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　　單級橋式PFC電路功率變壓器偏磁的產生機理分析賁洪奇，金祖敏，王風平（哈爾濱工業大學電氣工程及自動化學院，黑龍江哈爾濱150001，E-maiUmihqhit.edu.cn）開關、輸出電壓調節和電氣隔離。但由于電路特殊的控制方式和所要實現的功率因數校正功能，該校正電路中的功率變壓器除存在普通全橋變換器產生偏磁的原因外，還存在產生偏磁的特殊因素。本文在分析變換器的電路結構和工作原理之后，對偏磁的產生機理進行了分析，指出了該變換器影響偏磁大小的各種因素，并給出中解決措施，可有效抑制偏磁的產生，后的仿真和，為4個橋臂的制信號時序圖。S為UC3854的輸出信號，當S為高電平時，S1、S2或者S3、S4導通，當S為低電平時，S1、S4或者S2、S3導通。電路的入端電感可以看作Boost電感，當橋臂直通時，相當于Boost電路的開關開通，入端電網電壓對電感進行充電，電感中的電流上升，儲能增加，當橋對臂開通時，相當于Boost電路中開關斷開，輸出；對負載放電，。魅/o、T分別為電網的頻率和周期；輸出電壓為U；主變壓器的變比為n；控制電路輸出脈沖的周期（開關周期）為Ts，電感電流il如所不，在半個工頻周期內，iL共有k= 2個開關周期，其開關序列用表示，各個周期的起始時間則設在時間內的電感電流增量為AiL，有在t+DTs時刻的電感電流由下式表示：而在t+時刻的電流表示為匕iL 2變換器偏磁的產生機理分析bookmark3 21普通全橋變換器的偏磁現象bookmark4假設該變換器的功率因數很高，輸入電流接近正弦波，于是近似有在全橋變換拓撲中，加在主變壓器上一般都應該是正負對稱的脈沖信號，但是在實際應用中很難滿足正負完全對稱的條件，有各種各樣的因素使加在變壓器原邊繞組上的電壓波形正、負幅值不等或者正、負脈寬不等4.即原邊繞組在正、反兩個方向激勵時，相應的伏秒面積（V-s）不相等，這就產生了偏磁。

　　當偏磁嚴重到一定程度，磁芯工作將進入單向飽和區，此時鐵芯導磁率將急劇下降，造成單向磁化電流急劇增加，回路電流瞬間上升，終導致功率器件燒毀，使電路無法正常工作。

　　根據以上各式，可以得出占空比的表達式式a）所示的占空比表達式可進一步簡化為22橋式PFC電路占空比的變換規律bookmark5由于中的變換器可以等效為單端Boost電路，為了分析方便，占空比的推導采用單相Boost型電路的形式。由于在每半個工頻周期的過0處，其輸入電壓的瞬時值很低，導致入端電感電流產生交越失真，在過0點后的一個電角度之內，電路的占空比為1，電感電流也不是按正弦規律變化，但由于該角度很小，對偏磁產生機理分析的影響不大，故可以忽略。

　　19設輸入Mil：23偏磁產生機理分析bookmark6假設全橋電路工作在理想狀態，即忽略普通全橋變換器中造成偏磁的各種因素。通過對的控制信號時序圖的分析可知，在高頻變壓器原邊所加的電壓為正、負脈沖電壓，變壓器的磁感應強度也是按相同頻率周期變化，因為副邊的電壓鉗位，該方波的幅值相同，如果正負向電壓脈沖的寬度再相等，則變壓器的磁感應強度正負對稱，沒有偏磁產生，但是所示的功率因數校正電路的占空比為式（2）所示的形式，變壓器的方波信號正負寬度并不相等，由此可知，該電路有產生偏磁的可能性。

　　設Bp為磁感應強度正的大值，Bq為磁感應強度負的大值，其方波的幅值為nUc，變壓器原邊匝數為，變壓器原邊磁路等效面積為3個開關周期變壓器磁感應強度總的偏磁量根據式（3），可以求出在1/4工頻周期內（0很如所示，假設半個工頻周期內，第個開關周期，變壓器原邊所加電壓為正脈沖，即S3，S2導通，則小可以忽略）變壓器磁芯的磁感應強度總的正偏磁量由以上三式及式（2）的占空比表達式可得在式（2）所示的占空比表達，當wt= 0+：/2+nn時D有小值，而且在范圍內，則是單調遞增。由此從式（3）、（4）可以看出，變壓器正向磁感應強度Bp在w屬于內，則是Bp越S4，S1導通，則磁感應強度變化正好與以上分析d般的PFC電路，開關頻率都很高，為了減小電感的體積，入端電感取值也較小。所以linWUn從看出，總的偏磁量主要和輸入電壓峰值、開關頻率、變壓器原邊匝數及磁芯截面積有關。

　　如果有以下。該信號經移相電路，就能得到按所示時序關系變化的、4個MOS管的驅動信號。因為控制信號的占空比按正弦規律變化，所以就會產生上文所分析的偏磁現象。中的（c）和（d）是加隔直電容后占空比分別為82、35的變壓器原邊電壓波形（上面），圖中的下面部分則為它們在0點電壓處的放大波形。

　　（d）變壓器原邊電壓波形放大圖變換器仿真波形由于偏磁的存在，加了隔直電容后，加在變壓器上的方波電壓向上平移。同時由于使用隔直電容來消除偏磁是一個動態平衡的過程，所以方波電壓的偏移量會隨著偏磁量的大小而變化，從可知，在控制信號的占空比小的時候，該直流偏移量達到大值。

　　是實驗波形，其中（a）是實驗電路中UC3854電流誤差放大器輸出波形（上面），下面是地線。（b）是加隔直電容后變壓器原邊電壓波形在地線（中間）附近的局部放大圖，從圖中可知，加隔直電容后，變壓器原邊電壓波形由地線往上平移了一段距離。從、6可以看出，仿真和實驗有很好的一致性。

　　變壓器原邊電壓波形放大實驗波形4結論提出的單級全橋軟開關功率因數校正電路，在不增加電路復雜程度的前提下，同時實現功率因數校正、軟開關、輸出電壓調節和電氣隔離。

　　在任何1/4工頻周期內（0很小可以忽略）變壓器的磁芯都會產生偏磁，雖然在1/2的工頻周期內，該偏磁有一定的自平衡能力，但是如果不采取一定措施，將影響電路的正常運行。

　　根據實際電路輸出功率的大小，只要適當地選擇變壓器磁芯，合理設計變壓器的各種參數，并且采取一定的抑制措施，就會大程度的減小偏磁對整個PFC電路的影響。