系统处于动态平衡的稳定状态。
（2）输出电感LO与输出电容CO与参与谐振的分布元件相比，近似为无穷大。