CN112803775A - 一种变压器电流直流分量的检测抑制方法及其系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种变压器电流直流分量的检测抑制方法及其系统，属于电源技术领域，包括采样单元、采样调理电路、主控制单元和驱动电路，解决了根据检测的变压器电流直流分量来抑制直流分量的技术问题，可以防止变压器饱和造成器件损坏，本发明可以省略现有技术方案中串联在变压器回路中的隔直电容，由于功率越大隔直电容体积和成本越高，电流检测CT和检测电阻体积小成本低，因此本发明在产品体积和成本上更有优势。

Description

一种变压器电流直流分量的检测抑制方法及其系统
技术领域
本发明属于电源技术领域，涉及一种变压器电流直流分量的检测抑制方法及其系统。
背景技术
近年来随着开关电源技术的快速发展，功率变压器在家用电器、光伏、充电桩、服务器电源等各行各业得到了广泛的应用，常用方案为交流电网电压经过交流-直流变换器(AC/DC电路)后，再经过直流-直流变换器(DC/DC电路)转换为用户所需要的电压。通常为了考虑安全因素实现用户侧与交流电网侧的电气隔离，DC/DC电路通常采用带高频变压器隔离的DC/DC电路，根据应用场景的不同隔离型DC/DC电路有反激变换器、正激变换器、硬开关半桥变换器、硬开关全桥变换器、移相全桥变换器、LLC变换器、双有源桥变换器等。
其中部分拓扑由于工作原理或拓扑结构不同可以不需要考虑变压器直流偏磁问题，如反激变换器、LLC变换器等。而大部分带高频隔离变压器的拓扑如硬开关半桥、硬开关全桥、移相全桥和双有源桥变换器等都需要考虑由于变压器电流直流成份导致的直流偏磁问题，否则变压器会出现饱和进而导致功率器件损坏问题。
变压器直流偏磁导问题是在以上拓扑应用中不可避免的问题，以硬开关全桥为例，如图1所示，开关管Q1和Q4驱动信号相位和占空比相同，开关管Q2和Q3驱动信号相位和占空比相同，当开关管Q1和Q4导通时变压器正向励磁，励磁电流增加；当开关管Q2和Q3导通时变压器反向励磁，励磁电流减小；若Q1、Q4和Q2、Q3占空比完全相同，变压器励磁电流中直流分量为0，则变压器不会出现直流偏磁导致的饱和问题。但是由于实际电路中一些必然存在的因素，如控制器MCU产生的占空比信号由于芯片精度问题会产应一定的差异、驱动回路上所用到的驱动芯片以及电阻电容器件的延迟也会导致占空比不一致、功率开关管并非理想器件，其开通和关断速度存在一定差异等等。这些因素会综合导致Q1、Q4和Q2、Q3占空比并不能完全相同，并且随着每个开关周期累积，变压器电流直流分量会逐渐增加，最终导致变压器由于直流偏磁而饱和，由于变压器饱和后相当于短路从而导致功率器件过流损坏。
为解决该问题现有技术方案中有很多不同的解决办法，比较常用的主要有两种，一种是通过增加变压器的气隙，改变变压器的磁滞回线，增强变压器承受直流偏置的能力。但是该方案会导致励磁电流增加，而励磁电流并能传递至副边并会导致功率器件以及变压器电流增加产生额外损耗降低产品效率。
另一种方式则是在变压器回路中串联隔直电容，由于该电容需要流过功率级电流，变压器电流越大时需要的隔直电容体积越大，成本也越高。同时隔直电容上会产生一定的压降，为尽可能降低隔直电容压降对功率变换器特性影响，隔直电容需要尽可能选择容值较大的电容，而容值越大电容的体积和成本会进一步增加。
发明内容
本发明的目的是提供一种变压器电流直流分量的检测抑制方法及其系统，解决了根据检测的变压器电流直流分量来抑制直流分量的技术问题。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种变压器电流直流分量的检测抑制方法，包括如下步骤：
