逆变电源变压器偏磁问题的原因分析及预防措施

与普通变压器的工作状况不同，逆变电源变压器容易出现偏磁问题，偏磁是逆变电源变压器的特有现象。这是由于当变压器铁心中的磁感应强度存在直流分量时，磁感应强度的波形正负半波不对称，或向上偏或向下偏，这种现象称为变压器的偏磁现象。偏磁严重时会导致变压器铁心出现磁饱和。

变压器磁饱和对整个电源系统的正常运行将产生极其不利的影响，表现在以下几个方面:

(1)变压器饱和时，由于励磁电流很大，将导致逆变器开关器件的电流过大，可能使过流保护动作或开关器件损坏;

(2)变压器饱和时，由于励磁电流中含有大量的谐波成分，谐波电流在变压器漏感上的谐波压降将导致输出电压波形出现严重畸变;

(3)变压器饱和时，由于励磁电流很大，将使变压器的发热及噪声增加。

于是对逆变电源变压器偏磁产生原因进行深入研究，并提出有效的抗偏磁措施显得尤其必要，本文将在下面进行探讨。

设I1 、 I 2分别表示逆变电源变压器原边、副边的电流，H表示铁心中的磁场强度。NI, N2分别表示变压器原边·副边绕组匝数。L为变压器铁心的磁路长度。

由安培环路定律得:

H*L== I1*N1+I2*N2 (2.19)　　设u1dc、i1dc分别表示u1、 i1中的直流分量。Hdc i2dc分别表示H,i2中的直流分量。R1表示变压器原边绕组的电阻。由(2. 19)式知，变压器中直流分量产生的磁场强度为:

Hdc =1/L(N1*u1dc/R1+ i2dc *N2) (2.20)

由(2.20)式知，造成逆变电源变压器出现偏磁的原因有两个:

(1)变压器原边电压中存直流分量;

(2)变压器副边电流存在直流分量。

在逆变电源系统中，如果给定的正弦波或者三角载波中存在直流分量，或反馈所用的霍尔元件存在零点漂移，或开关管驱动信号的死区时间不一致等都会导致变压器初级电压中存在直流分量;当逆变电源的负载是单相半整流负载时，变压器次级电流中也将出现直流分量。

抗偏磁措施有以下几种:

(1)尽量选用饱和磁感应强度高的铁磁材料作铁芯，如0. l mm的硅钢片压制而成的铁心，以提高变压器对偏磁的承受能力。

(2)使给定的正弦波或三角载波尽量不含直流分量:开关管驱动信号的死区时间尽量一致。

(3)尽量避免使用半波整流负载，即使电源带半波整流负载，功率也不能很大。

(4)变压器铁芯间加气隙。

(5)当逆变电源输出功率较小时，变压器原边可以串电容，隔离其直流成分。

(6)采用对变压器原边电压中的直流分量进行补偿控制来改善变压器偏磁饱和的方法。