逆变电源偏磁控制技术研究

论文摘要

在单相正弦波逆变电源中,需要用变压器进行升降压并且与负载进行电气隔离。逆变电源变压器容易出现直流偏磁问题。偏磁严重时会导致变压器铁芯出现饱和,加大了变压器损耗,降低了功率开关利用率,引起输出波形严重畸变,严重时会引起逆变颠覆。因此,抗直流偏磁是逆变电源的关键问题之一。无论是模拟化逆变电源还是数字化逆变电源都会存在直流偏磁的情况。本文围绕逆变电源偏磁问题进行了多方面的研究。首先,从变压器产生偏磁的机理进行了深入研究,进行了推导论证。其次,对输出变压器产生偏磁的各种情况进行了深入地分析,充分地考虑了控制电路,主电路开关管特性不一致,驱动电路,调理电路,变压器以及负载扰动对变压器的影响。再次,对各种已有的偏磁控制方法进行了深入研究,并采用SIMULINK、ORCAD等仿真软件建立仿真模型进行仿真实验分析,分别得出了各种偏磁控制方法的优缺点,提出了一种新的偏磁控制系统,并验证了该系统的有效性。最后,以TI公司TMS320F2812DSP为主控芯片,对逆变电源全数字控制系统的偏磁进行研究。通过在逆变平台上对以上提出的一些偏磁控制方法进行实验,验证了新提出偏磁控制系统的可行性。实验结果表明：采用了本文所设计的数字化偏磁控制技术的逆变电源获得了良好的抗偏磁控制效果,有效地消除了控制电路,主电路开关管特性不一致,驱动电路,调理电路,变压器以及负载扰动等各种因素所带来的直流偏磁,在400Hz正弦波逆变电源中具有较高的实用价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 逆变电源偏磁的产生
• 1.3 国内外研究状况
• 1.4 课题意义及主要研究内容
• 2 变压器偏磁机理的研究
• 2.1 磁性材料的基本概念
• 2.1.1 磁材料的磁化特性
• 2.1.2 磁材料的磁化曲线
• 2.2 偏磁产生的原理分析
• 2.3 全桥逆变变压器偏磁机理分析
• 2.3.1 全桥逆变变压器偏磁分析
• 2.3.2 全桥逆变变压器偏磁饱和分析
• 2.4 本章小结
• 3 逆变电源抗偏磁控制研究
• 3.1 逆变电源偏磁产生原因分析
• 3.1.1 由控制电路所引起的偏磁
• 3.1.2 由驱动电路所引起的偏磁
• 3.1.3 由主电路器件的特性不一致而引起的偏磁
• 3.1.4 由变压器所引起的偏磁
• 3.1.5 非线性负载扰动所引起的偏磁
• 3.2 偏磁产生的主要原因分析
• 3.3 解决偏磁的一般方法
• 3.3.1 降低变压器的工作点,采用软磁性材料作铁芯
• 3.3.2 变压器原边串联电阻法
• 3.3.3 变压器原边串入隔直电容
• 3.3.4 小结
• 3.4 常用的偏磁控制方法
• 3.4.1 原边电流采样控制
• 3.4.2 原副边电流采样控制
• 3.4.3 加入高通滤波器
• 3.4.4 小结
• 3.5 新的偏磁控制方法
• 3.5.1 数字化偏磁控制系统
• 3.5.2 偏磁控制环的分析
• 3.5.3 数字高通滤波器的设计
• 3.5.4 结果分析
• 3.6 本章小结
• 4 数字化逆变电源偏磁控制系统设计及实现
• 4.1 数字化逆变电源控制系统的整体结构和工作原理
• 4.2 偏磁控制系统硬件部分
• 4.2.1 逆变部分
• 4.2.2 电流采样部分
• 4.2.3 逆变电源偏磁控制系统
• 4.3 系统软件实现
• 4.3.1 软件开发工具介绍
• 4.3.2 逆变电源偏磁控制系统软件流程图
• 4.4 实验过程及结果分析
• 4.4.1 数字化逆变电源偏磁实验过程
• 4.4.2 实验结果及分析
• 结论及展望
• 致谢
• 参考文献
• 在校期间发表论文及参加科研项目情况