移相全桥变换器偏磁抑制的不对称移相方法_张小倩

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1、DOI:10.13234/j.issn.2095-2805.2013.2.88第2期电源学报No.22013年3月JournalofPowerSupplyMar.2013移相全桥变换器偏磁抑制的不对称移相方法张小倩，史旺旺，胡舒阳（扬州大学能源与动力工程学院，江苏扬州225127）摘要：针对移相全桥DC_DC变流器中因特性不一致使变压器初级产生直流分量而导致的偏磁问题，提出了不对称移相的偏磁数字抑制方法。通过调节超前臂的占空比控制变压器原边的直流分量，而调节滞后臂的移相角控制输出电压的复合控制方式，实现了偏磁抑制和输出电压控制。利用平均状态空间模型，分析

2、了超前臂占空比与直流电流的关系，并给出了DSP中不对称移相的实现方法。仿真和实验结果证明了所提出方法的正确性和可行性。关键词：移相全桥；直流偏磁；不对称移相；数字控制中图分类号：TM46文献标志码：A文章编号：2095-2805（2013）02-0088-05引言移相角的突变也会引起正负半周伏秒积不等，从而出现偏磁。传统偏磁抑制方法主要有增大变压器气全桥拓扑DC/DC在中大功率变换器方面得到隙以降低磁密、串入隔直电容以及基于模拟技术和广泛应用。为实现输入和输出之间的电气隔离并得数字技术的脉宽修正法。增加气隙和串联隔直电容到合适的输出电压值，大功率变换器一

3、般在交流侧方法将会增加变流器的成本和体积，串入隔直电容接有变压器。实际运行中，多种因素使得变压器原在快速系统响应中也会出现偏磁现象，文献[5，6]对边电流正负波形不对称，引起变压器铁心工作时磁此进行了详细的分析。化曲线不再关于原点对称，由于磁化曲线是非线性的，当偏磁严重时，铁心必将进入单方向深度饱和，1偏磁抑制原理造成单向磁化电流剧增，增大损耗，严重时甚至对开关管造成损害。偏磁的产生是因各种不对称因素使加到变压[1，2]偏磁的产生有多种因素：(1)开关管参数不一器的正负半周伏秒面积不等，从而使变压器的半周致。实际应用中同一桥臂上下两个开关管的参数，期内出

4、现尖峰电流，同时出现了直流分量。传统的如通态压降、缓冲电路参数的不同会引起变压器正偏磁抑制方法是采用检测原边电流正负半波峰值负向电压的不等而带来电流的不等。(2)驱动电路参的方法，根据正半周与负半周的电流峰值的差值对数的不一致。实际应用中脉冲信号经驱动电路后驱脉宽进行微调。实际运行中电流波形并不光滑，尖动开关管，由于驱动电路元件参数的不一致会引起峰电流的存在会给控制带来误差。本文通过检测原死区时间不等，带来各管实际触发脉冲宽度的不边直流电流进行控制，直流电流通过二阶模拟低通等，从而导致偏磁。(3)控制系统的影响。文献[3]对影滤波器滤波后得到。因原边电流

5、为高频交流电流，响不对称的因素进行了建模分析，并指出斩波绕组低通滤波器很容易将高频电流滤除，因此也容易得的电阻不对称是影响伏秒积不对称的主要因数。文到直流电流。采用模拟低通滤波方法获取直流电献[4]通过检测尖峰电流实现了数字偏磁的抑制，并流，对采样时刻没有特殊要求，简化后的全桥电路给出详细的设计过程。在快速响应的控制系统中，如图1所示。为抑制变压器直流电流，控制系统应能自动调收稿日期：2012-05-27节正负半周伏秒积，本文采用非对称移相方法，即基金项目：扬州市基金项目（YZ2010017）；扬州大学科技合作项目（YZ2010152）第2期张小倩，等：

6、移相全桥变换器偏磁抑制的不对称移相方法89（2）在负半周，对应的方程为：（3）（4）图1全桥变流器的拓扑结构图式（3）、（4）持续的时间分别为d2、t2。一个开关周期的ip平均值ip微分方程为：（5）从（5）式可以看出，当电路对称即Δd=0时，方d軃ip程简化为：L'f=-(d1+d2+t1+t2)R'ip，ip能够衰减为dt0，若增加R'则可以提高直流分量的衰减速度，但会增加系统损耗。当R'很小时，ip衰减很慢，某一时刻产生的直流分量将长时间存在。因全桥DC/DC工作图2非对称移相原理图状态类似Buck电路，输入输出电压总是满足Vin>Vo'，正负半周

7、不对称时，可引起直流分量；另一方超前臂的占空比可在0.5附近微调，而滞后臂的占面，通过调节Δd可限制直流分量。在动态调节过程空比保持0.5。非对称移相原理如图2所示。中，Vin-Vo'值较大，Δd的变化将引起更大的ip，这与图中变量单位采用归一化表示，即一个PWM文献[3，4]的结论一致。周期为1。设Q1的导通时间在0.5的基础上变化Δd，则Q2的导通时间为0.5-Δd，Q1和Q3之间的移2DSP中的不对称移相的实现相角定义为Q1的导通的区间的对称线与Q3对称线之间的时间差，也是相对于一个PWM周期的归一化值。根据上述定义，变压器原边正半周的导通时移相P

8、WM控制的数字实现方法很多，但由于11目前所用DSP芯片不具有直接产生移相信号的