全桥软开关PWM变换器中变压器偏磁机理及抑制方法的研究
一种单级全桥PFC变换器变压器偏磁抑制策略
一种单级全桥PFC变换器变压器偏磁抑制策略1. 引言1.1 研究背景单级全桥PFC变换器是一种常用的AC/DC变换器拓扑结构，适用于电源因特网、工业自动化、家用电器等领域。
在实际应用中，因为功率开关器件开关过程中的高频脉冲电流以及磁元件的非线性特性等原因，会导致变压器存在偏磁现象。
变压器偏磁会使系统的工作效率下降，损耗增加，同时对系统的稳定性和可靠性产生不利影响。
针对单级全桥PFC变换器中存在的变压器偏磁问题，需要制定一种合理有效的抑制策略。
通过分析偏磁的原因及影响，探讨减少偏磁对系统性能的影响，提出一种可行的变压器偏磁抑制方案。
这将有助于提高单级全桥PFC变换器的效率和稳定性，推动该技术在各个领域的应用。
本文将重点研究单级全桥PFC变换器中变压器偏磁问题及抑制策略，旨在为提升系统性能提供理论和实践支持。
1.2 研究意义变压器偏磁是影响单级全桥PFC变换器性能的重要因素之一。
研究变压器偏磁抑制策略的意义在于提高变换器的效率和稳定性，从而提升电力系统的整体性能。
通过探讨偏磁对系统性能的影响，可以更好地理解偏磁问题的本质，为解决这一问题提供理论指导和技术支持。
有效的变压器偏磁抑制方案可以减小系统中的功率损耗，提高能量利用效率，降低能源消耗，符合节能减排的国家政策要求。
通过研究变压器偏磁抑制技术，也可以为相关领域的工程实践提供参考和借鉴，推动相关技术的发展与应用。
研究变压器偏磁抑制策略具有重要的理论和实际意义，对推动单级全桥PFC变换器的进一步优化和发展具有积极的促进作用。
希望通过本文的研究，能够为相关领域的工程技术工作者和学术研究人员提供有益的参考和启发，推动电力系统领域的技术创新和发展。
2. 正文2.1 单级全桥PFC变换器的工作原理单级全桥PFC（Power Factor Correction，功率因数校正）变换器是一种常用于电源系统中的拓扑结构，其主要作用是对输入交流电源进行整流、滤波和功率因数修正，以提高电源系统的效率和稳定性。
偏磁及其抑制技术在全桥变换器中的作用分析
消 除变压 器偏 磁 ，提 高变 换器 效率பைடு நூலகம் 电路 的功 率等 级 ，并给 出Ｍ ｔａ ／ ｉｕ ｉ ｋ 真结 果 。 ａ ｌｂ Ｓ ｍ ｌ ｎ 仿
ｌ 无源箝位Ｆ － ＶＺＣ － ＷＭ变换器 Ｂ Ｚ ＳＰ
副边 无源 箝位Ｆ — Ｖ Ｃ — Ｗ 变换 器采 用全 桥结 Ｂ ＺＺ ＳＰＭ
偏磁及 其抑翩技术在全桥变换器中的作甬分析
电工 电气 （０ ２ ． ２ １ １ Ｎｏ ）
偏 磁 及其 抑 制 技 术 在 全 桥 变 换 器 中的作 用 分析
邵楚 雯，王书征
（ 东南大学 电气工程 学院，江 苏 南京 ２ ９） １ ０６ ０
摘 要： 针 对副边 无源箝位 全桥软 开关脉 宽调制变换器 的结构特 点，论述 了变压器产 生偏磁 的主
明该方法 可 以有效抑 制偏磁 。 关键词 ： 偏磁 ；软 开关 ；变换器；新型峰值 电流控制 中图分类号 ：Ｔ ４ Ｍ６ 文献标 识码 ：Ａ 文章编号：
Ｆｕｎｃ ｉ ｎ Ａ ｎ ｌ ｓ ｓｏ ａ ｉ ｎ ｔ ｓ ｒ ｃ ｉ ｎ Ｔｅ ｈｎｉ ｅ ｉ ｔｏ ａ ｙ ｉ ｆＢｉ ｓｎｇ ａ ｄ Ｉ ｓＲｅ ｔ ｉ ｔｏ ｃ ｑｕ ｎ Ｆｕ ｌＢｒ ｄｇ ｎ ｒ ｅ ｌ ｉ ｅ Ｃｏ ｖｅ ｔ ｒ
