CN110943432B - 一种抑制单相工频变压器直流偏磁控制装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种抑制单相工频变压器直流偏磁控制装置及方法，其采用特殊的偏磁电流采样计算模块，获取单相工频变压器的原边电流与变压器副边电流，并根据原边电流和副边电流计算出偏磁特征信号；通过信号处理模块对偏磁特征信号进行处理，准确提取偏磁方向及大小；然后采用PID控制器模块实现闭环控制，并将PID控制器模块输出量叠加在逆变器输出电压调制上，使实际偏磁电流朝零的方向收敛调节，实现抑制偏磁电流的作用。相对于现有技术，本发明能够简单有效的抑制直流偏磁。

Description

一种抑制单相工频变压器直流偏磁控制装置及方法
技术领域
本发明涉及工频变压器领域，具体涉及一种抑制单相工频变压器直流偏磁控制装置及方法。
背景技术
单相工频变压器，是一种广泛应用于电力变换设备的核心部件。除进行电压变换能量传递，又具有故障隔离，抗负载冲击等优点，是逆变器产品、不间断电源、变流器产品中的必要组件。
但应用中，直流偏磁电流增加变压器噪声和磁损；同时由于其易发生直流偏磁饱和的特性，严重时极易产生巨大偏磁电流，导致逆变器过流故障。在变压器后端带非线性负载或半波整流性负载时，以上情况更加明显。
因此，在有单相工频变压器应用的相关产品中，需要抑制单相工频变压器直流偏磁来解决以上实际应用问题。
现有的抑制单相工频变压器直流偏磁，主要采用以下几种方案：
1、通过直接控制输出电压直流分量进行调节，但此方法严重依赖电压采样的精度，在工程应用中效果不好。
2、通过控制输出电流直流分量进行调节，但此方法也依赖电流采样精度，同时在半波负载下是不起作用的，在工程应用中效果也较差。
有鉴于此，本设计人针对上述单相工频变压器在抑制直流偏磁时存在的诸多问题而深入构思，遂产生本案。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种抑制单相工频变压器直流偏磁控制装置及方法，其能够简单有效地抑制直流偏磁，提高单相工频变压器应用的有效性。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种抑制单相工频变压器直流偏磁控制装置，其包括电流采集模块、偏磁电流计算模块、信号处理模块、PID控制器模块和逆变调制模块；
所述电流采集模块，用于采集单相工频变压器的原边电流I_N1和副边电流I_N2，并将该原边电流I_N1和副边电流I_N2传送至偏磁计算模块；
所述偏磁计算模块，用于接收单相工频变压器的原边电流I_N1和副边电流I_N2，并根据原边电流I_N1和副边电流I_N2计算偏磁特征信号I_Bias；并将该偏磁特征信号I_Bias发送至信号处理模块；
所述信号处理模块，用于对偏磁特征信号I_Bias进行处理，提取偏磁信号V_fdb，并将该偏磁信号V_fdb发送至PID控制器模块；
PID控制器模块，用于接收偏磁信号V_fdb，并根据偏磁信号V_fdb进行闭环计算，输出量为偏磁抑制调节信号。
逆变调制模块，用于将偏磁抑制调节信号叠加到正常的逆变器正弦波调制信号当中，在正常实现逆变功能的同时，对偏磁方向施加反方向的调整电压，抑制偏磁电流。
一种抑制单相工频变压器直流偏磁控制方法，其包括以下步骤：
步骤1、系统上电，单相工频变压器开始工作；
步骤2、采集单相工频变压器的原边电流I_N1和副边电流I_N2；
步骤3、根据采集到的原边电流I_N1和副边电流I_N2，计算偏磁特征信号：I_Bias=I_N1-（N1/N2*I_N2），其中，N1为单相工频变压器的原边线圈数，N2为单相工频变压器的副边线圈数；
步骤4、对偏磁特征信号I_Bias进行LPF处理，提取偏磁信号V_fdb；
步骤5、将偏磁信号V_fdb输入PID控制器模块中进行闭环计算，该PID控制器模块给定值为零，反馈为V_fdb，进行正常的比例积分微份计算后，PID控制器模块输出偏磁抑制调节信号；
步骤6、将PID控制器模块输出量叠加在逆变器输出电压调制分量上，使偏磁电流朝零的方向收敛，完成一次闭环调节周期，重复步骤2。
采用上述方案后，本发明通过获取单相工频变压器的原边电流与变压器副边电流，并根据原边电流和副边电流计算出偏磁特征信号；通过信号处理模块对偏磁特征信号进行处理，准确提取偏磁方向及大小；然后采用PID控制器模块实现闭环控制，并将PID控制器模块输出量叠加在逆变器输出电压调制上，使实际偏磁电流朝零的方向收敛调节，实现抑制偏磁电流的作用。
附图说明
图1为本发明控制装置在不间断电源上的应用图；
图2为本发明控制方法流程图。
具体实施方式
如图1所示，本发明揭示了一种抑制单相工频变压器直流偏磁控制装置，其包括电流采集模块、偏磁电流计算模块、信号处理模块、PID控制器模块和逆变调制模块。
其中，电流采集模块，用于采集单相工频变压器的原边电流I_N1和副边电流I_N2，并将该原边电流I_N1和副边电流I_N2传送至偏磁计算模块。
偏磁计算模块，用于接收单相工频变压器的原边电流I_N1和副边电流I_N2，并根据原边电流I_N1和副边电流I_N2计算偏磁特征信号I_Bias；并将该偏磁特征信号I_Bias发送至信号处理模块。
信号处理模块，用于对偏磁特征信号I_Bias进行处理，提取偏磁信号V_fdb，并将该偏磁信号V_fdb发送至PID控制器模块。
PID控制器模块，用于接收偏磁信号V_fdb，并根据偏磁信号V_fdb进行闭环计算，输出量为偏磁抑制调节信号；
逆变调制模块，用于将偏磁抑制调节信号叠加到正常的逆变器正弦波调制信号当中，在正常实现逆变功能的同时，对偏磁方向施加反方向的调整电压，使电压器的偏磁得到抑制，偏磁电流变小。
