Mi a Half Bridge Inverter: áramköri ábra és működése

Az inverter egy elektromos elektronikus átalakító, amely a közvetlen energiát váltakozó energiává alakítja. Ennek az inverter eszköznek a segítségével a rögzített egyenáramot változó váltakozó áramú energiává alakíthatjuk át, amely változó frekvenciaként és feszültségként. Másodszor ettől az invertertől változtathatjuk a frekvenciát, vagyis a 40HZ, 50HZ, 60HZ frekvenciákat előállíthatjuk igényünk szerint. Ha az egyenáramú bemenet feszültségforrás, akkor az inverter VSI (feszültségforrás-inverter) néven ismert. Az inverterekhez négy kapcsolóeszközre van szükség, míg a félhíd inverterre két kapcsolóeszközre van szükség. A híd inverterek kétféle típusúak, félhídak inverter és teljes híd inverter. Ez a cikk a félhíd invertert tárgyalja.

Mi a Half Bridge Inverter?

Az inverter egy egyenáramú feszültséget váltóáramú feszültséggé alakító eszköz, amely négy kapcsolóból áll, míg a félhídi inverterhez két dióda és két kapcsoló szükséges, amelyek párhuzamosan vannak összekötve. A két kapcsoló kiegészítő kapcsoló, ami azt jelenti, hogy amikor az első kapcsoló BE van kapcsolva, akkor a második kapcsoló KI lesz kapcsolva. Hasonlóképpen, amikor a második kapcsoló BE van kapcsolva, az első kapcsoló KI lesz kapcsolva.

Egyfázisú félhíd inverter ellenálló terheléssel

A rezisztív terhelésű egyfázisú félhíd inverter kapcsolási rajzát az alábbi ábra mutatja.

Fél híd inverter

Ahol RL az ellenállási terhelés, V_s/ 2 az S feszültségforrás₁és S_kéta két kapcsoló, azaz₀az áram. Ahol az egyes kapcsolók a D diódákhoz vannak csatlakoztatva₁és D_kétpárhuzamosan. A fenti ábrán az S kapcsolók₁és S_kétaz önkommutáló kapcsolók. Az S kapcsoló₁akkor fog vezetni, ha a feszültség pozitív és az áram negatív, kapcsolja az S kapcsolót_kétakkor fog vezetni, ha a feszültség negatív, és az áram negatív. A dióda D₁akkor fog vezetni, ha a feszültség pozitív és az áram negatív, D dióda_kétakkor fog vezetni, ha a feszültség negatív, és az áram pozitív.

1. eset (amikor az S kapcsoló₁be van kapcsolva és S_kétKI van kapcsolva): Amikor az S kapcsoló₁0-tól T / 2-ig van bekapcsolva, a D dióda₁és D_kétfordított torzítási állapotban vannak, és S_kétkapcsoló KI van kapcsolva.

KVL (Kirchhoff feszültségtörvény) alkalmazása

V_s/ 2-V₀= 0

Ahol a kimeneti feszültség V₀= V_s/két

Ahol a kimeneti áram i₀= V₀/ R = V_s/ 2r

Tápfeszültség vagy kapcsolóáram esetén az i_S1= i0 = Vs / 2R, i_S2= 0 és az i diódaáram_D1= i_D2= 0.

2. Eset (amikor az S kapcsoló_kétbe van kapcsolva és S₁KI van kapcsolva) : Amikor az S kapcsoló_kétT / 2-től T-ig, a D dióda időtartama BE van kapcsolva₁és D_kétfordított torzítási állapotban vannak, és S₁kapcsoló KI van kapcsolva.

KVL (Kirchhoff feszültségtörvény) alkalmazása

V_s/ 2 + V₀= 0

Ahol a kimeneti feszültség V₀= -V_s/két

Ahol a kimeneti áram i₀= V₀/ R = -V_s/ 2r

Tápfeszültség vagy kapcsolóáram esetén az i_S1= 0, i_S2= i₀= -V_s/ 2R és az i diódaáram_D1= i_D2= 0.

Az egyfázisú félhíd inverter kimeneti feszültségének hullámformáját az alábbi ábra mutatja.

Félhíd-inverter kimeneti feszültségének hullámformája

A kimeneti feszültség átlagos értéke:

Tehát a kimeneti feszültség hullámalakja a „T” idő „ωt” tengelyre történő átalakításából az alábbi ábrán látható

A kimeneti feszültség hullámalakjának időtengelyének konvertálása

Ha szorozzuk nullával, akkor nulla lesz Ha szorozzuk T / 2-vel, akkor T / 2 = π Ha szorozzuk T-vel, akkor T = 2π Ha szorozzuk 3T ​​/ 2-vel, akkor T / 2 = 3π és így tovább. Ily módon ezt az időtengelyt átalakíthatjuk az „ωt” tengelyre.

