全桥式变换器的快速启动方法技术

本发明专利技术涉及一种快速启动且能有效防止双倍磁通产生的全桥式变换器的快速启动方法。通过DSP芯片产生PWM基准波，DSP芯片给IGBT开关管Ⅳ高电平信号并持续1/2周期，之后DSP芯片给IGBT开关管Ⅰ高电平信号并持续1/4周期，IGBT开关管Ⅰ经1/4周期后关断，IGBT开关管Ⅳ经1/2周期后的下一个1/2周期内保持关断，IGBT开关管Ⅱ与IGBT开关管Ⅰ以及IGBT开关管Ⅲ与IGBT开关管Ⅳ保持互补导通关系。因此变压器铁芯磁通密度的工作即进入正、负半波交替变化的正常运行状态，磁通密度由Bm变至0再变至-Bm，完成一个磁通密度的幅值变化。因此有效避免了传统全桥式变换器启动时，变压器铁芯在初始的半个周期内饱和产生双倍磁通现象。有效避免了变压器绕组和开关器件烧坏，且加快了启动速度。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种快速启动且能有效防止双倍磁通产生的。通过DSP芯片产生PWM基准波，DSP芯片给IGBT开关管Ⅳ高电平信号并持续1/2周期，之后DSP芯片给IGBT开关管Ⅰ高电平信号并持续1/4周期，IGBT开关管Ⅰ经1/4周期后关断，IGBT开关管Ⅳ经1/2周期后的下一个1/2周期内保持关断，IGBT开关管Ⅱ与IGBT开关管Ⅰ以及IGBT开关管Ⅲ与IGBT开关管Ⅳ保持互补导通关系。因此变压器铁芯磁通密度的工作即进入正、负半波交替变化的正常运行状态，磁通密度由Bm变至0再变至-Bm，完成一个磁通密度的幅值变化。因此有效避免了传统全桥式变换器启动时，变压器铁芯在初始的半个周期内饱和产生双倍磁通现象。有效避免了变压器绕组和开关器件烧坏，且加快了启动速度。【专利说明】
本专利技术涉及全桥式变换器
，具体涉及一种。
技术介绍
在全桥式变换器的开关电源中存在启动时产生双倍磁通致使高频变压器饱和、开关器件烧坏的危险。一些特殊的场合(例如粉尘颗粒净化领域)，需要快速间断式供电，要求电源输出间断后能以最快的速度达到全功率输出水平。当全桥式逆变系统脉冲宽度很窄或启动时，初始磁通密度接近为零，若以此为起点，突然增加励磁电压脉冲宽度到最大值，磁通密度偏移量将达到2Bm(通常情况下，在达到2Bm之前变压器铁芯已经达到饱和磁密Bs)，这种变压器铁芯在初始的半个周期内饱和的情况是双倍磁通现象。双倍磁通的产生将会导致变压器绕组和开关器件烧坏，进而损坏整个系统等灾难性后果。
技术实现思路
本专利技术为了克服以上技术的不足，提供了一种快速启动且能有效防止双倍磁通产生的。本专利技术克服其技术问题所采用的技术方案是: 本，包括如下步骤: a)全桥式变换器逆变电路中H桥的左上臂为IGBT开关管I，左下臂为IGBT开关管I1、右上臂为IGBT开关管III，右下臂为IGBT开关管IV，IGBT开关管1、IGBT开关管I1、IGBT开关管III以及IGBT开关管IV初始状态为关断状态； b)DSP芯片产生PWM基准波，DSP芯片给IGBT开关管IV高电平信号并持续1/2周期，IGBT开关管IV首先导通； c)DSP芯片给IGBT开关管I高电平信号并持续1/4周期，IGBT开关管I导通，IGBT开关管I与IGBT开关管IV起始高电平信号存在相位差； d)IGBT开关管I经1/4周期后DSP芯片发出低电平信号控制其关断； e)IGBT开关管IV经1/2周期后DSP芯片发出低电平信号控制其关断； f)在第一个周期内IGBT开关管II与IGBT开关管I以及IGBT开关管III与IGBT开关管IV保持互补导通关系，DSP芯片给IGBT开关管II的信号与IGBT开关管I之间相差一个死区时间，DSP芯片给IGBT开关管III的信号与IGBT开关管IV之间相差一个死区时间； g)从第二个周期开始，IGBT开关管I和IGBT开关管IV处于全脉宽展开状态，IGBT开关管II与IGBT开关管I以及IGBT开关管III与IGBT开关管IV保持互补导通关系。为了更好的防止全桥式变换器启动时产生双倍磁通现象，以及加快全桥式变换器的启动时间，上述相位差为1/8周期。为了更好的防止全桥式变换器上下桥臂直通，造成变换器短路、损坏等现象，上述死区时间为0.6-1 μ S。本专利技术的有益效果是:在含高频变压器的全桥式变换器中，本专利技术在防止启动时产生双倍磁通现象的同时，加快了全桥式变换器的启动时间。使全桥式变换器的启动时间缩短为半个逆变周期。本专利技术特别适合一些特定应用场所(需要快速间断式供电，要求电源输出间断后能以最快的速度达到全功率输出水平，例如粉尘颗粒净化领域)。本专利技术在这些应用场合的使用将降低能耗，增加效能。【专利附图】【附图说明】图1为现有技术全桥式逆变电路正常运行时磁通密度波形图； 图2为全桥式逆变电路启动时双倍磁通现象波形图； 图3为本专利技术半周期启动法的磁通密度波形； 图4为本专利技术全桥式变换器的电路图； 图5为本专利技术全桥式变换器逆变电路触发信号时序图； 图6为本专利技术全桥式变换器启动法的理论启动波形图； 图7为现有技术三周期启动法的启动试验波形图； 图8为本专利技术全桥式变换器启动法的启动试验波形图； 图中，S1.1GBT开关管I S2.1GBT开关管II S3.1GBT开关管III S4.1GBT开关管IV1.PWM基准波形2.SI触发波形3.S2触发波形4.S4触发波形5.S3触发波形T.