SPWM全桥逆变器输出变压器直流偏磁的抑制.doc

【SPWM全桥逆变器输出变压器直流偏磁的抑制】 SPWM全桥逆变器在大功率应用中广泛使用，因为它的开关电流相对于半桥逆变器减半。为了隔离输入输出并调整输出电压，通常会在输出端连接一个交流变压器。然而，在SPWM控制的全桥逆变器中，由于各种因素，比如器件开关速度差异、通态压降不均、信号传输延迟或设计不当，可能会导致输出变压器出现直流分量，进而产生单向偏磁现象。这种偏磁会增加变压器和功率半导体模块的功耗，加剧温升，产生噪音，并可能导致功率模块损坏，严重影响系统的稳定运行。 偏磁的机理是变压器两端正负脉冲电压的伏秒乘积不平衡，使磁芯的磁滞回线偏离平衡位置。当变压器初级电压对称时，正负半周波的伏秒积相等，磁工作点以中心对称运动，无偏磁现象。反之，如果电压不对称，磁感应强度的幅值不同，就会形成直流偏磁，导致铁芯饱和，最终进入非线性区，磁导率下降，励磁电流增大，引起过热和器件破坏。 为抑制偏磁，常用的方法是在变压器原边串联电容以滤除直流分量，但这可能导致电容工况恶化，影响其寿命和变换器的可靠性。此外，还有逐脉冲电流检测法、电流型PWM控制法、采样保持法、双环控制法等，但这些方法可能只适用于特定类型的变换器，或在应用中会引起输出波形的失真。 针对SPWM全桥逆变器，抑制直流偏磁的关键在于检测和校正直流电压和电流。通过霍尔元件检测变压器初级的直流电流分量和桥臂的直流电压分量，然后用PI调节器进行误差放大。PI调节器的截止频率需要根据系统的动态响应特性和输出电压总谐波失真（THD）的要求进行调整。这样，通过修正每个桥臂的输出电压，可以消除变压器初级的直流成分，从而抑制偏磁。 抑制SPWM全桥逆变器输出变压器的直流偏磁是一项重要的技术任务，涉及到系统的稳定性和可靠性。通过精确的检测和控制策略，可以有效地避免偏磁带来的负面影响，确保电力电子设备的高效和安全运行。