CN109980937B - 一种偏磁抑制方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种偏磁抑制方法和装置，所述方法包括：获取直流‑直流变换器中变压器正向励磁时的母线电压U1和负向励磁时的母线电压U2；根据所述正向励磁时的母线电压U1和负向励磁时的母线电压U2确定所述变压器正向励磁时的偏磁补偿量Δd1和负向励磁时的偏磁补偿量Δd2；将所述变压器正向励磁时的偏磁补偿量Δd1与直流‑直流变换器环路输出占空比信号量叠加，输出至正方向励磁的开关管，将所述变压器负向励磁时的偏磁补偿量Δd2与直流‑直流变换器环路输出占空比信号量叠加，输出至负方向励磁的开关管。通过本发明实施例能够有效地抑制变压器的偏磁。
Description
技术领域
本申请涉及电力电子技术领域，尤指一种偏磁抑制方法和装置。
背景技术
在电力电子技术领域，直流-直流变换器是将一种直流电源变换成另一种具有不同输出特性直流电源的电路。在实际应用时，由于直流-直流变换器中开关管开关速度差异、驱动信号延迟的差异、驱动信号脉冲宽度的差异等原因，长时间工作会造成直流-直流变换器中变压器出现偏磁现象。
相关技术中，通过在电路的拓扑结构中加入隔直电容以消除变压器偏磁，将隔直电容与变压器绕组串联，来阻断直流分量。这种方案虽然简单，但是，隔直电容的加入增加了电路的复杂程度，而且大电流场合隔直电容的选取非常困难，同时增加了变换器的体积和成本。
发明内容
本发明实施例提供了一种偏磁抑制方法和装置，以抑制直流-直流变换器长时间工作导致偏磁的现象。
本发明实施例提供了一种偏磁抑制方法，包括：
获取直流-直流变换器中变压器正向励磁时的母线电压U1和负向励磁时的母线电压U2；
根据所述正向励磁时的母线电压U1和负向励磁时的母线电压U2确定所述变压器正向励磁时的偏磁补偿量Δd1和负向励磁时的偏磁补偿量Δd2；
将所述变压器正向励磁时的偏磁补偿量Δd1与直流-直流变换器环路输出占空比信号量叠加，输出至正方向励磁的开关管，将所述变压器负向励磁时的偏磁补偿量Δd2与直流-直流变换器环路输出占空比信号量叠加，输出至负方向励磁的开关管。
本发明实施例还提供了一种偏磁抑制装置，包括：
母线电压获取单元，用于获取直流-直流变换器中变压器正向励磁时的母线电压U1和负向励磁时的母线电压U2；
处理单元，用于根据所述正向励磁时的母线电压U1和负向励磁时的母线电压U2确定所述变压器正向励磁时的偏磁补偿量Δd1和负向励磁时的偏磁补偿量Δd2；
偏磁抑制单元，用于将所述变压器正向励磁时的偏磁补偿量Δd1与直流-直流变换器环路输出占空比信号量叠加，输出至正方向励磁的开关管，将所述变压器负向励磁时的偏磁补偿量Δd2与直流-直流变换器环路输出占空比信号量叠加，输出至负方向励磁的开关管。
本发明实施例还提供了一种偏磁抑制装置，包括：
处理器；
用于存储所述处理器可执行指令的存储器；
用于根据所述处理器的控制进行母线电压采样的采样模块；
用于根据所述处理器的控制对开关管进行励磁驱动的驱动模块；
其中，所述处理器用于执行以下操作：
获取直流-直流变换器中变压器正向励磁时的母线电压U1和负向励磁时的母线电压U2；
根据所述正向励磁时的母线电压U1和负向励磁时的母线电压U2确定所述变压器正向励磁时的偏磁补偿量Δd1和负向励磁时的偏磁补偿量Δd2；
将所述变压器正向励磁时的偏磁补偿量Δd1与直流-直流变换器环路输出占空比信号量叠加，输出至正方向励磁的开关管，将所述变压器负向励磁时的偏磁补偿量Δd2与直流-直流变换器环路输出占空比信号量叠加，输出至负方向励磁的开关管。
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于执行上述的偏磁抑制方法。
本发明实施例通过获取变压器正负向励磁时的母线电压和负向励磁时的母线电压，得到所述变压器正向励磁时的偏磁补偿量和负向励磁时的偏磁补偿量，进而对占空比信号量进行补偿，实现方法简单，能够有效地抑制变压器的偏磁。而且，本发明实施例无需在直流-直流变换器上增加电容等元器件，避免增加直流-直流变换器的电路复杂度和体积。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。
图1是一种BUCK-BOOST电路；
图2(a)～(c)是一种隔离BUCK-BOOST电路变压器励磁电流示意图；
图3是一种BUCK-BOOST电路；
图4是本发明实施例提供的一种偏磁抑制方法的流程示意图；
图5是本发明实施例提供的一种偏磁抑制装置的结构示意图；
图6是本发明实施例提供的另一种偏磁抑制装置的结构示意图；
图7是本发明应用示例提供的一种隔离BUCK-BOOST电路母线电压采样点示意图；