死区时间Θ.相位差。【具体实施方式】下面结合附图1至附图7对本专利技术做进一步说明。在含高频变压器的全桥式逆变系统中，高频变压器铁芯线圈的励磁电压是一个交变量，一般情况下，其正、负半周期的波形幅值及导通脉宽都相同。变压器励磁电压和磁通密度波形，附图1和附图2所示为现有技术中全桥式逆变电路磁通密度波形图，其中，u为施加于变压器绕组的励磁电压，Bm为变压器铁芯的工作磁通密度幅值，Bs为变压器铁芯的饱和磁通密度。如图1所示，全桥式逆变系统稳态运行的半个周期内，变压器最大磁通密度的幅值为工作磁密Bm，符合高频变压器设计要求的运行环境。当全桥式逆变系统脉冲宽度很窄或启动时，初始磁通密度接近为零，若以此为起点，突然增加励磁电压脉冲宽度到最大值，磁通密度偏移量将达到2Bm (通常情况下，在达到2Bm之前变压器铁芯已经达到饱和磁密Bs)，如图2所示。这种变压器铁芯在初始的半个周期内饱和的情况就是双倍磁通现象。双倍磁通的产生将会导致变压器绕组和开关器件烧坏，进而损坏整个系统等灾难性后果。防止产生双倍磁通的措施主要有三种，其一是电流反馈控制，其二是降低变压器铁芯的工作磁密，其三是将变压器励磁电压脉冲缓慢展开。措施一在系统中需要新增一阶反馈环节使控制系统复杂，措施二降低了变压器铁芯的利用率增加了成本，措施三将导致全桥式逆变系统启动缓慢，不利于快速间断式供电的应用环境。快速间断式供电要求开关电源能以最快的速度达到满功率输出水平。因此本专利技术设计了一种半周期快速启动法，将在避免双倍磁通产生的同时大幅提高启动速度。附图3所示为全桥式变换器的电路图，其中IGBT开关管I SI，IGBT开关管II S2、IGBT开关管III S3以及IGBT开关管IV S4构成H桥，并且H桥的左上臂为IGBT开关管ISI，左下臂为IGBT开关管II S2、右上臂为IGBT开关管III S3，右下臂为IGBT开关管IV S4,D1、D2、D3和D4分别为IGBT开关管I SI，IGBT开关管II S2、IGBT开关管III S3以及IGBT开关管IV S4的反并联二极管。C1、C2、C3、C4分别为并联于IGBT开关管I SI，IGBT开关管II S2、IGBT开关管III S3以及IGBT开关管IV S4两端的无感电容，用于实现电路运行时的零电压开关(ZVS, zero-voltage switching)。D5、D6、D7和D8为连接于变压器高压侧高压整流硅堆，形成无控全桥整流。电容CE和电阻RE代表负载。LI为串联于变压器原边的电感和高频变压器漏感之和，CS代表高频变压器的寄生电容。此电路为现有技术中全桥式变换器的公知电路。本，包括如下步骤: (1)IGBT开关管I S1、I本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种全桥式变换器的快速启动方法，其特征在于：包括如下步骤：a)全桥式变换器逆变电路中H桥的左上臂为IGBT开关管Ⅰ（S1），左下臂为IGBT开关管Ⅱ（S2）、右上臂为IGBT开关管Ⅲ（S3），右下臂为IGBT开关管Ⅳ（S4），IGBT开关管Ⅰ（S1）、IGBT开关管Ⅱ（S2）、IGBT开关管Ⅲ（S3）以及IGBT开关管Ⅳ（S4）初始状态为关断状态；b)?DSP芯片产生PWM基准波（1），DSP芯片给IGBT开关管Ⅳ（S4）高电平信号并持续1/2周期，IGBT开关管Ⅳ（S4）首先导通；c)DSP芯片给IGBT开关管Ⅰ（S1）高电平信号并持续1/4周期，IGBT开关管Ⅰ（S1）导通，IGBT开关管Ⅰ（S1）与IGBT开关管Ⅳ（S4）起始高电平信号存在相位差（θ）；d)?IGBT开关管Ⅰ（S1）经1/4周期后DSP芯片发出低电平信号控制其关断；e)?IGBT开关管Ⅳ（S4）经1/2周期后的DSP芯片发出低电平信号控制其关断；f)在第一个周期内IGBT开关管Ⅱ（S2）与IGBT开关管Ⅰ（S1）以及IGBT开关管Ⅲ（S3）与IGBT开关管Ⅳ（S4）保持互补导通关系，DSP芯片给IGBT开关管Ⅱ（S2）的信号与IGBT开关管Ⅰ（S1）之间相差一个死区时间（T），DSP芯片给IGBT开关管Ⅲ（S3）的信号与IGBT开关管Ⅳ（S4）之间相差一个死区时间（T）；g)从第二个周期开始，IGBT开关管Ⅰ（S1）和IGBT开关管Ⅳ（S4）处于全脉宽展开状态，IGBT开关管Ⅱ（S2）与IGBT开关管Ⅰ（S1）以及IGBT开关管Ⅲ（S3）与IGBT开关管Ⅳ（S4）保持互补导通关系。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：倪兆瑞，
申请(专利权)人：倪兆瑞，
类型：发明
国别省市：