A kimeneti feszültség és a kimeneti áram átlagos értéke

V_{0 (átl.)}= 0

én_{0 (átl.)}= 0

A kimeneti feszültség és a kimeneti áram RMS értéke

V_{0 (RMS)}= V_S/két

én_{0 (RMS)}= V_{0 (RMS)}/ R = V_S/ 2r

Az inverterben kapott kimeneti feszültség nem tiszta szinuszhullám, azaz négyzethullám. A kimeneti feszültség az alapkomponenssel az alábbi ábrán látható.

Kimeneti feszültség hullámformája alapvető komponenssel

Fourier-sorozat felhasználásával

Ahol C_n, nak nek_nés b_nvannak

b_n= V_S/ nᴨ (1-cosnᴨ)

A b_n= 0 a páros számok (n = 2,4,6… ..) és b helyettesítésekor_n= 2Vs / nπ a páratlan számok helyettesítésekor (n = 1,3,5 ……). B) póttag_n= 2Vs / nπ és a_n= 0 a C-ben_nmegkapja a C-t_n= 2Vs / nπ.

ϕ_n= így^-1(nak nek_n/ b_n) = 0

V_{01 ( ωt)} = 2 V_S/ ᴨ * (nélkül ωt )

V. póttag_{0 (átl.)}= 0 in lesz

Az (1) egyenlet így is felírható

V_{0 ( ωt)} = 2 V_S/ ᴨ * (nélkül ωt ) + két V_S/ 3ᴨ * (Sin3 ωt ) + két V_S/ 5ᴨ * (Sin5 ωt ) + …… .. + ∞

V_{0 ( ωt)} = V_{01 ( ωt)} + V_{03 ( ωt)} + V_{05 ( ωt)}

A fenti kifejezés a kimeneti feszültség, amely alapvető feszültségből és páratlan harmonikusokból áll. Kétféle módszer létezik ezeknek a harmonikus komponenseknek a eltávolítására: a szűrő áramkör és az impulzusszélesség modulációs technika alkalmazása.

Az alapvető feszültség felírható

V_{01 ( ωt)} = 2V_S/ ᴨ * (nélkül ωt )

Az alapfeszültség maximális értéke

V_{01 (max)}= 2V_S/ ᴨ

Az alapfeszültség RMS értéke:

V_{01 (RMS)}= 2V_S/ √2ᴨ = √2V_S/ ᴨ

Az RMS kimeneti áram alapvető eleme az

én_{01 (RMS)}= V_{01 (RMS)}/ R

Meg kell kapnunk a torzítási tényezőt, a torzítási tényezőt g-vel jelöljük.

g = V_{01 (RMS)}/ V_{0 (RMS)} = alapfeszültség effektív értéke / teljes kimeneti feszültség RMS értéke

A V_{01 (RMS)} és V_{0 (RMS)} értékek g-ben megkapják

g = 2√2 / ᴨ

A végösszeg harmonikus torzítás -ként fejezik ki

A kimeneti feszültségben a teljes harmonikus torzítás THD = 48,43%, de az IEEE szerint a teljes harmonikus torzításnak 5% -nak kell lennie.

Az egyfázisú híd inverter alapvető teljesítménye az

P₀₁= (V_{01 (effektív érték)})^két/ R = I^két_{01 (effektív érték)}R

A fenti képlet segítségével kiszámíthatjuk az alapvető teljesítményt.

Ily módon kiszámíthatjuk az egyfázisú félhídi inverter különféle paramétereit.

Egyfázisú félhíd inverter R-L terheléssel

Az R-L terhelés kapcsolási rajzát az alábbi ábra mutatja.

Egyfázisú félhíd inverter R-L terheléssel

Az R-L terhelésű egyfázisú félhíd inverter kapcsolási rajza két kapcsolóból, két diódából és feszültségellátásból áll. Az R-L terhelés egy A és egy O pont között van összekapcsolva, az A pontot mindig pozitívnak, az O pontot pedig negatívnak tekintik. Ha az áramlás A-ból O-ba akkor az áram pozitívnak tekinthető, hasonlóan, ha az áram A-tól A-ig áram, akkor az áram negatívnak tekintendő.

R-L terhelés esetén a kimeneti áram az idő exponenciális függvénye lesz, és a kimeneti feszültséget egy szöggel elmaradja.

ϕ = így^-1( ω L / R)

Egyfázisú félhíd-inverter működése R-terheléssel

A működési művelet a következő időintervallumokon alapul

i. I. intervallum (0 Ebben az időtartamban mindkét kapcsoló ki van kapcsolva, és a D2 dióda fordított előfeszített állapotban van. Ebben az intervallumban az induktor felszabadítja energiáját a D1 diódán keresztül, és a kimeneti áram exponenciálisan csökken negatív max értékéről (-Imax) nullára.