图8是本发明应用示例提供的一种偏磁抑制方法的流程示意图；
图9是本发明应用示例的隔离BUCK-BOOST电路变压器励磁电流示意图；
图10是本发明应用示例的一种隔离BUCK-BOOST电路母线电压采样点示意图；
图11是本发明应用示例的一种隔离BUCK-BOOST电路母线电压采样点示意图；
图12是本发明应用示例的一种隔离BUCK-BOOST电路母线电压采样点示意图；
图13是本发明应用示例的一种隔离BUCK-BOOST电路母线电压采样点示意图；
图14是本发明应用示例的一种隔离BOOST电路母线电压采样点示意图；
图15是本发明应用示例的一种隔离BOOST电路母线电压采样点示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机***中执行。并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
参见图1，图1为一种隔离BUCK-BOOST(降压-升压)电路。其中，Vin为输入电压源，Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6为开关管。本例中，Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6为100V的MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，金属-氧化层半导体场效晶体管)，电感L1为3uH，变压器T1匝比为4:1，SR1、SR2、SR3、SR4为25V同步整流管，Vout为输出电压。在实际应用时由于开关管Q1、Q2、Q3、Q4开关速度差异、驱动信号延迟的差异，驱动信号脉冲宽度的差异等原因，长时间工作会造成图1电路中变压器T1出现偏磁现象。
例如，当开关管Q1、Q2、Q3、Q4开关速度差异为50ns时，变压器T1的励磁电流如图2所示。参考图2可知，变压器励磁电流单向偏磁。图2(a)为变压器偏磁的整个过程，变压器励磁电流从0逐渐上升到最大幅值12A。图2(b)为变压器励磁电流初始偏磁的渐变过程，变压器励磁电流从0开始单方向偏磁。图2(c)为变压器偏磁最终稳定在变压器励磁电流摆幅在10-12A摆动。
参见图3，图3所示电路在图1电路基础上增加了隔直电容C1，利用隔直电容C1实现偏磁抑制。这种方案虽然简单，但是，隔直电容的加入增加了电路的复杂程度，而且大电流场合，隔直电容的选取非常困难，同时增加了变换器的体积和成本。
图1所示的隔离BUCK-BOOST电路，是由BUCK电路和隔离BOOST电路构成的。隔离BOOST电路原边全桥开关Q1、Q2、Q3、Q4是以超过50％的占空比工作，在一个完整的全桥开关周期里，存在Q1、Q3直通和Q2、Q4直通，这两段直通时间电感L1储能。当全桥开关Q1、Q2、Q3、Q4的实际导通时间不一致的时候，就会造成两段直通时间不一致，即一个全桥开关周期里电感L1两次储能时间不一致，因此导致一个全桥开关周期里母线电压存在不同，因此，若一个全桥开关周期里母线电压相同，则Q1、Q2、Q3、Q4的实际导通时间一致，变压器T1伏秒一致，则变压器T1不存在偏磁现象。
如图4所示，本发明实施例的一种偏磁抑制方法，用于对带有隔离变压器的直流-直流变换器进行偏磁抑制，包括：
步骤101，获取直流-直流变换器中变压器正向励磁时的母线电压U1和负向励磁时的母线电压U2。
其中，可以通过采样同一个开关周期内的变压器正向励磁时的母线电压U1和负向励磁时的母线电压U2，获取所述U1和U2。
电压检测电路可以采用常用的电压采样电路来实现，但是通常的母线电压采样都是针对直流母线电压进行采样，对采样时刻并无特殊要求。本发明实施例所对应的母线电压采样为变压器正负方向励磁时的母线电压U1、U2，母线电压是一个周期性的脉冲，因此对电压采样的时刻与变压器正负方向励磁的时刻相配合，并且一个开关周期内对变压器正负方向励磁时的母线电压U1、U2分别采样。
在一实施方式中，获取所述U1和U2可以通过如下方式：
在正向励磁时，正向励磁的驱动打开后，经过Δt后，采样母线电压记为U1，在负向励磁时，负向励磁的驱动打开后，经过Δt后，采样母线电压记为U2。在每个开关周期正负向励磁时均采样U1和U2。其中，因为正向励磁和负向励磁分别占开关周期的一半，正向励磁时的母线电压U1的采样时间可以设置在正向励磁的中间时刻，负向励磁时的母线电压U2的采样时间可以设置在负向励磁的中间时刻，也就是Δt≈0.25T，其中T为开关周期。
在一实施方式中，通过如下方式之一获取变压器正向励磁时的母线电压U1和负向励磁时的母线电压U2：
采样直流-直流变换器中隔离BOOST电路的全桥母线；
