[发明专利]全桥式变换器的快速启动方法

说明书

技术领域

本发明涉及全桥式变换器技术领域，具体涉及一种全桥式变换器的快速启动方法。   

背景技术

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。    

发明内容

本发明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全桥式变换器的快速启动方法。

本发明克服其技术问题所采用的技术方案是：

本全桥式变换器的快速启动方法，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Ⅱ、右上臂为IGBT开关管Ⅲ，右下臂为IGBT开关管Ⅳ，IGBT开关管Ⅰ、IGBT开关管Ⅱ、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0.6-1μs。

本发明的有益效果是：在含高频变压器的全桥式变换器中，本发明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。本发明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）。本发明在这些应用场合的使用将降低能耗，增加效能。

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为本发明半周期启动法的磁通密度波形；

图4为本发明全桥式变换器的电路图；

图5为本发明全桥式变换器逆变电路触发信号时序图；

图6为本发明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为本发明全桥式变换器启动法的启动试验波形图；

图中，S1.IGBT开关管Ⅰ S2.IGBT开关管Ⅱ S3.IGBT开关管Ⅲ S4.IGBT开关管Ⅳ 1.PWM基准波形 2.S1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对本发明做进一步说明。

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。