DSP数字控制SPWM全桥逆变器直流偏磁解决方案

" DSP控制SPWM全桥逆变器直流偏磁的研究" 在电力电子领域，全桥逆变器是一种常见的电力转换装置，特别是在大功率应用中。SPWM（Space Vector Pulse Width Modulation，空间矢量脉宽调制）技术则因其高效、低谐波特性而被广泛采用。然而，全桥逆变器在实际运行中可能会遇到一个问题，即直流偏磁，这主要发生在带有输出变压器的系统中。直流偏磁会导致变压器铁心饱和，增加损耗，降低系统效率，并可能导致逆变器的不稳定。 文章提出了一种基于数字信号处理器（DSP）的解决方案，该方案旨在消除SPWM全桥逆变器中的直流偏磁问题。TI公司的TMS320F240 DSP芯片被用于实现这一控制策略。这款高性能的微处理器能够实时处理大量的数据，提供精确的控制信号，以调整逆变器的输出，从而确保输出电压波形的对称性，减少直流偏磁的影响。 作者在400Hz、6kW的中频逆变电源样机上进行了实验验证。这种频率通常用于航空、航天和工业应用中。实验结果证明，该DSP控制方案能够有效地抑制输出变压器的直流偏磁现象，保持系统的稳定运行。 直流偏磁的产生是因为输出变压器原边电压正负半周不对称，导致铁心磁滞回线的中心点偏移。在理想情况下，磁感应强度B和励磁电流Iμ的变化率应保持平衡，以避免直流分量的积累。然而，当电压波形不对称时，这种平衡被打破，使得铁心进入非线性的磁化状态，如图2所示的无直流偏磁时的理想波形。 在存在直流偏磁的情况下（如图3所示），原边电压的正负半周差异会导致磁感应强度B的上升和下降速率不一致，形成一个持续的直流分量。这种偏磁状态会加剧铁心的磁通变化，增加损耗，降低变压器的效率，且可能引发逆变器的工作不稳定。 为了解决这个问题，文章提出了数字PI（比例积分）控制器的设计。通过实时监测输出变压器原边电流，控制器可以计算出适当的修正值，调整触发脉冲的宽度，以保持输出电压的对称性。这种方法利用了DSP的强大计算能力，可以快速响应并校正电流的任何偏差，从而避免直流偏磁。 总结来说，这篇研究展示了如何利用DSP技术来解决SPWM全桥逆变器的直流偏磁问题。通过数字PI控制策略，可以有效地抑制变压器的直流偏磁，提高逆变器系统的稳定性和效率。这对于保证电力系统长时间可靠运行具有重要意义。