采样直流-直流变换器中隔离BOOST电路的原边全桥桥臂的中点；
采样直流-直流变换器中隔离BOOST电路的副边全桥桥臂的中点；
采样直流-直流变换器中变压器附加绕组的两个端点；
采样直流-直流变换器中变压器原边两个线圈的中点。
其中，所述直流-直流变换器可以是隔离BUCK-BOOST电路，也可以是隔离BOOST电路，当直流-直流变换器为隔离BUCK-BOOST电路时，其包含BUCK电路和隔离BOOST电路。
步骤102，根据所述正向励磁时的母线电压U1和负向励磁时的母线电压U2确定所述变压器正向励磁时的偏磁补偿量Δd1和负向励磁时的偏磁补偿量Δd2。
在一实施方式中，根据所述正向励磁时的母线电压U1和负向励磁时的母线电压U2得到变压器正负方向励磁的电压差值ΔU1；
其中，ΔU1＝U1-U2；
根据所述变压器正负方向励磁的电压差值ΔU1确定补偿信息量ΔU3；
其中，可以对所述变压器正负方向励磁的电压差值ΔU1进行放大、滤波和限幅中的一种或多种处理，得到所述补偿信息量ΔU3。
其中，所述放大可以是对ΔU1乘以一个系数K，得到ΔU2。所述系数K通常大于等于1，可以根据计算和测量精度进行选取。所述滤波可以包括：将多个ΔU2进行平均值处理，得到ΔU3。所述限幅处理可以包括对ΔU3进行最大或最小值限制。
根据所述补偿信息量ΔU3确定所述变压器正向励磁时的偏磁补偿量Δd1和负向励磁时的偏磁补偿量Δd2。
其中，可以采用但不限于如下方式：
确定所述补偿信息量ΔU3的绝对值大于所述第一阈值，设置所述Δd1和Δd2为指定值；
确定所述补偿信息量ΔU3的绝对值小于等于第二阈值，保持所述Δd1和Δd2不变；
确定所述补偿信息量ΔU3小于等于第一阈值，且大于第二阈值，减少所述Δd2或增加所述Δd1；
确定所述补偿信息量ΔU3大于等于负的第一阈值，且小于负的第二阈值，减少所述Δd1或增加所述Δd2；
其中，所述第一阈值大于第二阈值。
其中，所述第一阈值和第二阈值可以根据实际情况进行选取，当所述补偿信息量ΔU3的绝对值大于所述第一阈值时，可以认为是电路异常状态，无法进行合理调整，可以输出电源异常告警信息，所述电源异常告警信息可以采用告警灯、告警提示音、在屏幕上输出告警提示框等的一种或多种方式。所述指定值可以是预设的某个值，例如0。
当所述补偿信息量ΔU3的绝对值小于等于第二阈值时，可以认为磁通补偿平衡，无需调整，则保持所述Δd1和Δd2不变。
当所述补偿信息量ΔU3的绝对值大于第二阈值，小于等于第一阈值时，则可以根据实际情况进行相应调整，可包括但不限于如下方式：
确定所述补偿信息量ΔU3小于等于第一阈值，且大于第二阈值，确定所述Δd2大于0ns，设置所述Δd1为0ns，设置所述Δd2减去补偿调整量；
确定所述补偿信息量ΔU3小于等于第一阈值，且大于第二阈值，确定所述Δd2小于等于0ns，且Δd1小于调整最大量，设置所述Δd1加上补偿调整量，设置所述Δd2为0ns；
确定所述补偿信息量ΔU3大于等于负的第一阈值，且小于负的第二阈值，确定所述Δd1大于0ns，设置所述Δd1减去补偿调整量，设置所述Δd2为0ns；
确定所述补偿信息量ΔU3大于等于负的第一阈值，且小于负的第二阈值，确定所述Δd1小于等于0ns，且Δd2小于调整最大量，设置所述Δd1为0ns，设置所述Δd2加上补偿调整量。
其中，调整最大量为偏磁补偿量Δd1、Δd2最大可调整的值，可根据实际情况进行设置。
另外，还可能有些特殊情况，例如，当Δd1或Δd2已经调整到调整最大量，无法再进行调整时，则保持Δd1和Δd2不变，例如：
确定所述补偿信息量ΔU3小于等于第一阈值，且大于第二阈值，并确定所述Δd2等于0ns，且Δd1等于调整最大量，则保持所述Δd1和Δd2不变；
确定所述补偿信息量ΔU3大于等于负的第一阈值，且小于负的第二阈值，并确定所述Δd1等于0ns，且Δd2等于调整最大量，则保持所述Δd1和Δd2不变。
步骤103，将所述变压器正向励磁时的偏磁补偿量Δd1与直流-直流变换器环路输出占空比信号量叠加，输出至正方向励磁的开关管，将所述变压器负向励磁时的偏磁补偿量Δd2与直流-直流变换器环路输出占空比信号量叠加，输出至负方向励磁的开关管。
本发明实施例通过获取变压器正负向励磁时的母线电压和负向励磁时的母线电压，得到所述变压器正向励磁时的偏磁补偿量和负向励磁时的偏磁补偿量，进而对占空比信号量进行补偿，实现方法简单，能够有效地抑制变压器的偏磁。而且，本发明实施例无需在直流-直流变换器上增加电容等元器件，避免增加直流-直流变换器的电路复杂度和体积。