步骤1：建立带高频变压器隔离的DC-DC电路，带高频变压器隔离的DC-DC电路设有由开关管Q1、开关管Q2、开关管Q3和开关管Q4构成的开关桥电路，建立一种变压器电流直流分量的检测抑制系统，包括采样单元、采样调理电路、主控制单元和驱动电路；
采样单元用于对带高频变压器隔离的DC-DC电路的隔离变压器T1的原边进行第一电流采样和第二电流采样，第一电流采样值为IS1+和IS1-，第二电流采样值为IS2+和IS2-；
第一电流采样通过电流互感器CT1进行采样，其中只包含变压器电流中的交流成分；第二电流采样通过采样电阻R1进行采样，其中即有交流成份也含有直流成份，设定直流成份经采样调理电路后为直流分量信号IS_DCI；
采样调理电路用于对IS1+和IS1-进行差分放大处理，得到电流信号IS1，采样调理电路还用于对IS2+和IS2-进行隔离后，再进行差分放大处理，得到电流信号IS2；
在主控制单元中建立ADC1模块、ADC2模块、输出电压PI控制器、变压器电流直流分量PI控制器、减法器、加法器、ePWM1模块和ePWM2模块；
步骤2：电流信号IS1和电流信号IS2在采样调理电路中再次进行差分采样调理后，得到变压器电流中的直流分量信号IS_DCI；
步骤3：设定带高频变压器隔离的DC-DC电路的输出电压为Vout，输出电压Vout经采样调理电路后送至ADC1模块进行AD转换，然后再与输出电压Vout参考电压一起送至输出电压PI控制器进行处理，得到输出电压控制量VO_PI；
步骤4：直流分量信号IS_DCI送至ADC1模块进行AD转换，然后再与输出电压Vout参考电压一起送至变压器电流直流分量PI控制器进行处理，得到变压器直流分量控制量VDI_PI；
步骤5：电压控制量VO_PI和变压器直流分量控制量VDI_PI经过减法器后再送至ePWM1模块，产生用于控制开关管Q1的信号Vg1，开关管Q4的信号Vg4，信号Vg1和信号Vg4经过驱动电路后得到开关管Q1的驱动信号Vg_Q1和开关管Q4的驱动信号Vg_Q4；
步骤6：电压控制量VO_PI和变压器直流分量控制量VDI_PI经过加法器后再送至ePWM2模块，产生用于控制开关管Q2的信号Vg2，开关管Q3的信号Vg3，信号Vg2和信号Vg3经过驱动电路后得到开关管Q2的驱动信号Vg_Q2和开关管Q3的驱动信号Vg_Q3；
步骤7：当变压器电流直流分量信号IS_DCI为正时，控制信号VDI_PI为正，此时用于控制Q1、Q4占空比的控制量VC14减小，用于控制Q2、Q3占空比的控制量VC23增加，从而达到减小开关管Q1、Q4的占空比，同时增加开关管Q2、Q3的占空比的目的，变压器电流直流分量将逐渐减小至0；
步骤8：当变压器的电流直流分量信号IS_DCI为负时，控制信号VDI_PI为负，此时用于控制Q1、Q4占空比的控制量VC14增加，用于控制Q2、Q3占空比的控制量VC23减小，从而达到增加开关管Q1、Q4的占空比同时减小开关管Q2、Q3的占空比的目的，变压器电流直流分量将逐渐增加至0；
优选的，所述主控制单元为采样电路板或单片机。
一种变压器电流直流分量的检测抑制系统，包括采样单元、采样调理电路、主控制单元和驱动电路，采样单元与带高频变压器隔离的DC-DC电路的隔离变压器T1的原边连接，采样调理电路连接采样单元，主控制单元连接采样调理电路，驱动电路连接主控制单元，驱动电路驱动带高频变压器隔离的DC-DC电路的开关桥。
优选的，所述带高频变压器隔离的DC-DC电路包括开关桥、整流桥和隔离变压器T1，开关桥包括开关管Q1、开关管Q2、开关管Q3和开关管Q4，整流桥包括二极管D1、二极管D2、二极管D3和二极管D4，开关桥连接在隔离变压器T1的原边，整流桥连接在隔离变压器T1的副边，整流桥输出电压Vout。
优选的，所述隔离变压器T1的原边设置采样单元，采样单元包括采样电阻R1和电流互感器CT1，采样电阻R1串联在所述隔离变压器T1的原边，电流互感器CT1用于检测所述隔离变压器T1的原边的电流，电流互感器CT1的输出端并联一个电阻R2。