A KVL alkalmazásával erre az időintervallumra jut

A kimeneti feszültség V₀> 0 A kimeneti áram fordított irányban folyik, tehát i₀<0 switch current i_S1= 0 és i diódaáram_D1= -i0

ii. II. intervallum (t1 Ebben az időtartamban az S kapcsoló₁és S_kétzárva vannak és az S2 ki van kapcsolva, és mindkét dióda fordított előfeszítettségű. Ebben az intervallumban az induktor elkezdi tárolni az energiát, és a kimeneti áram nulláról pozitív max értékére (Imax) nő.

A KVL alkalmazása megkapja

A kimeneti feszültség V₀> 0 A kimeneti áram előre halad, tehát i₀> 0 kapcsolóáram i_S1= i₀és diódaáram i_D1= 0

iii. III. intervallum (T / 2 Ebben az időtartamban mind az S kapcsoló₁és S_kétkikapcsolt állapotban vannak és a D dióda₁fordított torzítású és D_kétátirányítási torzítás fordított előfeszítésű. Ebben az intervallumban az induktor felszabadítja energiáját a D diódán keresztül_két. A kimeneti áram exponenciálisan csökken pozitív max értékétől (I_max) nullára.

A KVL alkalmazása megkapja

A kimeneti feszültség V₀<0 The output current flows in the forward direction, therefore, i₀> 0 kapcsolóáram i_S1= 0 és i diódaáram_D1= 0

(iv) IV. intervallum (t2 Ebben az időtartamban az S kapcsoló₁ki van kapcsolva és S_kétzárva vannak, és a D diódák₁és D_kétfordított elfogultsággal rendelkeznek. Ebben az intervallumban az induktor negatív max értékre (-I_max) nullára.

A KVL alkalmazása megkapja

A kimeneti feszültség V₀<0 The output current flows in the opposite/reverse direction therefore i₀<0 switch current i_S1= 0 és i diódaáram_D1= 0

A Half Bridge Inverter működési módjai

Az időintervallumok összefoglalását az alábbi táblázat mutatja

S.NO	Időintervallum	Az eszköz vezet	Kimeneti feszültség (V0 )	Kimenet Jelenlegi ( én0 )	Kapcsolóáram (iS1 )	Kapcsoló dióda (iD1 )
1	01	D1	V0> 0	én0<0	0	- Én0
két	t1	S1	V0> 0	én0> 0	én0	0
3	T / 2két	Dkét	V0<0	én0> 0	0	0
4	tkét	Skét	V0<0	én0<0	0	0

Az RL terhelésű egyfázisú félhíd inverter kimeneti feszültség hullámalakját az alábbi ábra mutatja.

Egyfázisú félhíd-inverter kimeneti feszültség hullámformája R-L terheléssel

Half Bridge Inverter Vs Full Bridge Inverter

A félhíd inverter és a teljes híd inverter közötti különbséget az alábbi táblázat mutatja.

S.NO	Fél híd inverter “mi az a zigbee és hogyan működik ”	Teljes híd inverter
1	A félhíd invertereknél a hatékonyság magas	Teljes híd inverterbenis,a hatékonyság magas
két	A félhídi inverterben a kimeneti feszültség hullámformája négyzet, kvázi négyzet vagy PWM	A teljes híd inverterben a kimeneti feszültség hullámalakja négyzet, kvázi négyzet vagy PWM
3	A félhídi inverter csúcsfeszültsége a DC tápfeszültség fele	A teljes híd inverter csúcsfeszültsége megegyezik az egyenáramú tápfeszültséggel
4	A félhíd inverter két kapcsolót tartalmaz	A teljes híd inverter négy kapcsolót tartalmaz
5.	A kimeneti feszültség E0= EDC/két	A kimeneti feszültség E0= EDC
6.	Az alapvető kimeneti feszültség E1= 0,45 EDC	Az alapvető kimeneti feszültség E1= 0,9 EDC
7	Ez a fajta inverter bipoláris feszültségeket generál	Ez a fajta inverter monopoláris feszültségeket generál

Előnyök

Az egyfázisú félhíd inverter előnyei

• Az áramkör egyszerű
• Alacsony a költség

Hátrányok

Az egyfázisú félhíd inverter hátrányai

• A TUF (Transformer Utilization Factor) alacsony
• A hatékonyság alacsony

Így erről van szó a félhídi inverter áttekintése , a félhíd inverter és a teljes híd inverter közötti különbség, előnyei, hátrányai, egyfázisú félhíd inverter, rezisztív terheléssel. Itt egy kérdés az Ön számára, mik a félhíd inverter alkalmazásai?