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逆变器变压器偏磁校正方法介绍

发布时间:2020-01-30 06:10
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  正弦波全桥逆变电途主电途如图2所示,两桥臂中订交叉对应开合(S1,S4)和(S2,S3)区分构成两个开合组。逆变桥开合管的驱动信号为正弦波与三角波较量而得的SPWM驱动脉冲,是以,逆变桥一桥臂与0点的电压uAO可流露为无间流分量Uad和基波分量以及一系列谐波分量之和;同理,逆变桥另一桥臂与0点的电压uB0可流露无间流分量为Ubd和基波分量以及一系列谐波分量之和。可得变压器一次侧直流电压UAB=Uad-Ubd,当Uad=Ubd时,UAB=0。这种偶然是很难爆发的,即使是通过局限使其差值为零,看待三相逆变器,很难满意其他相的差值也为零。借使通过区分校正每一桥臂的输出电压uA0,uB0,uC0,使其各自的直流因素均为零,尽管每相中Uad、Ubd、Ucd为零。那么,输出变压器一次侧绕组中的直流因素也就祛除了。这便是单、三相正弦波逆变器祛除偏磁的同一要领。

  图5较量了正在400Hz正弦波逆变电源中,利用抗偏磁电途和晦气用抗偏磁电途的电源输出电压波形。该波形由Tektronix公司的TDS201示波器采样取得。从图5(a)可能看出,变压器浮现了偏磁导致波形爆发了畸变,图5(b)为同样主电途装上抗偏磁电途后的电压输出波形,波形呈正弦波,THD《3%。

  (1)尽量选用饱和磁感到强度高的铁磁资料作铁芯,如0. l mm的硅钢片压制而成的死心,以升高变压器对偏磁的担当才力。

  当变压器原边含有直流因素时,PWM型变换电途的正、交恶标的方波“伏-秒”面积不再相当,磁通将向某一目标渐渐加众,最终导致变压器死心磁感到强度领先饱和磁感到强度而饱和,磁化弧线将不再对原点对称。正在SPWM型变换电途中,当含有直流因素时,将正在变压器死心中形成恒定的磁链。从而使得变压器磁通正在基波周期将不再是正、交恶标好像的正弦波,其限制将由寻常时的1m变为-1m+d~+1m+d,变压器磁感到强度变化限制也由寻常时的-B1m~+B1m变为Bd-B1m~Bd+B1m,磁化弧线也将不再对原点对称,导致半导体开合管损坏。

  设u1dc、i1dc区分流露u1、i1中的直流分量。Hdci2dc区分流露H,i2中的直流分量。R1流露变压器原边绕组的电阻。由(2.19)式知,变压器中直流分量形成的磁场强度为:

  (3)尽量避免操纵半波整流负载,尽管电源带半波整流负载,功率也不行很大。

  图3为SPWM正弦波逆变器中一个桥臂的抗偏磁电途的局限框图。I是逆变桥,0为直流中点,Rp为调动中点之用。II为低通滤波器,用于检测高压SPWM脉冲序列中的直流分量Uxd(x=1,2,3)。Uxd送到PI调动器举办偏差放大,其输出信号uc举动脉宽调制器(PWM)的局限信号,使其输出的脉宽跟踪Uxd的蜕化。由此获得的均匀值u0去校正局限电途的参考正弦,使其对横轴对称。如逆变桥臂的输出正弦波向上偏,通过调动校正,使其向下偏。使各桥臂中点的Uxd为零,从而到达祛除偏磁的宗旨。总共流程是闭环动态实行的。

  (2)变压器饱和时,因为励磁电流中含有巨额的谐波因素,谐波电流正在变压器漏感上的谐波压降将导致输出电压波形浮现急急畸变;

  不少科技管事家遵循自身的工程实施,提出了少少减小偏磁的宗旨,并赢得了较好的效率个中有些宗旨仅实用PWM型直流变换器可能采用校正每个开合周期的脉宽来祛除偏磁,不存正在对输出波形的影响。而SPWM正弦波逆变器的每个开合周期脉宽正本就欠好像,采用此要领会导致急急地偏离SPWM形式,形成调制失真,最终使输出波形爆发畸变。看待SPWM正弦波逆变器。

  件存正在零点漂移,或开合管驱动信号的死区期间差别等等城市导致变压器低级电压中存正在直流分量;当逆变电源的负载是单相半整流负载时,变压器次级电流中也将浮现直流分量。

  从而磁感到增量B(t)成为期间的线性函数。看待全桥PWM型逆变电途,寻常环境下,变压器正、交恶标的方波“伏-秒”面积相当,死心的磁感到强度与方波脉宽成正比,蜕化如图1(a)所示,且磁化弧线对原点对称。而SPWM型逆变电途中各个脉冲的宽度不相似,并且随载波比的蜕化而蜕化,B(t)的巨细与SPWM脉冲宽度成正比相干,其电压波形和死心中的磁感到强度的波形如图1(b)所示。此时,磁化弧线正在一基波周期对原点对称。