优选的，所述采样调理电路包括两个差分采样电路、一个隔离运放和一个差分采样调理电路，所述电流互感器CT1采集的电流信号通过一个差分采样电路输出采样电流信号IS1，所述采样电阻R1采集的电流信号经过隔离运放后，送入另一个差分采样电路并输出采样电流信号IS2，采样电流信号IS1和采样电流信号IS2送入差分采样调理电路后，输出变压器的直流分量信号IS_DCI。
优选的，所述主控制单元包括ADC1模块、ADC2模块、输出电压PI控制器、变压器电流直流分量PI控制器、减法器、加法器、ePWM1模块和ePWM2模块，电压Vout经过一个采样调理电路后，送入ADC1模块，ADC1模块连接输出电压PI控制器；
ADC2模块连接变压器电流直流分量PI控制器；
输出电压PI控制器分别与减法器和加法器连接；
变压器电流直流分量PI控制器分别与减法器和加法器连接；
减法器的输出端连接ePWM1模块，加法器的输出端连接ePWM2模块；
ePWM1模块和ePWM2模块均连接驱动电路，驱动电路连接所述开关桥。
优选的，ePWM1模块产生的PWM信号驱动开关桥中的开关管Q1和开关管Q4；
ePWM2模块产生的PWM信号驱动开关桥中的开关管Q2和开关管Q3。
本发明所述的一种变压器电流直流分量的检测抑制方法及其系统，解决了根据检测的变压器电流直流分量来抑制直流分量的技术问题，可以防止变压器饱和造成器件损坏，本发明可以省略现有技术方案中串联在变压器回路中的隔直电容，由于功率越大隔直电容体积和成本越高，电流检测CT和检测电阻体积小成本低，因此本发明在产品体积和成本上更有优势，本发明通过检测变压器电流信号可以设置合适的变压器过流保护值，实现对变压器电流的过流保护功能，尤其在产品异常状态如输出短路、负载突变等状态时，提高产品的可靠性，本发明相比现有技术方案通过增加变压器气隙增加变压器承受电流直流分量能力的方式，变压器无需开气隙也防止变压器饱和，可以降低变压器励磁电流，减小系统的无功环流，产品效率更高。
附图说明
图1为背景技术中隔直电容抑制变压器电流直流分量的电路图；
图2为本发明的检测变压器电流直流分量并实现抑制的电路图；
图3为本发明的变压器电流直流分量检测和调理电路的电路图方框图；
图4为本发明的主控制单元的原理图方框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
如图1-图3所示的一种变压器电流直流分量的检测抑制方法，包括如下步骤：
步骤1：建立带高频变压器隔离的DC-DC电路，带高频变压器隔离的DC-DC电路设有由开关管Q1、开关管Q2、开关管Q3和开关管Q4构成的开关桥电路，建立一种变压器电流直流分量的检测抑制系统，包括采样单元、采样调理电路、主控制单元和驱动电路；
采样单元用于对带高频变压器隔离的DC-DC电路的隔离变压器T1的原边进行第一电流采样和第二电流采样，第一电流采样值为IS1+和IS1-，第二电流采样值为IS2+和IS2-；
第一电流采样通过电流互感器CT1进行采样，其中只包含变压器电流中的交流成分；第二电流采样通过采样电阻R1进行采样，其中即有交流成份也含有直流成份，设定直流成份经采样调理电路后为直流分量信号IS_DCI；
采样调理电路用于对IS1+和IS1-进行差分放大处理，得到电流信号IS1，采样调理电路还用于对IS2+和IS2-进行隔离放大后，再进行差分放大处理，得到电流信号IS2；
在主控制单元中建立ADC1模块、ADC2模块、输出电压PI控制器、变压器电流直流分量PI控制器、减法器、加法器、ePWM1模块和ePWM2模块；
步骤2：电流信号IS1和电流信号IS2在采样调理电路中再次进行差分采样调理后，得到变压器电流中的直流分量信号IS_DCI；