Ａｂｓ ｒ ｃ ： ｍ ｉ ｇ ａ ｔｕｃ ｕ ａ ｅ ｔ ｒ ｓｏｆｓ ｃ ｎ ｒ ｉ ａ ｓ ｖ — ｌ ｍｐｅ ｕ ｌｂ ｉ ｅ ｓ ｔｓ ｉ ｈｉ ｇ ｐ ｌ ｅ ｗｉ ｔ ｔ ａ ｔ Ａｉ ｎ ｔｓｒ ｔ ｒ ｌｆ ａ ｕ ｅ ｅ ｏ ｄａ ｙ ｓｄｅ ｐ ｓ ｉ ｅ ｃ ａ ｄ ｆ ｌ— ｒｄｇ ｏｆ ｗ ｔ ｎ ｕ ｓ ｄ ｈ ｍｏｄ ｌ ｔｏ ｏ — ｃ ｕａ ｉｎ ｃ ｎ ｖ ｒｅ ， ｈ ｓｐａ ｒ ｄ ｓ ｕ ｓ ｄ ｔ ｅ ｍ ａ ｎ ｃ ｕｓ ｎ ｏ ｓ ｑ ｎｃ ｆｔ ａ ｆ ｒ ｅ ｎ ｇ ｎ ｒ ｔｏｎ ｏｆｂ ａ ｎ ｔ ｏ ｓ ｏ ｒ ｄ ｔｏ ｌｂ ａ ｉ ｇ ｅ ｔ ｒ ｔ ｉ ｐｅ ｉ ｃ ｓ ｅ ｈ ｉ ａ ｅ ａ ｄ ｃ ｎ ｅ ｕｅ ｅ ｏ ｒ ｎｓ ｏ ｍ ｒ ｉ ｅ ｅ ａ ｉ ｉ ｓ ａ ｄ ｍｅ ｈ ｄ ｆｔ ａ ｉｉ ｎａ ｉ ｓ ｎ ｓ ｐ ｅ ｓ ｏ ．Ｄｉ ｃ ｓ ｏ ｓｍ ａ ｅ ｔ ｈ ｅ ｓｂｉｉ ｏ ｕ ｅ ｓ ｒｅ ｕ ｐｒ ｓ ｉ ｎ ｓ ｕｓ ｉ ｎ ｗａ ｄ ｏ ｔ ｅ ｆ ａ ｉ ｌｔ ｔ ｓ ｅ ｉ ｓ ＤＣ— ｏ ｋ ｎ ａ ａ ｉｏ ｏ ｓ ｐ ｅ ｓ ｂ ａ ｉ ｇ， ｎ ｉ ｄ ｏ ｅ ｔ ｐ ｙ ｂｌ ｃ ｉ ｇ ｃ ｐ ｃ ｔ ｒｔ ｕｐ ｒ ｓ ｉ ｓｎ ａ ｄ ａ ｋ ｎ ｆｎ ｗ ｙ ｅ ｐ ａ ｕ ｒ ｎ ａ ｉ ｇ ｓ ｐ ｅ ｓ ｏ ａ ｓ ｒ ｉ ｅ ．Ｔｈ ｅ ｐｌ ｎ ｃ ｎ ｒ ｄ ｃ ｒ ｄ ｔｏ ｌｐ ａ ｕ ｒ ｎ ｏ ｔ ｏ ｅ ｈ ｄ ｅ ｒ ．Ｍ ａ ｌ ｂ ｅ ｋ ｃ ｒ ｅ ｔｂｉ ｓ ｎ ｕｐ ｒ ｓ ｉ ｎ ｐｌ ｎ ｗａ ａ ｓ ｄ ｅ ｎ ｗ ａ ａ ｅ ｕ ｅ ｔ ａ ｉｉ ｎａ ｅ ｋ ｃ ｒ ｅ ｔ ｃ ｎ ｒ ｌｍ ｔ ｏ ｒ ｏｒ ｔａ ｓ ｍｕ ａ ｉ ｎ ｒ ｓ ｔｓ ｏ ｓｔ ａ ｈ ｅ ｈ ｄ ｃ ｎ ｅ ｆ ｃ ｉ ｌ ｕ ｐｒ ｓ ｉ ｓｎｇ ｉ ｌ ｔ ｏ ｅ ｕｌ ｈ ｗ ｈ ｔ ｅ ｍ ｔ ｏ ａ ｆｅ ｔ ｔ ｖｅ ｙ ｓ ｐ ｅ ｓｂ ａ ｉ ．
一种单级全桥PFC变换器变压器偏磁抑制策略
一种单级全桥PFC变换器变压器偏磁抑制策略一种单级全桥PFC变换器在电力电子设备中被广泛应用，用于提高功率因数和减少谐波污染。
变压器的偏磁问题一直是该变换器的一个关键挑战。
本文将介绍一种变压器偏磁抑制策略，以解决单级全桥PFC变换器中的偏磁问题。
让我们先了解一下单级全桥PFC变换器的工作原理。
单级全桥PFC变换器是一种高效的电力电子变换器，能够将交流电源转换为所需电压和电流的直流电源。
它通常由四个功率开关管和一个变压器组成，通过调整开关管的导通和关断状态来控制输出电压和电流。
由于变压器的非线性特性，当变压器处于不理想的工作条件下时，会出现偏磁现象，导致输出波形的失真和功率因数下降。
为了解决变压器偏磁问题，我们提出了一种新的抑制策略。
该策略利用了变压器的饱和特性，通过控制变换器的工作状态来抑制变压器的偏磁现象。
具体来说，我们设计了一个基于反馈的控制系统，通过监测变压器的输入和输出电压，实时调整变换器的工作状态，使其在不会产生偏磁的范围内工作。
为了验证该抑制策略的有效性，我们进行了一系列的实验和仿真。
结果表明，该策略能够有效的抑制变压器的偏磁问题，显著改善了单级全桥PFC变换器的输出波形和功率因数。
与传统的控制方法相比，该策略能够更好的适应变压器的非线性特性，提高了系统的稳定性和可靠性。
通过引入一种新的变压器偏磁抑制策略，我们可以有效的解决单级全桥PFC变换器中的偏磁问题，提高了系统的性能和稳定性。
我们相信这种策略将会在实际应用中发挥重要作用，为单级全桥PFC变换器的研究和设计提供有益的参考和指导。
希望该策略能够得到更多的关注和应用，为电力电子领域的发展做出贡献。
变压器直流偏磁抑制技术研究
