[发明专利]抑制与全桥逆变器配合的变压器偏磁的方法

说明书

本发明涉及抑制变压器偏磁的方法，具体为抑制与全桥逆变器配合的变压器偏磁的方法。解决现有抑制偏磁方法可靠性差或者硬件电路结构复杂的问题。本发明采用分别对变压器原边电流在正负半周峰值进行采样，然后分别对变压器原边电流正负半周做电流闭环PID控制，通过PID调节的结果分别控制正负半周的开关管关断和导通，从而抑制变压器的偏磁。该方法以DSP处理器为基础，基本以控制软件实现抑制偏磁，控制简单；巧妙的利用PID控制可以消除静态误差的特性，理论上可以完全消除变压器偏磁现象。同时具有过流保护功能。

技术领域

本发明涉及抑制变压器偏磁的方法，具体为抑制与全桥逆变器配合的变压器偏磁的方法。

背景技术

全桥变换电路拓扑是目前国内外DC/DC变换器中最常用的电路拓扑之一，在中大功率应用场合更是首选拓扑；全桥变换电路拓扑如附图1所示。

在此类拓扑结构下普遍存在一个十分棘手的问题，即主变压器的偏磁现象。造成直流偏磁的原因有：①逆变器中两个桥臂各管导通时饱和压降不同，关断时间不一致，使得加在变压器原边的电压正负波形幅值不等。②控制电路输出的驱动脉冲正负半周不对称。③动态调整过程中正负周脉冲不一致。

当偏磁严重时会导致变压器磁芯单向饱和，致使原边绕组瞬间过流，损毁功率器件。因此在各种全桥PWM变换器中，无论是采用硬开关方式还是软开关方式，无论是数字控制器控制还是用模拟芯片控制都必须采取相应的偏磁抑制措施，来保证变压器始终处于对称平衡运行状态。

为抑制偏磁，现有技术有在变压器原边串电容的方法，如附图2所示，利用电容的隔直特性将变压器原边中的直流分量滤除。此方法的局限性：因为在变压器的工作全过程中，所有的电流都要流过此电容，此电容相对于普通的滤波电容或耦合电容工况要恶劣很多，尤其在高压大功率变换器中，隔直电容的发热严重，可靠性和寿命直接制约电源整机的可靠性。

现有技术也有通过模拟电路检测变压器的原边电流来对PWM脉冲宽度进行微调的抗偏磁电路；如附图3所示。图中1是电流传感器；2是电压控制型PWM调节器；3、4是采样保持器；5是加法器；6是PI调节器；7是脉冲宽度微调电路。此技术的局限性：一方面这种偏磁抑制电路硬件环节较多，需要两路采样脉冲、两个采样保持器、1个加法器、一个PID调节器、1个脉冲宽度微调电路；另一方面上述电路功能单一只能实现偏磁抑制作用，变压器原边过流保护还需要要额外的保护电路。

发明内容

本发明解决现有抑制偏磁方法可靠性差或者硬件电路结构复杂的问题，提供一种抑制与全桥逆变器配合的变压器偏磁的方法。该方法以DSP处理器为基础，基本以控制软件实现抑制偏磁，控制简单，抑制变压器偏磁效果好。

本发明是采用如下技术方案实现的：抑制与全桥逆变器配合的变压器偏磁的方法，由DSP处理器控制全桥PWM逆变器的PWM发生器，DSP处理器的控制软件是由如下步骤实现的：

一、采集变压器原边电流，给定PWM发生器的给定电流

1、对于PWM控制方式下的逆变器，DSP处理器是在逆变器两组对角开关管（Q1、Q3为一组，Q2、Q4为一组）的关断时刻分别对变压器原边电流的正、负半周进行采样；

2、对于全桥移相控制方式下的逆变器，DSP处理器是在逆变器超前桥壁的两个开关管（Q1、Q2）的关断时刻分别对变压器原边电流的正、负半周进行采样。

二、分别对正负半周的采样电流做闭环PID调节，并且正负半周的采样电流做闭环PID调节时依据的是同一个PWM发生器的给定电流。