需要说明的是，传统的获取直流母线电压的方式只能获取直流母线电压平均电压，无法有针对性地对正、负励磁对应的开关管进行补偿，而本发明实施例提出获取变压器正、负向励磁时的母线电压，相比传统的获取直流母线电压的方式，本发明实施例获取的母线电压是一个开关周期性的脉冲，电压采样点的选择不同，电压采样时刻的选择不同，并且一个开关周期内分别采样变压器正负方向励磁时的母线电压U1、U2，获得是电压瞬时值，能够获得更精准的数据，从而对正、负励磁对应的开关管分别进行补偿。
本发明实施例还提供了一种偏磁抑制装置，该装置用于实现上述实施例及实施方式，已经进行过说明的不再赘述。如以下所使用的，术语“单元”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。以下实施例所描述的装置可以以软件、或者硬件或者软件和硬件的组合的方式实现。
如图5所示，本发明实施例的偏磁抑制装置，包括：
母线电压获取单元21，用于获取变压器正向励磁时的母线电压U1和负向励磁时的母线电压U2；
处理单元22，用于根据所述正向励磁时的母线电压U1和负向励磁时的母线电压U2确定所述变压器正向励磁时的偏磁补偿量Δd1和负向励磁时的偏磁补偿量Δd2；
偏磁抑制单元23，用于将所述变压器正向励磁时的偏磁补偿量Δd1与直流-直流变换器环路输出占空比信号量叠加，输出至正方向励磁的开关管，将所述变压器负向励磁时的偏磁补偿量Δd2与直流-直流变换器环路输出占空比信号量叠加，输出至负方向励磁的开关管。
在一实施方式中，所述母线电压获取单元21，用于通过如下方式之一获取变压器正向励磁时的母线电压U1和负向励磁时的母线电压U2：
采样隔离BOOST电路的全桥母线；
采样隔离BOOST电路的原边全桥桥臂的中点；
采样隔离BOOST电路的副边全桥桥臂的中点；
采样变压器附加绕组的两个端点；
采样变压器原边两个线圈的中点。
在一实施方式中，所述处理单元22，用于：
根据所述正向励磁时的母线电压U1和负向励磁时的母线电压U2得到变压器正负方向励磁的电压差值ΔU1；
根据所述变压器正负方向励磁的电压差值ΔU1确定补偿信息量ΔU3；
根据所述补偿信息量ΔU3确定所述变压器正向励磁时的偏磁补偿量Δd1和负向励磁时的偏磁补偿量Δd2。
在一实施方式中，所述处理单元22，用于：
对所述变压器正负方向励磁的电压差值ΔU1进行放大、滤波和限幅中的一种或多种处理，得到所述补偿信息量ΔU3。
在一实施方式中，所述处理单元22，用于：
确定所述补偿信息量ΔU3小于等于第一阈值，且大于第二阈值，减少所述Δd2或增加所述Δd1；
确定所述补偿信息量ΔU3大于等于负的第一阈值，且小于负的第二阈值，减少所述Δd1或增加所述Δd2；
确定所述补偿信息量ΔU3的绝对值小于等于第二阈值，保持所述Δd1和Δd2不变；
确定所述补偿信息量ΔU3的绝对值大于所述第一阈值，设置所述Δd1和Δd2为指定值；
其中，所述第一阈值大于第二阈值。
在一实施方式中，所述装置还包括输出单元：用于所述处理单元22确定所述补偿信息量ΔU3的绝对值大于所述第一阈值时，输出电源异常告警信息。
在一实施方式中，所述处理单元22，用于：确定所述补偿信息量ΔU3小于等于第一阈值，且大于第二阈值，确定所述Δd2大于0ns，设置所述Δd1为0ns，设置所述Δd2减去补偿调整量。
在一实施方式中，所述处理单元22，用于：确定所述补偿信息量ΔU3小于等于第一阈值，且大于第二阈值，确定所述Δd2小于等于0ns，且Δd1小于调整最大量，设置所述Δd1加上补偿调整量，设置所述Δd2为0ns。
在一实施方式中，所述处理单元22，用于：确定所述补偿信息量ΔU3大于等于负的第一阈值，且小于负的第二阈值，确定所述Δd1大于0ns，设置所述Δd1减去补偿调整量，设置所述Δd2为0ns。
在一实施方式中，所述处理单元22，用于：确定所述补偿信息量ΔU3大于等于负的第一阈值，且小于负的第二阈值，确定所述Δd1小于等于0ns，且Δd2小于调整最大量，设置所述Δd1为0ns，设置所述Δd2加上补偿调整量。
本发明实施例通过获取变压器正负向励磁时的母线电压和负向励磁时的母线电压，得到所述变压器正向励磁时的偏磁补偿量和负向励磁时的偏磁补偿量，进而对占空比信号量进行补偿，实现方法简单，能够有效地抑制变压器的偏磁。而且，本发明实施例无需在直流-直流变换器上增加电容等元器件，避免增加直流-直流变换器的电路复杂度和体积。
本发明实施例还提供了另一种偏磁抑制装置，该装置用于实现上述实施例及实施方式，已经进行过说明的不再赘述。
如图6所示，本发明实施例提供的另一种偏磁抑制装置，包括：
处理器31；
用于存储所述处理器可执行指令的存储器32；
用于根据所述处理器的控制进行母线电压采样的采样模块33；
用于根据所述处理器的控制对开关管进行励磁驱动的驱动模块34；
其中，所述处理器31用于执行以下操作：