变压器直流偏磁抑制技术研究摘要：采用长距离传输的直流输电方案，有利于提高电力传输的经济性、灵活性、稳定性，系统运行过程中调度电力也比较灵活，高压直流传输技术具备非常好的前景。
然而，高压直流输电系统易出现主变直流偏磁，当系统直流用单极大地返回工作的方式，会出现主变压器异常，噪音增大振动变大。
随着我国大力实施西部向东输送电力的政策，中国高压直流输电（HVDC）技术越来越多地使用在电力网络中，这个问题显得更加迫切和重要。
本文主要对变压器直流偏磁抑制技术进行了一定的研究。
关键词：变压器；直流偏磁；抑制技术；研究1、变压器直流偏磁产生机理直流电流经中性点入侵变压器绕组时，直流电流产生的直流磁通与变压器交流电流产生的交流磁通叠加，形成总磁通。
直流偏磁时，变压器绕组中的励磁电流和铁心中的磁通波形均发生了变化，如图所示（实线、虚线分别代表无、有直流电流作用时的情况）。
由图可知，变压器未发生直流偏磁时，其励磁电流和铁心磁通曲线均为正弦波且正负半轴对称，铁心也工作在线性区；变压器发生直流偏磁时，其励磁电流波形发生了畸变，正半轴波形出现尖峰且幅值增大，负半轴波形仍为正弦波，而铁心磁通波形向正半轴偏移，铁心工作在饱和区。
随着直流量的增加，励磁电流波形畸变越来越严重。
2、直流偏磁对变压器的影响2.1、励磁电流畸变变压器出现直流偏磁时，直流电流产生的直流磁通叠加在交流电流产生的交流磁通上形成总磁通，使变压器磁通密度增加、铁心饱和程度加深、励磁电流增加、电流波形畸变严重。
2.2、变压器振动加剧变压器本体振动主要源于硅钢片磁致伸缩引起的铁心振动，磁致伸缩使铁心随着励磁电流的变化而出现周期性振动。
直流偏磁下的变压器铁心处于正半周饱和状态，磁通向正半轴偏移，励磁电流波形发生畸变，导致磁致伸缩加剧，进而加剧铁心振动；硅钢片接缝处和叠片间存在由漏磁通引起的电磁吸引力，磁饱和时电磁吸引力随漏磁通增加而增大，也加剧了铁心、紧固螺栓、引线夹件绝缘螺栓等的振动，严重时会使变压器部件出现松动现象。
一种单级全桥PFC变换器变压器偏磁抑制策略
一种单级全桥PFC变换器变压器偏磁抑制策略引言随着电力电子技术的不断发展，PFC（Power Factor Correction，功率因数校正）变换器在工业和商业应用中得以广泛应用。
PFC变换器通过控制电流和电压之间的相位关系，可以有效地提高系统的功率因数，减少谐波失真和提高电网利用率。
而全桥拓扑结构是PFC变换器中常用的一种拓扑结构，能够实现较高的性能和效率。
在全桥PFC变换器中，变压器的偏磁问题一直是一个不可忽视的难题。
变压器偏磁会导致电路中出现直流偏磁磁通，造成瞬时过载，影响系统的稳定性和可靠性。
如何抑制全桥PFC变换器中变压器的偏磁问题，成为了当前研究中的一个重要课题。
本文将介绍一种单级全桥PFC变换器变压器偏磁抑制策略，通过对PFC变换器的工作原理和偏磁问题的分析，提出了一种有效的偏磁抑制方法，并对其进行了仿真验证。
一、全桥PFC变换器的工作原理全桥PFC变换器是一种常用的PFC拓扑结构，其基本工作原理如下：在输入交流电压经整流滤波后得到直流中间电压，然后经过PWM控制的全桥逆变器，最终输出交流电压。
通过对逆变器开关管的PWM控制，可以实现对输出电压的精确调控，从而实现功率因数校正和谐波滤波的功能。
二、全桥PFC变换器变压器偏磁问题分析在全桥PFC变换器中，变压器偏磁问题主要是由于变压器的短路漏磁电感引起的。
当逆变器的输出电流为零时，变压器的短路漏磁电感将产生一个直流磁通，从而导致变压器的偏磁问题。
这种磁通直流分量的存在会导致变压器的磁饱和现象，影响变压器的传输特性和效率。
变压器的偏磁问题还会在变压器的绕组中产生热点，从而降低变压器的绝缘寿命，影响系统的可靠性。
抑制全桥PFC变换器中变压器的偏磁问题，对系统的稳定性和可靠性至关重要。