  通过对逆变桥每一桥臂中点直流电压分量举办检测,相应地正在正弦信号中列入一主动可调的直流调动量,从而有用地处理了逆变电源直流偏磁题目。该要领不单可用于单相全桥逆变电源,也可用于三相逆变电源,避免了三相电源耦合对偏磁的影响,无论是何种来源激发的偏磁(局限电途或主电途),均可有用地举办校正,是一种较为适用的祛除偏磁的新要领。该要领从20世纪90年代初期安排告成之后,接踵用于KZD,TAC,ATO,ATT等系列产物中,功率品级从2kVA到100kVA的单、三相400Hz正弦波逆变电源中。使变压器的温起落低约20℃,总谐波含量低重了3~4个百分点(THD《3%),较好地改革了安装的电特色。长久操纵评释,该要领具有电途方便,效率好,本钱低,牢靠性上等诸众甜头,可能形成较好的经济效益。

  本文正在较量理会了PWM和SPWM变压器死心的差别磁化流程的根柢上,提出了SPWM型逆变电源禁止变压器偏磁的新要领,即以逆变桥各桥臂中点电压举动反应来禁止直流偏磁。并已告成行使正在400Hz单、三相系列变频电源中,验证了该要领的适用性和牢靠性。

  为理会容易将式(2)写为增量阵势并研究到正在PWM和SPWM型逆变器中,u1为幅值恒定的脉冲量,于是磁感到增量酿成

  三相电途行使要领与单相全桥所有好像,只是操纵了3片集成芯片和3只小脉冲变压器(26,2K磁罐作磁芯)。正在本质行使中将三途局限电途修制正在一小块印制电途板上(但要互相分隔)。如是单相正弦波逆变电源,仅装两途即可,具有较好的通用性。

  (6)采用对变压器原边电压中的直流分量举办积蓄局限来改革变压器偏磁饱和的要领。

  设I1、I2区分流露逆变电源变压器原边、副边的电流,H流露死心中的磁场强度。NI,N2区分流露变压器原边副边绕组匝数。L为变压器死心的磁途长度。由安培环途定律得:

  正在逆变电源编制中,借使给定的正弦波或者三角载波中存正在直流分量,或反应所用的霍尔元

  正在SPWM开合型变换器中,主变压器的偏磁可能说是一种通病。只是正在百般行使场地中,展现的水准差别罢了。偏磁的后果是相等急急的,轻则会使变压器和功率半导体模块的功耗加众,温升加剧,变压器的死板噪声增大(当开合频率或调制频率正在听觉限制内时),急急时还会损坏功率器件,使逆变器不行寻常管事。以是,抗偏磁是开合型逆变电源的的要害题目之一。

  总结地说,逆变桥SPWM波正负脉冲错误称是激发偏磁的根基来源。酿成SPWM波正负脉冲错误称详细来源有:

  禁止偏磁的硬件实行如图4所示。低通滤波器II,采用了RC无源低通滤波器实行,个中期间常数=RC。由于是对直流中点0滤波,应采取耐压大于400V,CBB类电容即可。中心电途III,IV可用一片双端输出PWM局限IC(比如TL494,SG3535,SG3524等)组成推挽式布局。脉冲变压器T用来分隔和取得须要的电压增益。u0是可调的,u0的差别,a点的电位也就差别,送到加法器的电压也就差别。如无偏磁,则u0=0,u0永远正在零邻近动态地闭环调动。

  与凡是变压器的管事情形差别,逆变电源变压器容易浮现偏磁题目,偏磁是逆变电源变压器的特有外象。这是因为当变压器死心中的磁感到强度存正在直流分量时,磁感到强度的波形正负半波错误称,或向上偏或向下偏,这种外象称为变压器的偏磁外象。偏磁急急时会导致变压器死心浮现磁饱和。变压器磁饱和对总共电源编制的寻常运转将形成极其晦气的影响,展现正在以下几个方面:

  1)功率半导体模块(IGBT)开合速率的差别(器件的离散性或非同等性);

  (1)变压器饱和时,因为励磁电流很大,将导致逆变器开合器件的电流过大,也许使过流护卫行动或开合器件损坏;

  开合型逆变电源主变压器死心的电磁流程与凡是变压器相似均满意电磁感到定律,为容易理会可能为绕组电阻,漏感,变压器分散电容等都等于零。如此,加到变压器低级绕组的电压u1和绕组感到电势相平均。以是,

  于是对逆变电源变压器偏磁形成来源举办长远研商,并提出有用的抗偏磁程序显得越发须要,本文将不才面举办商讨。

  (2)使给定的正弦波或三角载波尽量不含直流分量:开合管驱动信号的死区期间尽量同等。

  除此除外,借使电途安排欠妥,工艺欠妥也会形成偏磁。综上所述,无论SPWM局限信号采用何种形式[正弦波与三角波较量,单片机,仍然专用集成电途(ASIC)]形成,偏磁老是存正在的,只是水准有所差别。欲使变压器管事正在理思(或合理)的形态,较量好的宗旨是使变压器的磁化弧线正、负目标对原点O对称。看待SPWM管事形式的变频电源,借使逆变桥中点输出的SPWM脉冲波(滤波之前)所代外的输出正弦波的正负面积相当,则评释输出波形中不含直流因素,即直流因素为零,变压器没有偏磁;反之,若正负面积不等,直流因素则不为零。变压器一次侧直流电压的存正在是酿成正、交恶标的伏秒面积不等而激发偏磁的根基来源。怎么检测出直流电压并通过妥当的电途举办校恰是禁止偏磁的技能要害。

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