DQZHAN技術(shù)訊：如何實(shí)現(xiàn)逆變變壓器偏磁的校正
逆變變壓器的偏磁校正工作，對于很多從事電源產(chǎn)品研發(fā)的工程師來說并不陌生，對于如何抑制逆變變壓器的偏磁情況，每個(gè)工程師也都有其獨(dú)特的處理方法。在今天的案例分享中，我們將會(huì)為大家分享一種抗直流偏磁控制器的設(shè)計(jì)方案，以此實(shí)現(xiàn)對變壓器的偏磁校正和抑制。
下圖中，圖1所顯示的是一種單相SPWM逆變電路及觸發(fā)脈沖波形，能夠看出在圖1中，逆變變壓器電路的偏磁情況比較嚴(yán)重。在本方案中，針對這種單向偏磁的問題，我們所設(shè)計(jì)的抗直流偏磁控制器其工作原理框圖如下圖圖2所示。
圖2中所顯示的抗直流偏磁控制器，在正常運(yùn)行的過程中，對偏磁情況能夠有效進(jìn)行校正。在這里我們分享一下這種抗直流偏磁控制器的工作原理。在電源及銅、控制器開始工作后，當(dāng)取樣電路檢測出一次側(cè)存在直流分量Um，則直流分量Um將會(huì)被送至調(diào)節(jié)器進(jìn)行誤差放大，其輸出信號Ue作為脈寬調(diào)制器的控制信號，使輸出脈寬跟蹤Um。此時(shí)所得出的平均值Uo去校正控制電路的參考正弦，使其恢復(fù)SPWM波正負(fù)脈沖對稱性。在這里我們假設(shè)在一個(gè)基波周期內(nèi)，VT1、VT4管較VT2、VT3管的導(dǎo)通時(shí)間長，則Um正(本方案中設(shè)ULA的正方向?yàn)樽訟至B)，直流分量Um通過取樣電路送至調(diào)制電路，參與調(diào)制波校正，采用PI控制方法，實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)SPWM的寬度，使得VTl、VT4管導(dǎo)通時(shí)間相應(yīng)減小，而V12、VT3管的導(dǎo)通時(shí)間增大，直至隊(duì)平均值為零，從而實(shí)現(xiàn)了對U1的直流分量進(jìn)行實(shí)時(shí)補(bǔ)償，使得正負(fù)脈沖伏秒積相同，達(dá)到消除正直流分量的目的，避免了單向偏磁。
通過上文中對這一抗直流偏磁控制器工作原理的介紹，我們可以看到，由于此電路直接地實(shí)時(shí)檢測U:直流分量，故對各種不可預(yù)見因素造成的單向偏磁均能進(jìn)行抑制。接下來，就是這一偏磁控制器的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)了。在本方案中，我們主要采用數(shù)字直流偏磁控制中，控制器的設(shè)計(jì)是抑制直流偏磁關(guān)鍵，要求一次側(cè)電流直流分量*小誤差收斂到零，并滿足一定動(dòng)態(tài)指標(biāo)。我們假設(shè)一次側(cè)電流產(chǎn)生很小的直流分量，采樣電路產(chǎn)生很小的偏差直流ie(K)，由此產(chǎn)生的控制量可以通過下式計(jì)算為:
此時(shí)我們采用PI增量式控制算法，其表達(dá)式為：
在完成了逆變變壓器的抗直流偏磁控制器設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)后，接下來的步驟是*為關(guān)鍵的一環(huán)，那就是對這種偏磁控制器的檢測與校正。在正弦波逆變電路圖中，可在變壓器的原邊直接地添加取樣電路，實(shí)時(shí)檢測輸出電壓U，的直流分量，在輸出變壓器中，勵(lì)磁電流一般僅占一次測電流的2%，因此檢測一次側(cè)電流得直流分量必須先濾除勵(lì)磁電流中的基波及高頻成分。在本方案中，該系統(tǒng)的具體采樣電路如下圖圖3所示。如果是在數(shù)字式控制的單相逆變電源中，采用采樣輸出變壓器一次側(cè)電流用于偏磁的反饋控制，通過數(shù)字PI控制器得出的控制量用于對驅(qū)動(dòng)脈寬進(jìn)行修正，可以減小一次側(cè)電流中的直流分量，把直流偏磁限制在較小范圍之內(nèi)。
下圖中，圖4所顯示的是沒有運(yùn)用偏磁校正逆變器輸出波形，從圖中可以很明顯的看到，當(dāng)變壓器進(jìn)入飽和后，原邊電流隨電壓升高急劇增大，導(dǎo)致輸出電壓由于偏磁明顯發(fā)生畸變。下圖圖5為有抗偏磁電路電壓輸出波形圖，其輸出電流波形呈正弦波。從圖中可以看出，加人抗偏磁控制回路以后，采用數(shù)字式PI控制把變壓器的原邊電壓作為反饋量進(jìn)行閉環(huán)控制，對變壓器的直流偏磁加以校正，變壓器原邊的電流波形明顯得到改善，這充分證明該方法能夠有效抑制變壓器的直流偏磁。
以上就是本文針對逆變變壓器的偏磁校正所進(jìn)行的簡要介紹，希望能夠?qū)Ω魑还こ處煹难邪l(fā)設(shè)計(jì)工作有所幫助。