步骤3：设定带高频变压器隔离的DC-DC电路的输出电压为Vout，输出电压Vout经采样调理电路后送至ADC1模块进行AD转换，然后再与输出电压Vout参考电压一起送至输出电压PI控制器进行处理，得到输出电压控制量VO_PI；
步骤4：直流分量信号IS_DCI送至ADC1模块进行AD转换，然后再与输出电压Vout参考电压一起送至变压器电流直流分量PI控制器进行处理，得到变压器直流分量控制量VDI_PI；
步骤5：电压控制量VO_PI和变压器直流分量控制量VDI_PI经过减法器后再送至ePWM1模块，产生用于控制开关管Q1的信号Vg-1，开关管Q4的信号Vg-4，信号Vg-1和信号Vg-4经过驱动电路后得到开关管Q1的驱动信号Vg_Q1和开关管Q4的驱动信号Vg_Q4；
步骤6：电压控制量VO_PI和变压器直流分量控制量VDI_PI经过加法器后再送至ePWM2模块，产生用于控制开关管Q2的信号Vg-2，开关管Q3的信号Vg-3，信号Vg-2和信号Vg-3经过驱动电路后得到开关管Q2的驱动信号Vg_Q2和开关管Q3的驱动信号Vg_Q3；
步骤7：当变压器电流直流分量信号IS_DCI为正时，控制信号VDI_PI为正，此时用于控制Q1、Q4占空比的控制量VC14减小，用于控制Q2、Q3占空比的控制量VC23增加，从而达到减小开关管Q1、Q4的占空比，同时增加开关管Q2、Q3的占空比的目的，变压器电流直流分量将逐渐减小至0；
步骤8：当变压器的电流直流分量信号IS_DCI为负时，控制信号VDI_PI为负，此时用于控制Q1、Q4占空比的控制量VC14增加，用于控制Q2、Q3占空比的控制量VC23减小，从而达到增加开关管Q1、Q4的占空比同时减小开关管Q2、Q3的占空比的目的，变压器电流直流分量将逐渐减小至0；
优选的，所述主控制单元为采样电路板或单片机。
实施例2：
实施例2所述的一种变压器电流直流分量的检测抑制系统是与实施例所述的一种变压器电流直流分量的检测抑制方法配套的，包括采样单元、采样调理电路、主控制单元和驱动电路，采样单元与带高频变压器隔离的DC-DC电路的隔离变压器T1的原边连接，采样调理电路连接采样单元，主控制单元连接采样调理电路，驱动电路连接主控制单元，驱动电路驱动带高频变压器隔离的DC-DC电路的开关桥。
优选的，所述带高频变压器隔离的DC-DC电路包括开关桥、整流桥和隔离变压器T1，开关桥包括开关管Q1、开关管Q2、开关管Q3和开关管Q4，整流桥包括二极管D1、二极管D2、二极管D3和二极管D4，开关桥连接在隔离变压器T1的原边，整流桥连接在隔离变压器T1的副边，整流桥输出电压Vout。
优选的，所述隔离变压器T1的原边设置采样单元，采样单元包括采样电阻R1和电流互感器CT1，采样电阻R1串联在所述隔离变压器T1的原边，电流互感器CT1用于检测所述隔离变压器T1的原边的电流，电流互感器CT1的输出端并联一个电阻R2。
优选的，所述采样调理电路包括两个差分采样电路、一个隔离运放和一个差分采样调理电路，所述电流互感器CT1采集的电流信号通过一个差分采样电路输出采样电流信号IS1，所述采样电阻R1采集的电流信号经过隔离运放后，送入另一个差分采样电路并输出采样电流信号IS2，采样电流信号IS1和采样电流信号IS2送入差分采样调理电路后，输出变压器的直流分量信号IS_DCI。
本实施例中，差分采样电路和差分采样调理电路均为差分放大器构成的差分放大电路。
优选的，所述主控制单元包括ADC1模块、ADC2模块、输出电压PI控制器、变压器电流直流分量PI控制器、减法器、加法器、ePWM1模块和ePWM2模块，电压Vout经过一个采样调理电路后，送入ADC1模块，ADC1模块连接输出电压PI控制器；
ADC2模块连接变压器电流直流分量PI控制器；
输出电压PI控制器分别与减法器和加法器连接；
变压器电流直流分量PI控制器分别与减法器和加法器连接；
