[發明專利]抑制與全橋逆變器配合的變壓器偏磁的方法

有效

• 申請號: 201710348750.1
• 申請日: 2017-05-17
• 公開（公告）號: CN106998155B
• 公開（公告）日: 2019-07-26
• 發明（設計）人: 張宇龍;李巖;詹哲軍;張瑞峰;鄒會杰;高永軍
• 申請（專利權）人: 中車永濟電機有限公司
• 主分類號: H02M7/5387
• 分類號: H02M7/5387
• 代理公司: 太原科衛專利事務所(普通合伙) 14100
• 代理人: 朱源

本發明涉及抑制變壓器偏磁的方法，具體為抑制與全橋逆變器配合的變壓器偏磁的方法。解決現有抑制偏磁方法可靠性差或者硬件電路結構復雜的問題。本發明采用分別對變壓器原邊電流在正負半周峰值進行采樣，然后分別對變壓器原邊電流正負半周做電流閉環PID控制，通過PID調節的結果分別控制正負半周的開關管關斷和導通，從而抑制變壓器的偏磁。該方法以DSP處理器為基礎，基本以控制軟件實現抑制偏磁，控制簡單；巧妙的利用PID控制可以消除靜態誤差的特性，理論上可以完全消除變壓器偏磁現象。同時具有過流保護功能。

技術領域

本發明涉及抑制變壓器偏磁的方法，具體為抑制與全橋逆變器配合的變壓器偏磁的方法。

背景技術

全橋變換電路拓撲是目前國內外DC/DC變換器中最常用的電路拓撲之一，在中大功率應用場合更是首選拓撲；全橋變換電路拓撲如附圖1所示。

在此類拓撲結構下普遍存在一個十分棘手的問題，即主變壓器的偏磁現象。造成直流偏磁的原因有：①逆變器中兩個橋臂各管導通時飽和壓降不同，關斷時間不一致，使得加在變壓器原邊的電壓正負波形幅值不等。②控制電路輸出的驅動脈沖正負半周不對稱。③動態調整過程中正負周脈沖不一致。

當偏磁嚴重時會導致變壓器磁芯單向飽和，致使原邊繞組瞬間過流，損毀功率器件。因此在各種全橋PWM變換器中，無論是采用硬開關方式還是軟開關方式，無論是數字控制器控制還是用模擬芯片控制都必須采取相應的偏磁抑制措施，來保證變壓器始終處于對稱平衡運行狀態。

為抑制偏磁，現有技術有在變壓器原邊串電容的方法，如附圖2所示，利用電容的隔直特性將變壓器原邊中的直流分量濾除。此方法的局限性：因為在變壓器的工作全過程中，所有的電流都要流過此電容，此電容相對于普通的濾波電容或耦合電容工況要惡劣很多，尤其在高壓大功率變換器中，隔直電容的發熱嚴重，可靠性和壽命直接制約電源整機的可靠性。

現有技術也有通過模擬電路檢測變壓器的原邊電流來對PWM脈沖寬度進行微調的抗偏磁電路；如附圖3所示。圖中1是電流傳感器；2是電壓控制型PWM調節器；3、4是采樣保持器；5是加法器；6是PI調節器；7是脈沖寬度微調電路。此技術的局限性：一方面這種偏磁抑制電路硬件環節較多，需要兩路采樣脈沖、兩個采樣保持器、1個加法器、一個PID調節器、1個脈沖寬度微調電路；另一方面上述電路功能單一只能實現偏磁抑制作用，變壓器原邊過流保護還需要要額外的保護電路。

發明內容

本發明解決現有抑制偏磁方法可靠性差或者硬件電路結構復雜的問題，提供一種抑制與全橋逆變器配合的變壓器偏磁的方法。該方法以DSP處理器為基礎，基本以控制軟件實現抑制偏磁，控制簡單，抑制變壓器偏磁效果好。

本發明是采用如下技術方案實現的：抑制與全橋逆變器配合的變壓器偏磁的方法，由DSP處理器控制全橋PWM逆變器的PWM發生器，DSP處理器的控制軟件是由如下步驟實現的：

一、采集變壓器原邊電流，給定PWM發生器的給定電流

1、對于PWM控制方式下的逆變器，DSP處理器是在逆變器兩組對角開關管（Q1、Q3為一組，Q2、Q4為一組）的關斷時刻分別對變壓器原邊電流的正、負半周進行采樣；

2、對于全橋移相控制方式下的逆變器，DSP處理器是在逆變器超前橋壁的兩個開關管（Q1、Q2）的關斷時刻分別對變壓器原邊電流的正、負半周進行采樣。

二、分別對正負半周的采樣電流做閉環PID調節，并且正負半周的采樣電流做閉環PID調節時依據的是同一個PWM發生器的給定電流。