获取变压器正向励磁时的母线电压U1和负向励磁时的母线电压U2；
根据所述正向励磁时的母线电压U1和负向励磁时的母线电压U2确定所述变压器正向励磁时的偏磁补偿量Δd1和负向励磁时的偏磁补偿量Δd2；
将所述变压器正向励磁时的偏磁补偿量Δd1与直流-直流变换器环路输出占空比信号量叠加，输出至正方向励磁的开关管，将所述变压器负向励磁时的偏磁补偿量Δd2与直流-直流变换器环路输出占空比信号量叠加，输出至负方向励磁的开关管。
在一实施方式中，所述采样模块33通过如下方式之一采样得到变压器正向励磁时的母线电压U1和负向励磁时的母线电压U2：
采样直流-直流变换器中隔离升压BOOST电路的全桥母线；
采样直流-直流变换器中隔离BOOST电路的原边全桥桥臂的中点；
采样直流-直流变换器中隔离BOOST电路的副边全桥桥臂的中点；
采样直流-直流变换器中变压器附加绕组的两个端点；
采样直流-直流变换器中变压器原边两个线圈的中点。
在一实施方式中，所述处理器31用于执行以下操作：
根据所述正向励磁时的母线电压U1和负向励磁时的母线电压U2得到变压器正负方向励磁的电压差值ΔU1；
根据所述变压器正负方向励磁的电压差值ΔU1确定补偿信息量ΔU3；
根据所述补偿信息量ΔU3确定所述变压器正向励磁时的偏磁补偿量Δd1和负向励磁时的偏磁补偿量Δd2。
在一实施方式中，所述处理器31用于执行以下操作：
对所述变压器正负方向励磁的电压差值ΔU1进行放大、滤波和限幅中的一种或多种处理，得到所述补偿信息量ΔU3。
在一实施方式中，所述处理器31用于执行以下操作：
确定所述补偿信息量ΔU3小于等于第一阈值，且大于第二阈值，减少所述Δd2或增加所述Δd1；
确定所述补偿信息量ΔU3大于等于负的第一阈值，且小于负的第二阈值，减少所述Δd1或增加所述Δd2；
确定所述补偿信息量ΔU3的绝对值小于等于第二阈值，保持所述Δd1和Δd2不变；
确定所述补偿信息量ΔU3的绝对值大于所述第一阈值，设置所述Δd1和Δd2为指定值；
其中，所述第一阈值大于第二阈值。
在一实施方式中，所述偏磁抑制装置还包括：输出模块，用于所述处理器31确定所述补偿信息量ΔU3的绝对值大于所述第一阈值，输出电源异常告警信息。
在一实施方式中，所述处理器31用于执行以下操作：确定所述补偿信息量ΔU3小于等于第一阈值，且大于第二阈值，确定所述Δd2大于0ns，设置所述Δd1为0ns，设置所述Δd2减去补偿调整量。
在一实施方式中，所述处理器31用于执行以下操作：确定所述补偿信息量ΔU3小于等于第一阈值，且大于第二阈值，确定所述Δd2小于等于0ns，且Δd1小于调整最大量，设置所述Δd1加上补偿调整量，设置所述Δd2为0ns。
在一实施方式中，所述处理器31用于执行以下操作：确定所述补偿信息量ΔU3大于等于负的第一阈值，且小于负的第二阈值，确定所述Δd1大于0ns，设置所述Δd1减去补偿调整量，设置所述Δd2为0ns。
在一实施方式中，所述处理器31用于执行以下操作：确定所述补偿信息量ΔU3大于等于负的第一阈值，且小于负的第二阈值，确定所述Δd1小于等于0ns，且Δd2小于调整最大量，设置所述Δd1为0ns，设置所述Δd2加上补偿调整量。
本发明实施例通过获取变压器正负向励磁时的母线电压和负向励磁时的母线电压，得到所述变压器正向励磁时的偏磁补偿量和负向励磁时的偏磁补偿量，进而对占空比信号量进行补偿，实现方法简单，能够有效地抑制变压器的偏磁。
下面以图1所示的隔离BUCK-BOOST电路为例，进行详细说明。
如图7所示，偏磁抑制装置对隔离BUCK-BOOST电路中隔离BOOST电路的全桥母线进行采样，获得变压器正向励磁时的母线电压U1和负向励磁时的母线电压U2，从而确定所述变压器正向励磁时的偏磁补偿量Δd1和负向励磁时的偏磁补偿量Δd2，进而将偏磁补偿量与占空比信号量叠加，对变压器的直流偏磁进行抑制。举例来说，如果开关管Q1和Q4为正向励磁对应的开关管，开关管Q2和Q3为负向励磁对应的开关管，则Δd1用于对Q1和Q4进行偏磁补偿，Δd2用于对Q2和Q3进行偏磁补偿。
如图8所示，结合图7，本应用示例的偏磁抑制方法中，开关管Q1、Q2、Q3、Q4开关速度差异为50ns，将第一阈值设为16mV，第二阈值设为2mV，补偿调整量设为0.25ns，调整最大量设为50ns，所述方法包括如下步骤：
步骤401，获取每个开关周期内变压器正向励磁时的母线电压U1和负向励磁时的母线电压U2；
其中，开关周期为T，在正向励磁时，正向励磁的驱动打开后，经过Δt后(Δt≈0.25T)，采样母线电压记为U1，在负向励磁时，负向励磁的驱动打开后，经过Δt后，采样母线电压记为U2。
步骤402，计算变压器正负方向励磁时的电压差值ΔU1，ΔU1＝U1-U2；