减法器的输出端连接ePWM1模块，加法器的输出端连接ePWM2模块；
ePWM1模块和ePWM2模块均连接驱动电路，驱动电路连接所述开关桥。
优选的，ePWM1模块产生的PWM信号驱动开关桥中的开关管Q1和开关管Q4；
ePWM2模块产生的PWM信号驱动开关桥中的开关管Q2和开关管Q3。
本实施例中，如图2所示，所述Vin为输入电压，Cin为输入滤波电容，Q1、Q2、Q3、Q4为原边开关管，T1为高频隔离变压器，R1为变压器原边电流检测电阻，该电阻检测的电流信号中即包含变压器电流的交流成份也包含其直流成份；CT1为电流检测CT，R2为配合CT1实现变压器电流检测的电阻，但是CT是通过磁耦合的方式检测变压器原边电流，因此检测电阻上只包含变压器电流中的交流成份。
所述D1、D2、D3、D4为输出整流二极管，L1为输出滤波电感，Cout为输出滤波电容，Vout为输出电压。
所述IS1+、IS1-为电流检测单元CT1检测的变压器电流信号，IS2+、IS2-为电流电测单元R1检测的变压器电流信号。
所述IS1+、IS1-采用CT进行检测，已实现电气隔离，经差分采样电路后得到变压器电流采样信号IS1。
IS2+、IS2-由于采用电阻采样，需要先经过隔离运放实现电气隔离，之后再经过差分采样电路后得到变压器电流采样信号IS2。
所述IS1信号中只含有变压器电流中的交流成份，IS2信号中即有交流成份也含有直流成份，因此IS1和IS2信号经差分采样调理电路后即可以得到变压器电流中的直流成份IS_DCI。
所述Vout采样调理电路，用于实现对输出电压Vout信号进行采样，并经过调理后送至控制器MCU。
所述MCU为控制器，内部结构主要有输出电压PI控制器、变压器电流直流分量PI控制器、减法器、加法器、ePWM1模块、ePWM2模块。
所述输出电压PI控制器，其输入信号为输出电压Vout参考电压、输出电压Vout经外部采样调理电路后在MCU内部ADC1模块的采样信号，其输出信号为用于控制Q1、Q2、Q3、Q4占空比的控制量VO_PI。
所述变压器电流直流分量PI控制器，其输入信号为变压器电流直流分量参考电流、IS_DCI在MCU内部ADC2模块的采样信号，其输出信号为用于调整Q1、Q4和Q2、Q3占空比的控制量VDCI_PI。
所述减法器，其输入信号为VO_PI和VDCI_PI，其输出信号为调整Q1、Q4占空比的控制量VC14。
所述加法器，其输入信号为VO_PI和VDCI_PI，其输出信号为调整Q2、Q3占空比的控制量VC23。
所述EPWM1模块，其输入信号为VC14，其输出信号为用于控制开关管Q1、Q4的占空比信号Vg1、Vg4。
所述EPWM2模块，其输入信号为VC23，其输出信号为用于控制开关管Q2、Q3的占空比信号Vg2、Vg3。
所述驱动电路为将MCU发送的控制开关管的占空比信号经过信号放大、隔离和调整驱动电压后得到开关管Q1、Q2、Q3、Q4的驱动信号Vg_Q1、Vg_Q2、Vg_Q3和Vg_Q4。
本发明所述的一种变压器电流直流分量的检测抑制方法及其系统，解决了根据检测的变压器电流直流分量来抑制直流分量的技术问题，可以防止变压器饱和造成器件损坏，本发明可以省略现有技术方案中串联在变压器回路中的隔直电容，由于功率越大隔直电容体积和成本越高，电流检测CT和检测电阻体积小成本低，因此本发明在产品体积和成本上更有优势，本发明通过检测变压器电流信号还可以设置合适的变压器过流保护值，实现对变压器电流的过流保护功能，尤其在产品异常状态如输出短路、负载突变等状态时，提高产品的可靠性，本发明相比现有技术方案通过增加变压器气隙增加变压器承受电流直流分量能力的方式，变压器无需开气隙也防止变压器饱和，可以降低变压器励磁电流，减小系统的无功环流，产品效率更高。