如图2所示，基于同一发明构思，本发明还揭示了一种抑制单相工频变压器直流偏磁控制方法，其包括以下步骤：
步骤1、系统上电，单相工频变压器开始工作；
步骤2、采集单相工频变压器的原边电流I_N1和副边电流I_N2；
步骤3、根据采集到的原边电流I_N1和副边电流I_N2，计算偏磁特征信号：I_Bias=I_N1-（N1/N2*I_N2），其中，N1为单相工频变压器的原边线圈数，N2为单相工频变压器的副边线圈数；
步骤4、对偏磁特征信号I_Bias进行LPF（低通滤波）处理，提取偏磁信号V_fdb；
步骤5、将偏磁信号V_fdb输入PID控制器模块中进行闭环计算，该PID控制器模块给定值为零，反馈为V_fdb，进行正常的比例、积分和微分计算后，PID控制器模块输出偏磁抑制调节信号；
步骤6、将PID控制器模块输出量叠加在逆变器输出电压调制分量上，使偏磁电流朝零的方向收敛，完成一次闭环调节周期，重复步骤2。
本发明通过获取单相工频变压器的原边电流与变压器副边电流，并根据原边电流和副边电流计算出偏磁特征信号；通过信号处理模块对偏磁特征信号进行处理，准确提取偏磁方向及大小；然后采用PID控制器模块实现闭环控制，并将PID控制器模块输出量叠加在逆变器输出电压调制上，使实际偏磁电流朝零的方向收敛调节，实现抑制偏磁电流的作用。
以上所述仅为本发明实施实例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种抑制单相工频变压器直流偏磁控制装置，其特征在于：包括电流采集模块、偏磁电流计算模块、信号处理模块、PID控制器模块和逆变调制模块；
所述电流采集模块，用于采集单相工频变压器的原边电流I_N1和副边电流I_N2，并将该原边电流I_N1和副边电流I_N2传送至偏磁电流计算模块；
所述偏磁电流计算模块，用于接收单相工频变压器的原边电流I_N1和副边电流I_N2，并根据原边电流I_N1和副边电流I_N2计算偏磁特征信号I_Bias=I_N1-（N1/N2*I_N2）；并将该偏磁特征信号I_Bias发送至信号处理模块；
所述信号处理模块，用于对偏磁特征信号I_Bias进行低通滤波处理，提取偏磁信号V_fdb，并将该偏磁信号V_fdb发送至PID控制器模块；
PID控制器，用于接收偏磁信号V_fdb，并根据偏磁信号V_fdb进行闭环计算，输出量为偏磁抑制调节信号；
逆变调制模块，用于将偏磁抑制调节信号叠加到正常的逆变器正弦波调制信号当中，在正常实现逆变功能的同时，对偏磁方向施加反方向的调整电压，抑制偏磁电流；
所述单相工频变压器原边经由DC/AC逆变桥与直流电源BATT耦接，变压器副边经由第一EMC模块、开关模块、第二EMC模块与交流输入电源Vac-in耦接。
2.一种抑制单相工频变压器直流偏磁控制方法，其特征在于：所述控制方法包括以下步骤：
步骤1、系统上电，单相工频变压器开始工作；
步骤2、采集单相工频变压器的原边电流I_N1和副边电流I_N2；
步骤3、根据采集到的原边电流I_N1和副边电流I_N2，计算偏磁特征信号：I_Bias=I_N1-（N1/N2*I_N2），其中，N1为单相工频变压器的原边线圈数，N2为单相工频变压器的副边线圈数；
步骤4、对偏磁特征信号I_Bias进行低通滤波处理，提取偏磁信号V_fdb；
步骤5、将偏磁信号V_fdb输入PID控制器中进行闭环计算，该PID控制器给定值为零，反馈为V_fdb，进行正常的比例积分微份计算后，PID控制器输出偏磁抑制调节信号；
步骤6、将PID控制器输出量叠加在逆变器输出电压调制分量上，使偏磁电流朝零的方向收敛，完成一次闭环调节周期，重复步骤2；
所述单相工频变压器原边经由DC/AC逆变桥与直流电源BATT耦接，变压器副边经由第一EMC模块、开关模块、第二EMC模块与交流输入电源Vac-in耦接。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111756250B (zh) * 2020-05-31 2022-08-05 中车永济电机有限公司 抑制高频全桥dc/dc变换器中变压器偏磁的控制方法
CN113036765B (zh) * 2021-03-30 2023-06-30 国网河北省电力有限公司雄安新区供电公司 一种直流偏磁抑制装置、方法及控制系统

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103737155A (zh) * 2014-01-06 2014-04-23 山东大学 单相全桥逆变拓扑偏磁分级处理电路及方法
CN106998155A (zh) * 2017-05-17 2017-08-01 中车永济电机有限公司 抑制与全桥逆变器配合的变压器偏磁的方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2765363C (en) * 2009-06-26 2016-08-16 Tbea Shenyang Transformer Group Co., Ltd Method for achieving converter transformer for suppressing dc bias magnet

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103737155A (zh) * 2014-01-06 2014-04-23 山东大学 单相全桥逆变拓扑偏磁分级处理电路及方法
CN106998155A (zh) * 2017-05-17 2017-08-01 中车永济电机有限公司 抑制与全桥逆变器配合的变压器偏磁的方法

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