步骤403，将变压器正负方向励磁时的电压差值ΔU1进行放大，得到ΔU2＝K*ΔU1，其中K大于等于1。
步骤404，将ΔU2进行滑动滤波得到ΔU3；
步骤405，判断ΔU3的绝对值是否大于第一阈值16mV，若是，则执行步骤406，若否，则执行408；
步骤406，判断电源异常，偏磁补偿量Δd1、Δd2置为0；
在本步骤中，也可以设置偏磁补偿量Δd1、Δd2为其他指定值；
步骤407，输出电源异常告警，结束本流程。
例如，可以采用告警灯、告警提示音、在屏幕上输出告警提示框等方式告警；
步骤408，判断ΔU3的绝对值是否小于第二阈值2mV，若是，则执行步骤409，若否，则执行411；
步骤409，判断此时电源工作在磁通平衡状态，不需要对正负向励磁的驱动进行补偿；
步骤410，置位磁通平衡标志位，该标志表示电源工作在磁通平衡状态；
步骤411，判断ΔU3是否大于等于第二阈值2mV，若是，执行步骤412，若否，执行步骤418；
步骤412，判断Δd2是否大于0ns，若是，则执行步骤413，若否，则执行步骤414；
步骤413，设置Δd1为0ns，设置Δd2减去补偿调整量，Δd2＝Δd2-0.25ns，结束流程；
步骤414，判断Δd1是否小于调整最大量50ns，若是，则执行步骤415，若否，则执行步骤416；
步骤415，设置Δd1加上补偿调整量，即Δd1＝Δd1+0.25ns，设置Δd2为0ns，结束流程；
步骤416，设置Δd1为调整最大量50ns，设置Δd2为0ns，此时Δd1已经调整到调整最大量，无法再进行调整；
步骤417，磁通平衡功能已经达到极限，不再进行磁通平衡的补偿，置位偏磁功能饱和标志位，结束流程。
步骤418，判断Δd1是否大于0ns，若是，执行步骤419，若否，执行步骤420；
步骤419，设置Δd1减去补偿调整量，即Δd1＝Δd1-0.25ns，设置Δd2为0ns；
步骤420，判断Δd2是否小于调整最大量50ns，若是，执行步骤421，若否，执行步骤422；
步骤421，设置Δd1为0ns，设置Δd2加上补偿调整量，即Δd2＝Δd2+0.25ns，结束流程。
步骤422，设置Δd1为0ns，设置Δd2为调整最大量50ns，此时Δd2已经调整到调整最大量，无法再进行调整；
步骤423，磁通平衡功能已经达到极限，不再进行磁通平衡的补偿，置位偏磁功能饱和标志位，结束流程。
图9为采用图7和图8实现偏磁抑制的隔离BUCK-BOOST电路变压器励磁电流示意图，从图9可以看出，变压器的励磁电流基于0点正负幅值对称，幅值为正负1A，相比图2未采用本申请时变压器的励磁电流在10-12A之间，变压器励磁电流得到有效抑制。
图7中，采样点为隔离BOOST电路的全桥母线，在其他实施例中，可以采样其他位置，也可以得到变压器正向励磁时的母线电压U1和负向励磁时的母线电压U2。
例如，如图10所示，电压采样点为隔离BOOST电路的原边全桥桥臂的中点，此时，可以在两个中点分别采样一个全桥开关周期内变压器正负方向励磁时的母线电压U1、U2。
如图11所示，电压采样点为隔离BOOST电路的副边全桥桥臂的中点，此时，可以在两个中点分别采样一个全桥开关周期内变压器正负方向励磁时的母线电压U1、U2。
如图12所示，电压采样点还可以是主变压器附加绕组的两个端点，此时，可以在两个端点分别采样一个全桥开关周期内变压器正负方向励磁时的母线电压U1、U2。
图1的隔离BUCK-BOOST电路中隔离BOOST电路部分为全桥拓扑，在其他实施例中，隔离BOOST电路部分也可以为推挽拓扑，如图13所示，电压采样点在L1后端，变压器原边两个线圈的中点，可以采样一个周期内变压器正负方向励磁时的母线电压U1、U2。
另外，本发明实施例不仅可以应用于隔离BUCK-BOOST电路，还可以应用于隔离BOOST电路，如图14和图15所示。
其中，图14为本发明应用示例的一种隔离BOOST电路母线电压采样点示意图，电压采样点在L1后端，采样隔离升压BOOST电路的全桥母线，可以采样一个开关周期内变压器正负方向励磁时的母线电压U1、U2。图14主功率电路为CURRENT FEED(电流馈电)的全桥电路。
图15为本发明应用示例的一种隔离BOOST电路母线电压采样点示意图，电压采样点在L1后端，采样变压器原边两个线圈的中点，可以采样一个开关周期内变压器正负方向励磁时的母线电压U1、U2。图15主功率电路为CURRENT FEED的推挽电路。
需要说明的是，对于同一直流-直流变换器，由于采样点不同、或电路中元器件参数不同，本发明实施例提出第一阈值、第二阈值、调整最大量等参数可能有所不同。对于不同直流-直流变换器，由于电路结构不同或元器件参数不同，也可能导致本发明实施例提出第一阈值、第二阈值、调整最大量等参数可能有所不同，本发明实施例不予限定。