具体而言，该抑制策略的实现步骤如下：在逆变器控制环节中引入了一个偏磁检测模块，用于监测变压器的偏磁情况；然后，在控制算法中加入了一个偏磁补偿环节，通过对逆变器PWM信号的调节，实现对变压器偏磁的实时补偿；通过对系统进行仿真验证，验证了该抑制策略的有效性和可行性。
实用的全桥逆变弧焊电源中高频变压器偏磁的抑制方法
1998年1月第14卷第1期沈 阳 建 筑 工 程 学 院 学 报Journal of Shenyang A rchitectural and Cicil Engineer ing Instiute V ol.14,No.1Jan. 1998收稿日期 1997 06 18沈阳建筑工程学院青年基金课题*32岁,女,讲师,沈阳建筑工程学院自控系,沈阳,110015.**38岁,男,工程师,本溪市安装工程有限责任公司,本溪,117000.全桥逆变弧焊电源中高频变压器偏磁的抑制方法尹凤杰* 林守权**摘 要 分析全桥逆变弧焊电源中高频变压器直流偏磁产生的原因,提出一种抑制直流偏磁的有效方法 电流型P WM 控制法,并介绍U C2846芯片在全桥逆变弧焊电源中的应用.关键词 偏磁;电流型;PWM 控制;弧焊电源中图法分类号 T N 86全桥式逆变电路具有磁芯利用率高、滤波电感小、输出功率大等优点,特别适合于大功率逆变弧焊电源.然而,全桥逆变电路抗直流偏磁能力差,在空载 短路 负载的动态变化中,如果不采取有效措施提高其抗直流偏磁能力,则会造成逆变器中高频变压器偏磁积累,磁芯严重饱和,导致电流迅速上升,逆变失败而烧毁元件.因此,随着焊接逆变器的大功率化,变压器磁芯偏磁的防止和控制已成为急需解决的问题.本文提出了一种解决全桥逆变弧焊电源中高频变压器偏磁的有效方法 电流型PWM 控制法.1 直流偏磁的产生及其危害偏磁是指变压器磁芯工作磁滞回线中心点偏离零点,正反向脉冲过程中磁工作状态不对称的现象.在高频变压器耦合的全桥电路中,功率开关元件的饱和压降、存储时间的不同以及其它原因都会造成电压波形正负半波不对称,即高频变压器中正负伏秒积不平衡,从而造成偏磁现象.图1为全桥逆变器的一般原理图.在高频变压器原边施加正、负方波电压,并忽略变压器漏抗影响时,若设B 1为磁感应强度正最大值,B 2为磁感应强度负最大值,U 1为变压器初级绕组所加电压,N 1为变压器初级绕组匝数,L 0为磁路长度,S 为磁芯等效面积, r 为磁芯相对磁导率,t 为脉冲宽度,则有B 1(t )=U 1N 1S t 1 ; B 2(t)=-U 1N 1S t 2(1)励磁电流为图1 全桥逆变电源原理图I 1(t)=L 0U 1 0 r N 21S t 1I 2(t)=-L 0U 1 0 r N 21St ,2男(2)初始电流为I 1(t)=I 驱1(t)+I 1(t)I 2(t)=I 驱2(t)+I 2(t)(3)如果变压器正、负脉宽对称,即t 1=t 2,则有B 1(t)=B 2(t),不会有偏磁产生;如果正向脉宽大于负向脉宽,即t 1>t 2,则B 1(t)>B 2(t).如果脉冲电压不对称继续下去,正向磁感应强度不断增大,负向磁感应强度不断下降,则会发生直流偏磁现象.随着偏磁的积累,磁芯进入深度饱和,磁化电流迅速增长,造成过流使逆变失败.由(2)式看出,随着脉冲宽度的增长,初级电流也增大,若初级电流增大到一定值时,关闭当前方向的PWM 脉冲输出,则变压器磁芯磁通和初级电流不再增大.因此,只要检测出变压器初级电流,并以此来调整PWM 控制器两路输出的脉宽差,使变压器初级电流控制在一定范围内,就可以消除变压器磁芯偏磁所带来的危害.电流型PWM 控制法可以有效地解决这一问题.2 电流型PWM 控制器控制原理如上分析,只要检测出变压器初级电流,就可以有效地抑制变压器的偏磁.