DQZHAN技術訊：如何實現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品研發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，每個工程師也都有其獨特的處理方法。在今天的案例分享中，我們將會為大家分享一種抗直流偏磁控制器的設計方案，以此實現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重。在本方案中，針對這種單向偏磁的問題，我們所設計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，在正常運行的過程中，對偏磁情況能夠有效進行校正。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，當取樣電路檢測出一次側存在直流分量Um，則直流分量Um將會被送至調節器進行誤差放大，其輸出信號Ue作為脈寬調制器的控制信號，使輸出脈寬跟蹤Um。此時所得出的平均值Uo去校正控制電路的參考正弦，使其恢復SPWM波正負脈沖對稱性。在這里我們假設在一個基波周期內，VT1、VT4管較VT2、VT3管的導通時間長，則Um正(本方案中設ULA的正方向為自A至B)，直流分量Um通過取樣電路送至調制電路，參與調制波校正，采用PI控制方法，實時調節SPWM的寬度，使得VTl、VT4管導通時間相應減小，而V12、VT3管的導通時間增大，直至隊平均值為零，從而實現了對U1的直流分量進行實時補償，使得正負脈沖伏秒積相同，達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時檢測U:直流分量，故對各種不可預見因素造成的單向偏磁均能進行抑制。接下來，就是這一偏磁控制器的設計環節了。在本方案中，我們主要采用數字直流偏磁控制中，控制器的設計是抑制直流偏磁關鍵，要求一次側電流直流分量*小誤差收斂到零，并滿足一定動態指標。我們假設一次側電流產生很小的直流分量，采樣電路產生很小的偏差直流ie(K)，由此產生的控制量可以通過下式計算為:
此時我們采用PI增量式控制算法，其表達式為：
在完成了逆變變壓器的抗直流偏磁控制器設計環節后，接下來的步驟是*為關鍵的一環，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，實時檢測輸出電壓U，的直流分量，在輸出變壓器中，勵磁電流一般僅占一次測電流的2%，因此檢測一次側電流得直流分量必須先濾除勵磁電流中的基波及高頻成分。在本方案中，該系統的具體采樣電路如下圖圖3所示。如果是在數字式控制的單相逆變電源中，采用采樣輸出變壓器一次側電流用于偏磁的反饋控制，通過數字PI控制器得出的控制量用于對驅動脈寬進行修正，可以減小一次側電流中的直流分量，把直流偏磁限制在較小范圍之內。
下圖中，圖4所顯示的是沒有運用偏磁校正逆變器輸出波形，從圖中可以很明顯的看到，當變壓器進入飽和后，原邊電流隨電壓升高急劇增大，導致輸出電壓由于偏磁明顯發生畸變。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，采用數字式PI控制把變壓器的原邊電壓作為反饋量進行閉環控制，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行的簡要介紹，希望能夠對各位工程師的研發設計工作有所幫助。