本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于执行上述偏磁抑制方法。。
在本实施例中，上述存储介质可以包括但不限于：U盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明实施例的模块或步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明实施例不限制于任何特定的硬件和软件结合。
虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。
Claims (16)
1.一种偏磁抑制方法，包括：
获取直流-直流变换器中变压器正向励磁时的母线电压U1和负向励磁时的母线电压U2；
根据所述正向励磁时的母线电压U1和负向励磁时的母线电压U2确定所述变压器正向励磁时的偏磁补偿量Δd1和负向励磁时的偏磁补偿量Δd2；
将所述变压器正向励磁时的偏磁补偿量Δd1与直流-直流变换器环路输出占空比信号量叠加，输出至正方向励磁的开关管，将所述变压器负向励磁时的偏磁补偿量Δd2与直流-直流变换器环路输出占空比信号量叠加，输出至负方向励磁的开关管；
所述根据所述正向励磁时的母线电压U1和负向励磁时的母线电压U2确定所述变压器正向励磁时的偏磁补偿量Δd1和负向励磁时的偏磁补偿量Δd2，包括：
根据所述正向励磁时的母线电压U1和负向励磁时的母线电压U2得到变压器正负方向励磁的电压差值ΔU1；
根据所述变压器正负方向励磁的电压差值ΔU1确定补偿信息量ΔU3；
根据所述补偿信息量ΔU3确定所述变压器正向励磁时的偏磁补偿量Δd1和负向励磁时的偏磁补偿量Δd2。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过如下方式之一获取变压器正向励磁时的母线电压U1和负向励磁时的母线电压U2：
采样直流-直流变换器中隔离升压BOOST电路的全桥母线；
采样直流-直流变换器中隔离BOOST电路的原边全桥桥臂的中点；
采样直流-直流变换器中隔离BOOST电路的副边全桥桥臂的中点；
采样直流-直流变换器中变压器附加绕组的两个端点；
采样直流-直流变换器中变压器原边两个线圈的中点。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述变压器正负方向励磁的电压差值ΔU1确定补偿信息量ΔU3，包括：
对所述变压器正负方向励磁的电压差值ΔU1进行放大、滤波和限幅中的一种或多种处理，得到所述补偿信息量ΔU3。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述补偿信息量ΔU3确定所述变压器正向励磁时的偏磁补偿量Δd1和负向励磁时的偏磁补偿量Δd2，包括：
确定所述补偿信息量ΔU3小于等于第一阈值，且大于第二阈值，减少所述Δd2或增加所述Δd1；
确定所述补偿信息量ΔU3大于等于负的第一阈值，且小于负的第二阈值，减少所述Δd1或增加所述Δd2；
确定所述补偿信息量ΔU3的绝对值小于等于第二阈值，保持所述Δd1和Δd2不变；
确定所述补偿信息量ΔU3的绝对值大于所述第一阈值，设置所述Δd1和Δd2为指定值；
其中，所述第一阈值大于第二阈值。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：确定所述补偿信息量ΔU3的绝对值大于所述第一阈值，输出电源异常告警信息。
6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述确定所述补偿信息量ΔU3小于等于第一阈值，且大于第二阈值，减少所述Δd2，包括：
确定所述补偿信息量ΔU3小于等于第一阈值，且大于第二阈值，确定所述Δd2大于0ns，设置所述Δd1为0ns，设置所述Δd2减去补偿调整量。
7.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述确定所述补偿信息量ΔU3小于等于第一阈值，且大于第二阈值，增加所述Δd1，包括：
确定所述补偿信息量ΔU3小于等于第一阈值，且大于第二阈值，确定所述Δd2小于等于0ns，且Δd1小于调整最大量，设置所述Δd1加上补偿调整量，设置所述Δd2为0ns。
8.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述确定所述补偿信息量ΔU3大于等于负的第一阈值，且小于负的第二阈值，减少所述Δd1，包括：