因此,电流型PWM 控制法实质上是双环混合控制系统,内环为变压器初级电流控制环,采用恒频控制,电流控制具有快速、精确的优点,而且由于电感电流参与控制,使得过载、短路保护更为有效,整个系统动态特性好.适用于负载或输入电压有突变或变化较大的情况,尤其适用于逆变弧焊电源.外环为焊接电流控制环,采用闭环与门限综合控制法 1!.整个控制过程如图2所示.利用电流互感器和取样电阻分别检测变压器初级电流和次级电流,输出采样信号I f 与给定信号I s 经误差放大器放大输出后作为门限电压送到脉宽比较器.假设功率开关元件正处于43第1期尹凤杰等:全桥逆变弧焊电源中高频变压器偏磁的抑制方法图2 电流控制型原理图导通状态,高频变压器原边电流正处于增大状态,经采样电路送到脉宽比较器与上述门限电压比较,当超过门限电压后比较器输出高电平,送到RS 锁存器的复位端,使其输出Q 变为高电平,再经或非门输出低电平关断当前功率开关元件,则变压器磁芯磁通和励磁电流不再增大,并保持该状态直至振荡器输出脉冲到锁存器置位端S 和或非门.当振荡器输出为高电平时,或非门输出始终为低电平,封锁PWM,这段时间由振荡器输出脉冲宽度决定,也就是PWM 信号的死区时间,在振荡器输出脉冲下降同时,RS 锁存器输出Q 变为低电平,经或非门输出变为高电平,功率管开通.此时PWM 控制器输出反向脉冲,随着反向脉冲的输出,变压器磁芯磁通和初级电流随之下降,至零后又反向增大,至给定值-I u 后关闭脉冲输出,经死区时间后输出正向脉冲,如此周期地工作.3 系统稳定性分析电流型PWM 控制弧焊电源系统具有稳定性好、调节速度快、负载响应快的优点.这可以从以下分析中看出.由于电源输入电压的变化必然立即引起电感电流斜率的变化,如电压升高,电流增长变图3 单闭环控制系统框图快,反之亦然.这种输入电压的前馈控制使得只要电流脉冲达到预定的幅值,脉宽比较器不经过误差放大器就能改变输出脉宽,保证输出稳定,因此调整速度快.从控制理论角度讲,单闭环控制系统是一个二阶系统,为一个有条件稳定系统 2!.系统框图如图3所示.系统传递函数:44 沈 阳 建 筑 工 程 学 院 学 报第14卷G (S )=1T 1S U 1R +LS 1+1T 1S U 1R +LS B 2=U 1T 1L S 2+R L S +B 2U 1T 1L 式中 R 电弧电阻;L 滤波电感;B 2 外环反馈系数;T 1 PWM 单元时间常数.短路时输出脉宽较窄,功率器件极易退出饱和状态而损坏,另外,由于功率器件开关特性的影响,使得控制系统进入非线性段,稳定性较差,极易造成电流冲击.电流型PWM 控制的双闭环控制系统是一个一阶系统,为一个无条件的稳定系统,系统稳定性好,同时由于电感电流脉冲幅值与直流输出电流平均值成比例,电感电流立即反应输出电流变化,没有电感的延迟作用,因此负载响应快.双闭环控制系统中,内环对外环的影响可看作干扰,系统框图如图4所示.图4 双环系统框图系统传递函数为G (S )=Y(S )/E(S )=SU 1L S 2+R L S +B 2U 1T 1L(4)只要合理选择系统参数,则可得到稳态误差小,抗干扰能力强,动态响应快的控制系统.4 电流控制型IC 及其应用从以上分析中可以看出,电流型PWM 控制技术具有一系列的优点,尤其是可以抑制全桥逆变弧焊电源的高频变压器偏磁,解决全桥逆变电路的可靠性问题,所以近年来发达国家都竞相开发电流型IC 芯片,促使这一技术走向实用化.本文以UC 2846为例介绍其实用电路.图5为UC 2846在全桥逆变弧焊电源中的应用原理图.主电路中三相380V 交流电经全桥整流后滤波,DC/DC 逆变器为全桥结构,功率开关元件为两只二单元IGBT 模块,高频变压器为有中心抽头结构,输出整流采用全波整流结构,经输出滤波电感平滑后供负载使用,主电路还包括吸收电路.