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        SPWM逆變電源抗直流偏磁的研究

        作者: 時間:2012-09-03 來源:網絡 收藏

        摘要:本文分析了導致輸出變壓器偏磁的原因。在此基礎上提出了一種相應抗偏磁的對策—數字PI電壓積分調節法。通過仿真實驗證明了該種方法的可行性和有效性。

        本文引用地址:http://www.104case.com/article/176307.htm

        敘詞:;逆變器;偏磁

        Abstract: By analyzing the causes of the flux imbalance in the output transformer of the inverter. A corresponding approach of avoiding flux imbalance-digital PI voltage integral is introduced in this paper. The practicability of the approach is proved to be effective by simulation.

        Keyword:; Inverter; Flux imbalance

        1.引言

        全橋逆變器中,為了實現輸入輸出之間的電氣隔離以及得到合適的電壓幅值,一般在輸出端接有基頻交流變壓器。逆變橋輸出電壓為SPWM脈沖波,變壓器承受從基頻到高頻的電壓分量,理論上不存在直流分量。但是,在實際運行過中,各種因素使得變壓器的輸入電壓中的直流分量難以避免,直流分量的存在致使鐵心飽和,從而加大了變壓器的損耗,降低了效率,甚至會引起逆變器顛覆,對系統的運行有著極大的危害,必須采取措施加以解決。

        2.偏磁產生的主要原因

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        圖1 單相全橋系統

        變壓器鐵心中的磁場強度H與原副邊電流、變壓器鐵心長度L之間的關系為

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        ( 1 )

        從(1)式中可以看出,當

        中含有直流分量時,H中才會產生直流分量,由鐵心的磁化曲線可以知道H中含有直流分量時,磁感應強度B中也必然含有直流分量。有因為

        可分為激磁電流

        [和變壓器副邊負載電流折算到原邊的電流

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        兩部分,并且

        在鐵心內產生的磁感應強度總是大小相等,方向相反相互抵消的,所以 中的直流分量僅取決于激磁電流

        中的直流分量

        。設變壓器原邊電壓中的直流分量為

        ,變壓器原邊直流電阻為

        ,則

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        (2)

        從式(2)中可以看出,在SPWM全橋逆變器中,若變壓器原邊電壓正負半周波形對稱,正負半波伏秒積分相等

        為0;反之,若變壓器原邊電壓正負半周的波形不對稱,正負半波伏秒積分不相等,產生直流分量

        造成原邊電壓正負波形不對稱的主要原因:

        (1) 逆變器中兩橋臂各功率管的導通時飽和壓降不同,關斷時的存儲時間不一致,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) 控制系統采用了波形矯正技術,在動態調節過程中調制波容易出現正負半周面積不等的情況,從而產生“動態”不平衡。

        3.解決偏磁問題的方法

        由上述分析可知,在SPWM全橋逆變器中必然存在著直流偏磁。直流偏磁的存在會導致鐵心飽和,加大了變壓器的損耗,降低了效率,增大了噪聲,嚴重時會引起逆變器顛覆,損壞功率開關管,嚴重影響逆變器的正常運行,因此必須采取措施加以解決。


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