在本发明中，流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(ePROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。如，如果用硬件来实现和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (8)

1.一种变压器电流直流分量的检测抑制方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1：建立带高频变压器隔离的DC-DC电路，带高频变压器隔离的DC-DC电路设有由开关管Q1、开关管Q2、开关管Q3和开关管Q4构成的开关桥电路，建立一种变压器电流直流分量的检测抑制系统，包括采样单元、采样调理电路、主控制单元和驱动电路；
采样单元用于对带高频变压器隔离的DC-DC电路的隔离变压器T1的原边进行第一电流采样和第二电流采样，第一电流采样值为IS1+和IS1-，第二电流采样值为IS2+和IS2-；
第一电流采样通过电流互感器CT1进行采样，其中只包含变压器电流中的交流成分；第二电流采样通过采样电阻R1进行采样，其中即有交流成份也含有直流成份，设定直流成份为直流分量信号IS_DCI；
采样调理电路用于对IS1+和IS1-进行差分放大处理，得到电流信号IS1，采样调理电路还用于对IS2+和IS2-进行隔离放大后，再进行差分放大处理，得到电流信号IS2；
在主控制单元中建立ADC1模块、ADC2模块、输出电压PI控制器、变压器电流直流分量PI控制器、减法器、加法器、ePWM1模块和ePWM2模块；
步骤2：电流信号IS1和电流信号IS2在采样调理电路中再次进行差分采样调理后，得到变压器电流中的直流分量信号IS_DCI；
步骤3：设定带高频变压器隔离的DC-DC电路的输出电压为Vout，输出电压Vout经采样调理电路后送至ADC1模块进行AD转换，然后再与输出电压Vout参考电压一起送至输出电压PI控制器进行处理，得到输出电压控制量VO_PI；
步骤4：直流分量信号IS_DCI送至ADC1模块进行AD转换，然后再与输出电压Vout参考电压一起送至变压器电流直流分量PI控制器进行处理，得到变压器直流分量控制量VDI_PI；
步骤5：电压控制量VO_PI和变压器直流分量控制量VDI_PI经过减法器后再送至ePWM1模块，产生用于控制开关管Q1的信号Vg-1，开关管Q4的信号Vg-4，信号Vg-1和信号Vg-4经过驱动电路后得到开关管Q1的驱动信号Vg_Q1和开关管Q4的驱动信号Vg_Q4；
步骤6：电压控制量VO_PI和变压器直流分量控制量VDI_PI经过加法器后再送至ePWM2模块，产生用于控制开关管Q2的信号Vg2，开关管Q3的信号Vg3，信号Vg2和信号Vg3经过驱动电路后得到开关管Q2的驱动信号Vg_Q2和开关管Q3的驱动信号Vg_Q3；
步骤7：当变压器电流直流分量信号IS_DCI为正时，控制信号VDI_PI为正，此时用于控制Q1、Q4占空比的控制量VC14减小，用于控制Q2、Q3占空比的控制量VC23增加，从而达到减小开关管Q1、Q4的占空比，同时增加开关管Q2、Q3的占空比的目的，变压器电流直流分量将逐渐减小至0；
步骤8：当变压器的电流直流分量信号IS_DCI为负时，控制信号VDI_PI为负，此时用于控制Q1、Q4占空比的控制量VC14增加，用于控制Q2、Q3占空比的控制量VC23减小，从而增加开关管Q1、Q4的占空比同时减小开关管Q2、Q3的占空比的目的，变压器电流直流分量将逐渐增加至0。
2.如权利要求1所述的一种变压器电流直流分量的检测抑制方法，其特征在于：所述主控制单元为采样电路板或单片机。
3.一种变压器电流直流分量的检测抑制系统，其特征在于：包括采样单元、采样调理电路、主控制单元和驱动电路，采样单元与带高频变压器隔离的DC-DC电路的隔离变压器T1的原边连接，采样调理电路连接采样单元，主控制单元连接采样调理电路，驱动电路连接主控制单元，驱动电路驱动带高频变压器隔离的DC-DC电路的开关桥。