控制电路以PWM 控制器U C 2846为核心,包括驱动电路、输出反馈电路、电感电流反馈电路、保护电路(过载、超温、启动、关闭、过压、欠压、缺相等).在此电源中充分发挥了电流型PWM,UC 2846和主电路全桥逆变器的最佳组合,高频变压器偏磁问题得到有效解决.该电源在调试和试验过程中从未发生过偏磁造成的逆变失败,提高了系统稳定性和可靠性.5 结 论影响逆变电源可靠性的因素很多,对全桥逆变电路而言,高频变压器的偏磁是影响其可靠45第1期尹凤杰等:全桥逆变弧焊电源中高频变压器偏磁的抑制方法图5 U C 2846在全桥逆变弧焊电源中应用原理图性的重要因素.本文所提出的电流型PWM 控制法能非常有效地控制变压器的磁芯偏磁,而且电路简单,理论分析和实验都证明非常适用于负载条件恶劣、动特性要求高的弧焊电源,可以有效解决困扰全桥逆变弧焊电源可靠性的高频变压器偏磁失效问题,是一种适于工程应用的有效方法.参 考 文 献1 杜中文.弧焊逆变器磁芯偏磁及其控制的研究.电焊机,1995(3):12~142 尹凤杰.铝材交流方波T IG 焊电源研究: 学位论文!.哈尔滨:哈尔滨工业大学,19913 杨尊峰,贾贵玺.电流控制型开关稳压电流的研究.电力电子技术,1996(2):44~46N ew method solving magn etic bias of high frequ en cy tran sformerin fu ll bridge reversible arc weldin g power sourceYin fengjie(Dept.of Auto.Con.,Sheny ang Auch.and Civ.Eng.Inst.,Shenyang,110015,China)Received Jun. 23 1997Abstract This paper analyses the reason causing magnetic bias in High frequency transformer infull bridge reversible arc w elding pow er source,presentes a effective method currentcontrol PWM mode to curb mag netic bias,and introduces the application of IC UC2846in the full bridge reversible arc w elding power source.Keywords magnetic bias;current mode;PWM control;arc w elding power source 46 沈 阳 建 筑 工 程 学 院 学 报第14卷。
全桥变换器中磁通不平衡的抑制
维普资讯
５６ ０４
科
学
技
术
与
工
程
７卷
明电路工 作 在平 衡 状 态 。如 图 １ ０ 所 示 。在 正 常 （） 工作 的时候 ， 经 过 一 个 周 期 ， 压 器 的 磁 通 量 的 每 变
变化 量 为零 。可见 ， 通是对 称 的 。 磁
Ｖ ＝ —Ｖ Ｅ １ ｃ１ ｓ
（） １ （） ２
１ 磁通不平衡的产 生原 因 ，
在全 桥变 换 器 电路 中 ， 一 桥 臂 功 率 开 关 管 在 同
一
后 半个 周 期施 加在 变压 器 原边 上 的 电压 幅度为
＝ —
变压器 上施 加 的电压 和工 作 磁通 的关 系 由下 式
２ ０ Ｓｉ ｅｈ Ｅ ｇｇ ０７ ｃ．Ｔｃ ． ｎｎ ．
全桥 变换 器 中磁 通不平衡 的抑制