确定所述补偿信息量ΔU3大于等于负的第一阈值，且小于负的第二阈值，确定所述Δd1大于0ns，设置所述Δd1减去补偿调整量，设置所述Δd2为0ns。
9.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述确定所述补偿信息量ΔU3大于等于负的第一阈值，且小于负的第二阈值，增加所述Δd2，包括：
确定所述补偿信息量ΔU3大于等于负的第一阈值，且小于负的第二阈值，确定所述Δd1小于等于0ns，且Δd2小于调整最大量，设置所述Δd1为0ns，设置所述Δd2加上补偿调整量。
10.一种偏磁抑制装置，其特征在于，包括：
母线电压获取单元，用于获取直流-直流变换器中变压器正向励磁时的母线电压U1和负向励磁时的母线电压U2；
处理单元，用于根据所述正向励磁时的母线电压U1和负向励磁时的母线电压U2确定所述变压器正向励磁时的偏磁补偿量Δd1和负向励磁时的偏磁补偿量Δd2；
偏磁抑制单元，用于将所述变压器正向励磁时的偏磁补偿量Δd1与直流-直流变换器环路输出占空比信号量叠加，输出至正方向励磁的开关管，将所述变压器负向励磁时的偏磁补偿量Δd2与直流-直流变换器环路输出占空比信号量叠加，输出至负方向励磁的开关管；
所述处理单元，用于：
根据所述正向励磁时的母线电压U1和负向励磁时的母线电压U2得到变压器正负方向励磁的电压差值ΔU1；
根据所述变压器正负方向励磁的电压差值ΔU1确定补偿信息量ΔU3；
根据所述补偿信息量ΔU3确定所述变压器正向励磁时的偏磁补偿量Δd1和负向励磁时的偏磁补偿量Δd2。
11.如权利要求10所述的装置，其特征在于，所述母线电压获取单元，用于通过如下方式之一获取变压器正向励磁时的母线电压U1和负向励磁时的母线电压U2：
采样直流-直流变换器中隔离升压BOOST电路的全桥母线；
采样直流-直流变换器中隔离BOOST电路的原边全桥桥臂的中点；
采样直流-直流变换器中隔离BOOST电路的副边全桥桥臂的中点；
采样直流-直流变换器中变压器附加绕组的两个端点；
采样直流-直流变换器中变压器原边两个线圈的中点。
12.如权利要求10所述的装置，其特征在于，所述处理单元，用于：
对所述变压器正负方向励磁的电压差值ΔU1进行放大、滤波和限幅中的一种或多种处理，得到所述补偿信息量ΔU3。
13.如权利要求10所述的装置，其特征在于，所述处理单元，用于：
确定所述补偿信息量ΔU3小于等于第一阈值，且大于第二阈值，减少所述Δd2或增加所述Δd1；
确定所述补偿信息量ΔU3大于等于负的第一阈值，且小于负的第二阈值，减少所述Δd1或增加所述Δd2；
确定所述补偿信息量ΔU3的绝对值小于等于第二阈值，保持所述Δd1和Δd2不变；
确定所述补偿信息量ΔU3的绝对值大于所述第一阈值，设置所述Δd1和Δd2为指定值；
其中，所述第一阈值大于第二阈值。
14.如权利要求13所述的装置，其特征在于，还包括输出单元：用于所述处理单元确定所述补偿信息量ΔU3的绝对值大于所述第一阈值时，输出电源异常告警信息。
15.一种偏磁抑制装置，其特征在于，包括：
处理器；
用于存储所述处理器可执行指令的存储器；
用于根据所述处理器的控制进行母线电压采样的采样模块；
用于根据所述处理器的控制对开关管进行励磁驱动的驱动模块；
其中，所述处理器用于执行以下操作：
获取直流-直流变换器中变压器正向励磁时的母线电压U1和负向励磁时的母线电压U2；
根据所述正向励磁时的母线电压U1和负向励磁时的母线电压U2确定所述变压器正向励磁时的偏磁补偿量Δd1和负向励磁时的偏磁补偿量Δd2；
将所述变压器正向励磁时的偏磁补偿量Δd1与直流-直流变换器环路输出占空比信号量叠加，输出至正方向励磁的开关管，将所述变压器负向励磁时的偏磁补偿量Δd2与直流-直流变换器环路输出占空比信号量叠加，输出至负方向励磁的开关管；
所述根据所述正向励磁时的母线电压U1和负向励磁时的母线电压U2确定所述变压器正向励磁时的偏磁补偿量Δd1和负向励磁时的偏磁补偿量Δd2，包括：
根据所述正向励磁时的母线电压U1和负向励磁时的母线电压U2得到变压器正负方向励磁的电压差值ΔU1；
根据所述变压器正负方向励磁的电压差值ΔU1确定补偿信息量ΔU3；
根据所述补偿信息量ΔU3确定所述变压器正向励磁时的偏磁补偿量Δd1和负向励磁时的偏磁补偿量Δd2。
16.一种计算机可读存储介质，存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于执行权利要求1-9任一项的偏磁抑制方法。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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