4.如权利要求3所述的一种变压器电流直流分量的检测抑制系统，其特征在于：所述带高频变压器隔离的DC-DC电路包括开关桥、整流桥和隔离变压器T1，开关桥包括开关管Q1、开关管Q2、开关管Q3和开关管Q4，整流桥包括二极管D1、二极管D2、二极管D3和二极管D4，开关桥连接在隔离变压器T1的原边，整流桥连接在隔离变压器T1的副边，整流桥输出电压Vout。
5.如权利要求4所述的一种变压器电流直流分量的检测抑制系统，其特征在于：所述隔离变压器T1的原边设置采样单元，采样单元包括采样电阻R1和电流互感器CT1，采样电阻R1串联在所述隔离变压器T1的原边，电流互感器CT1用于检测所述隔离变压器T1的原边的电流，电流互感器CT1的输出端并联一个电阻R2。
6.如权利要求5所述的一种变压器电流直流分量的检测抑制系统，其特征在于：所述采样调理电路包括两个差分采样电路、一个隔离运放和一个差分采样调理电路，所述电流互感器CT1采集的电流信号通过一个差分采样电路输出采样电流信号IS1，所述采样电阻R1采集的电流信号经过隔离运放后，送入另一个差分采样电路并输出采样电流信号IS2，采样电流信号IS1和采样电流信号IS2送入差分采样调理电路后，输出变压器的直流分量信号IS_DCI。
7.如权利要求6所述的一种变压器电流直流分量的检测抑制系统，其特征在于：所述主控制单元包括ADC1模块、ADC2模块、输出电压PI控制器、变压器电流直流分量PI控制器、减法器、加法器、ePWM1模块和ePWM2模块，电压Vout经过一个采样调理电路后，送入ADC1模块，ADC1模块连接输出电压PI控制器；
ADC2模块连接变压器电流直流分量PI控制器；
输出电压PI控制器分别与减法器和加法器连接；
变压器电流直流分量PI控制器分别与减法器和加法器连接；
减法器的输出端连接ePWM1模块，加法器的输出端连接ePWM2模块；
ePWM1模块和ePWM2模块均连接驱动电路，驱动电路连接所述开关桥。
8.如权利要求7所述的一种变压器电流直流分量的检测抑制系统，其特征在于：
ePWM1模块产生的PWM信号经过驱动电路后用于驱动开关桥中的开关管Q1和开关管Q4；
ePWM2模块产生的PWM信号经过驱动电路后用于驱动开关桥中的开关管Q2和开关管Q3。
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Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080198631A1 (en) * 2007-02-16 2008-08-21 Delta Electronics, Inc. Power converter having flux bias regulation method
JP2012239341A (ja) * 2011-05-13 2012-12-06 Cosel Co Ltd スイッチング電源装置
CN103051172A (zh) * 2012-12-19 2013-04-17 扬州森源电气有限公司 光伏发电用移相全桥变换器的偏磁抑制系统和方法
US20140334189A1 (en) * 2013-05-07 2014-11-13 Delta Electronics, Inc. Bi-directional dc-dc converter
CN104242659A (zh) * 2014-10-14 2014-12-24 成都熊谷加世电器有限公司 用于全桥开关变换器的峰值电流采样及其信号处理电路
CN106655733A (zh) * 2015-11-02 2017-05-10 陈仲 一种漏感能量回馈型纹波抑制逆变器及其控制方法