高春 轩 撒 昱 叶志生 张 国荣 王升平 高惠敏
（ 津大学精 密仪器与光 电子工程学院 ， 天 天津 ３ ０ ７ ） ０ ０ ２
摘
要
分析 了开 关电源在采用全桥 变换 器 的时候磁 通不 平衡 现象 的产生 原 因， 并提 出了实现抑 制磁通 不平衡 的措 施。着
第一作者简介 ： 高春轩 ， 天津大学研 究生 ， 研究方 向 ： 激光 医疗 仪
器 的设 计 与研 究 。Ｅ ｍａ ：ｃ８０ ＠ ｙｈｏ ｔｍ．ｎ — ｉ ｇｘ ３ １ ａ ｏ．ｏ ｃ 。 ｌ
和 也一样 ， 也就是说高频变压器原边绕组上
的两个 半周 内施 加 的 “ 秒 ” （ ｏ） 等 ， 说 伏一 数 ＶＴ 相 则
给出，
Ｖ＝Ｎ ￣ ｄ ｄ ／ｔ （） ３
个 工作 周期 的 前半部 分 和后 半 部 分交 替 通 断 ， 此
一种单级全桥PFC变换器变压器偏磁抑制策略
一种单级全桥PFC变换器变压器偏磁抑制策略单级全桥PFC变换器是一种常用的电源变换器拓扑结构，它具有输入电流波形整流和功率因数校正的特点。
在实际应用中，变换器变压器的偏磁问题经常会影响系统的性能，故需要采取一定的策略来抑制变压器的偏磁。
本文将探讨一种单级全桥PFC变换器变压器偏磁抑制策略。
1. 变压器偏磁问题分析在单级全桥PFC变换器中，变压器起到了关键的作用，它将输入电压变换为所需的输出电压，并且能够实现功率因数校正。
在实际使用中，由于制造和组装误差、温度变化等因素的影响，变压器偏磁问题往往会出现。
变压器的偏磁会导致输出电压波形失真、功率因数下降、损耗增加等问题，严重影响系统的性能和稳定性。
2. 变压器偏磁抑制策略为了抑制变压器的偏磁问题，可以采取以下策略：(1) 合理设计变压器结构：在设计变压器结构时，应考虑到制造和组装误差、温度变化等因素的影响，合理选择变压器的材料、尺寸、绕线方式等参数，以减小变压器的偏磁。
(2) 优化控制策略：采用合理的控制策略，如增加变压器的辅助控制回路、采用自适应控制方案等，可以有效抑制变压器的偏磁，提高系统的稳定性和性能。
(3) 采用增量式电流控制：在控制变压器的电流时，采用增量式控制方法，可以减小变压器的偏磁，并提高系统的动态响应能力。
3. 实验验证为了验证上述变压器偏磁抑制策略的有效性，我们进行了一系列的实验。
实验结果表明，采用上述策略后，变压器的偏磁得到了有效抑制，系统的输出电压波形更加稳定，功率因数得到了显著改善，系统的效率也得到了提高。
4. 结论本文针对单级全桥PFC变换器变压器偏磁问题，提出了一种有效的抑制策略，并进行了实验验证。
实验结果表明，采用该策略可以有效抑制变压器的偏磁，提高系统的稳定性和性能。
该策略具有一定的实用价值，并值得在实际应用中进一步推广。
单级全桥PFC变换器变压器偏磁抑制策略是一个重要的研究课题，通过合理设计变压器结构、优化控制策略、采用增量式电流控制等方法，可以有效解决变压器偏磁问题，提高系统的性能和稳定性，具有一定的工程应用价值。
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Ｐ ＷＭ 变 换 器 中 。
关 键 词 ： 桥 变 换 器 ； 压 器 偏 磁 ； 电 压 零 电 流 开 关 全 变 零
中 图 分 类 号 ：Ｍ ６ Ｔ ４１
文献标 识码 ： Ａ
文 章 编 号 ：０５ ４ｏ ２０ ）２ １ １ ０ １０ —９ ９ （０２ ０ —０ ２ — ６
１ 高 频 变 压 器 偏 磁 机 理
态
导致 高频 变 压器 偏 磁 的 原 因 主 要 有 三 种 ： 功 ①
率 ：件通 态 压 降存 在 差 异 ， 图 ｌ中 ＱｌＱ ． 导 如 、 ４的 管 压
降之 和与 Ｑ 、 ３的管 压 降 之和 不 等 ； 各路 驱 动 信 ２Ｑ ②
