不对称半桥变压器偏磁问题分析和解决方法

3 　解决方法

(1)不对称绕组解决偏磁问题

对于对称绕组的不对称半桥,只有在D = 0. 5的时候,变压器才不会出现直流偏磁。然而实际情况中,让变换器工作在D = 0. 5是不可能的。采用不对称绕组,也就是两个次级相对于初级的变比不同。假设一个为n1 ,另外一个为n2 ,则变压器励磁电流直流分量为:

(2)次级倍流整流解决偏磁问题

除了采用次级不对称绕组之外,还可以采用次级倍流整流的方式来解决偏磁问题。图4为倍流整流的不对称半桥主电路。该电流次级采用两个滤波电感L1 和L2 ,比较适合大电流输出的场合。

对于次级倍流整流的不对称半桥的输出电压为:

这里n为变压器次级和初级的匝比。若整流电感L1 和L2 的平均电流分别是IL1和IL2 ,则变压器次级输出电流的平均值为:

而对于电感L1 和L2 ,两者的平均电流是根据其等效串联电阻RL1和RL2分配的:

把式(10)代入式(11) ,得到

也就是说满足式(12 )就可以消除变压器的直流偏磁。

4 　仿真分析

利用仿真软件saber对三种电路分别做仿真。输入电压为300 V,输出电压为15 V,输出电流为10A。占空比D = 0. 3。图5为仿真后变压器原边励磁

电感的电流,分别为:次级对称绕组n = 1 /8, Imdc =456 mA;次级不对称绕组n1 = 1 /6, n2 = 1 /14 Imdc =28. 5 mA;次级倍流整流: n = 1 /4, RL1 = 0. 07Ω, RL2= 0. 03Ω, Imdc = 0. 69 mA。

5 　结　论

传统不对称半桥的变压器因为有直流偏磁,所以变压器的利用率不高。本文从理论上分析了直流偏磁产生的原因,并且探讨了次级不对称绕组和次级倍流整流这两种方法来解决偏磁问题。最后通过仿真验证了两种方法的可行性。