CN108711829A (zh) * 2018-07-26 2018-10-26 沈阳工业大学 一种具有双重保护的直流偏磁抑制装置及方法
US20180342942A1 (en) * 2017-05-24 2018-11-29 Soken, Inc. Control apparatus
CN110212802A (zh) * 2019-05-29 2019-09-06 南京航空航天大学无锡研究院 一种高压、宽电压输入范围回馈式直流电子负载电路
CN110829499A (zh) * 2019-12-10 2020-02-21 中南大学 单相光伏并网发电系统的并网电流测量及直流分量抑制的方法
CN111756250A (zh) * 2020-05-31 2020-10-09 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
CN112039330A (zh) * 2020-09-09 2020-12-04 深圳市永联科技股份有限公司 一种用于解决偏磁的方法

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080198631A1 (en) * 2007-02-16 2008-08-21 Delta Electronics, Inc. Power converter having flux bias regulation method
JP2012239341A (ja) * 2011-05-13 2012-12-06 Cosel Co Ltd スイッチング電源装置
CN103051172A (zh) * 2012-12-19 2013-04-17 扬州森源电气有限公司 光伏发电用移相全桥变换器的偏磁抑制系统和方法
US20140334189A1 (en) * 2013-05-07 2014-11-13 Delta Electronics, Inc. Bi-directional dc-dc converter
CN104242659A (zh) * 2014-10-14 2014-12-24 成都熊谷加世电器有限公司 用于全桥开关变换器的峰值电流采样及其信号处理电路
CN106655733A (zh) * 2015-11-02 2017-05-10 陈仲 一种漏感能量回馈型纹波抑制逆变器及其控制方法
US20180342942A1 (en) * 2017-05-24 2018-11-29 Soken, Inc. Control apparatus
CN108711829A (zh) * 2018-07-26 2018-10-26 沈阳工业大学 一种具有双重保护的直流偏磁抑制装置及方法
CN110212802A (zh) * 2019-05-29 2019-09-06 南京航空航天大学无锡研究院 一种高压、宽电压输入范围回馈式直流电子负载电路
CN110829499A (zh) * 2019-12-10 2020-02-21 中南大学 单相光伏并网发电系统的并网电流测量及直流分量抑制的方法
CN111756250A (zh) * 2020-05-31 2020-10-09 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
CN112039330A (zh) * 2020-09-09 2020-12-04 深圳市永联科技股份有限公司 一种用于解决偏磁的方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
张先进等: "一种全桥直流变压器抑制偏磁方法研究", 《通信电源技术》 *

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