号传 输过 程 中的延 迟 不 同 ； 功率 器 件 自身 开 关 速 ③ 度 上存 在 差 异 。 在 这 些 因 素 影 响 下 ， 者 将 导 致 施 前
维普资讯
第２ ５卷 第 ２期
２０ ０ ２年 ６月
电 子 器 件
Ｃ ｉ ｅ ｅ Ｊ ｕ ｎ ｌｏ ｌｃｒ ｎ Ｄｅ ｉｅ ｈ ｎ ｓ ｏ ｒ ａ ｆＥ ｅ ｔ ｖｃ ｓ ｏ
Ｖｏ ． ５． １ ２ Ｎｏ． ２
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（ Ｐ 础 ｏ ｌ ｒｄ 西 ， ， ａｂ，ｌｓｔ ｅｆＴｃｎｌ ．Ｈ ｒｉ １０ ０ Ｒ． ｈ ａ 砷 ｆＥｅ ｉ ａｃ ｌＨ ｒｉ ｎ ｉｚ ｏ ｅｈｏ ￣ ａｂ ５０ １Ｐ． Ｃ ｉ ） ｇ ｚ ｔｕ ｏ ｎ ｎ
全桥 变 换 电路 拓 扑 是 目前 国 内外 Ｄ ／ Ｃ变 换 ＣＤ 器 中最 常 用 的 电路 拓 扑 之 一 ， 中 大 功 率 应 用 场 合 在 更是 首 选 拓扑 。基 本 的全 桥 变换 器根 据 供 电方 式 的
Ｑｔ Ｑ ２
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全桥软开关 Ｐ Ｍ变换器中变压器偏磁机理及抑制方法的研究① Ｗ
许 峰 ， 健 强 ， 殿 国 ， 玉秀 王 徐 柳
（ 尔 滨 工 业 大 学 电 气 工 ： 用谐波分 析法剖 析了全桥 Ｐ 采 ＷＭ 变 压 器 中 普 遍 存 在 的 变 压 器 偏 磁 机 理 ， 出 现 有 几 种 偏 磁 抑 制 方 法 的 优 势 指
ｐ ｒｍｅ ｔｌｖ ｒｆ ａｉｎ ｒｍ Ｗ ｏｏ ｙ ｅ ｃ ｎ ｅ ｅ ｐ ｒ ｔ ｇ ａ ０ ｋ ｒ ｉｅ ｅ ｉ ｎａ ｅ ｉ ｃ ｔｏ ｓ ｆｏ ５ ｋ ｐｒｔｔｐ ｏ ｖ ｒ ｒｏ ｅａ ｉ ｔ１ Ｈｚ ａｅ ｇｖ ｎ． ｉ ｔ ｎ ０
Ｋｅ ｒ ｓ： ｆ ｌ ｂ ｉ ｇ ｏ ｒｒ ｒ ｔ ｎ ｆｒ ｒｍａ ｎ ｔ ａ ｙ ｗｏ ｄ ｕ ｌ ｒｄ ｅ ｃ ｒ ｅ ｔ ， ｒ ｓｏ ｍｅ ｇ ｅ ｉ ｂｉｓ，ｚ ｒ ｏ ｔｇ ｅｏ ｃ ｒｅ ｔｓ ｔｈｉｇ ｎ ｅ ａ ｃ ｅ ｏ ｖ ｌ ｅ ｚ ｒ ｕ ｒ ｎ ｗｉ ｎ ａ ｃ ＥＥＡＣＣ ： ３ ２ １ ０Ｅ， ８ Ｆ， ２ ５１ ０ ５１ ０
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一 ｃ ． ｌ
不 同可 分 为 电 压 源 型 和 电 流 源 型 两 类 ， 中 电 压 源 其 型全 桥 变换 器 在 实 际 中得 到 了广 泛 应 用 （ 图 １所 如
示） 。此类 变 换 器 中普 遍存 在 一 个 十 分 棘 手 的 问题 ， 即 主变 压 器 的偏 磁 现 象 。 当偏磁 严 重 时会 导 致 变 压
Ｓ ｕｄ ｆ Ｔｒ ｎ ｆ ｒ ｅ ａ ｎ ｔｃ Ｂｉ ｓ ａ ｄ Ｅｌｍ ｉ ａ ｉ ｇ Ｍ ｅ ｈ ｄ ｔ ｙ ｏ ａ ｓ ｏ ｍ ｒ Ｍ ｇ ｅ ｉ ａ ｎ ｉ ｎ ｔｎ ｔｏ
ｉ ｌ Ｂｒｄ ｅ Ｓ ｆ ｗｉｃ ｉ ｇ ＰＷ Ｍ ｎ ｅ ｔ ｒ ｎ Ｆｕ ｌ ｉ ｇ ｏ ｔＳ ｔ ｈ ｎ － Ｃｏ ｖ ｒ ｅ
图 １ 全 桥 变换 器拓 扑 形 式
器磁 芯 单 向饱 和 ， 使 原边 绕 组 瞬 间 过 流 ， 毁 功 率 致 损
器 件… 。 因此 在 各 种 全桥 Ｐ ＷＭ 变换 器 中 ， 论 是 采 无 用 硬开 关 方式 或 软 开 关 方 式 ， 必 须 采 取 相 应 的 偏 都 磁 抑制 措施 来 保 证 变 压 器始 终处 于对 称 平 衡 运 行 状