Mis on Half Bridge Inverter: vooluringi skeem ja selle töö

Inverter on jõuelektrooniline muundur, mis muundab otsese jõu vahelduvvooluks. Selle inverteriseadme abil saame muuta alalisvoolu muutuva vahelduvvoolu võimsuseks, mis muutuva sageduse ja pingena. Teiseks saame sellest inverterist varieerida sagedust, st suudame vastavalt vajadusele genereerida 40Hz, 50Hz, 60Hz sagedusi. Kui alalisvoolu sisend on pingeallikas, on inverter tuntud kui VSI (pingeallika inverter). Inverterid vajavad nelja lülitusseadet, poolsilla inverter aga kahte lülitusseadet. Sillainverterid on kahte tüüpi, need on poolsillad inverter ja täissilla inverter. Selles artiklis käsitletakse poolsilla inverterit.

Mis on Half Bridge Inverter?

Inverter on seade, mis muundab alalispinge vahelduvpingeks ja koosneb neljast lülitist, samal ajal kui poolsilla muundur vajab kahte dioodi ja kahte lülitit, mis on ühendatud paralleelselt. Need kaks lülitit on täiendavad lülitid, mis tähendab, et kui esimene lüliti on SEES, on teine ​​lüliti VÄLJAS. Samamoodi, kui teine ​​lüliti on SEES, on esimene lüliti VÄLJAS.

Ühefaasiline poole silla inverter koos takistusliku koormusega

Resistiivse koormusega ühefaasilise poolsilla muunduri skeem on näidatud allpool toodud joonisel.

Half Bridge inverter

Kus RL on takistuskoormus, V_s/ 2 on pingeallikas S₁ja S_kakson kaks lülitit, st₀on praegune. Kus iga lüliti on ühendatud dioodidega D₁ja D_kaksparalleelselt. Ülaltoodud joonisel on lülitid S₁ja S_kakson iseliikuvad lülitid. Lüliti S₁juhib siis, kui pinge on positiivne ja vool negatiivne, lüliti S_kaksjuhib, kui pinge on negatiivne, ja vool on negatiivne. The diood D₁juhib, kui pinge on positiivne ja vool negatiivne, diood D_kaksjuhib, kui pinge on negatiivne ja vool positiivne.

Juhtum 1 (kui lüliti S₁on SEES ja S_kakson välja lülitatud): Kui lüliti S₁on SEES ajavahemikul 0 kuni T / 2, diood D₁ja D_kakson vastupidises eelarvamuses ja S_kakslüliti on väljas.

KVL-i (Kirchhoffi pingeseaduse) rakendamine

V_s/ 2-V₀= 0

Kus väljundpinge V₀= V_s/ kaks

Kus väljundvool i₀= V₀/ R = V_s/ 2r

Toitevoolu või lülitusvoolu korral on voolu i_S1= i0 = Vs / 2R, st_S2= 0 ja dioodivool i_D1= i_D2= 0.

Juhtum 2 (kui lüliti S_kakson SEES ja S₁on välja lülitatud) : Kui lüliti S_kakson sisse lülitatud ajavahemikust T / 2 kuni T, diood D₁ja D_kakson vastupidises eelarvamuses ja S₁lüliti on väljas.

KVL-i (Kirchhoffi pingeseaduse) rakendamine

V_s/ 2 + V₀= 0

Kus väljundpinge V₀= -V_s/ kaks

Kus väljundvool i₀= V₀/ R = -V_s/ 2r

Toitevoolu või lülitusvoolu korral on voolu i_S1= 0, st_S2= i₀= -V_s/ 2R ja dioodivool i_D1= i_D2= 0.

Ühefaasiline poolsilla muunduri väljundpinge lainekuju on näidatud alloleval joonisel.

Poolsilla muunduri väljundpinge lainekuju

Väljundpinge keskmine väärtus on

Seega on väljundpinge lainekuju aja „T” teisendamisest teljeks „ωt” näidatud alloleval joonisel

Väljundpinge lainekuju ajatelje teisendamine

Kui korrutatakse nulliga, siis on see null Kui korrutatakse T / 2-ga, siis on see T / 2 = π Kui korrutatakse T-ga, siis on see T = 2π / 2 = 3π ja nii edasi. Nii saame selle ajatelje teisendada teljeks ωt.

Väljundpinge ja väljundvoolu keskmine väärtus on

V_{0 (keskm.)}= 0

Mina_{0 (keskm.)}= 0

Väljundpinge ja väljundvoolu RMS väärtus on

V_{0 (RMS)}= V_S/ kaks

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

Väljundpinge, mille me inverterisse saame, pole puhas siinuslaine, st ruutlaine. Väljundpinge koos põhikomponendiga on näidatud alloleval joonisel.

Väljundpinge lainekuju põhikomponendiga

Fourieri seeria kasutamine

Kus C_n, to_nja b_non

b_n= V_S/ nᴨ (1-cosnᴨ)

B_n= 0 paarisarvude (n = 2,4,6… ..) ja b asendamisel_n= 2Vs / nπ paaritu arvu asendamisel (n = 1,3,5 ……). Asendaja b_n= 2Vs / nπ ja a_n= 0 C-s_nsaab C_n= 2Vs / nπ.

ϕ_n= nii^-1(kuni_n/ b_n) = 0

V_{01 ( ωt)} = 2 V_S/ ᴨ * (ilma ωt )

Asendaja V_{0 (keskm.)}= 0 sisse saab

Võrrandi (1) võib kirjutada ka järgmiselt

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

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

Ülaltoodud avaldis on väljundpinge, mis koosneb põhipingest ja paarituist harmoonilistest. Nende harmooniliste komponentide eemaldamiseks on kaks meetodit: kasutada filtriahelat ja kasutada impulsi laiuse modulatsiooni tehnikat.

Põhipinge võib kirjutada järgmiselt

V_{01 ( ωt)} = 2V_S/ ᴨ * (ilma ωt )

Põhipinge maksimaalne väärtus

V_{01 (max)}= 2V_S/ ᴨ

Põhipinge RMS väärtus on

V_{01 (RMS)}= 2V_S/ √2ᴨ = √2V_S/ ᴨ

RMS väljundvoolu põhikomponent on

Mina_{01 (RMS)}= V_{01 (RMS)}/ R

Peame saama moonutusteguri, moonutustegurit tähistatakse g-ga.

g = V_{01 (RMS)}/ V_{0 (RMS)} = põhipinge efektiivväärtus / kogu väljundpinge efektiivväärtus

Asendades V_{01 (RMS)} ja V_{0 (RMS)} väärtused grammides saavad

g = 2√2 / ᴨ

Summa harmooniline moonutus on väljendatud

Väljundpinge korral peaks kogu harmooniline moonutus THD = 48,43%, kuid vastavalt IEEE-le peaks kogu harmooniline moonutus olema 5%.

Ühefaasilise sildmuunduri põhiline väljundvõimsus on

P₀₁= (V_{01 (rms)})^kaks/ R = I^kaks_{01 (rms)}R

Kasutades ülaltoodud valemit, saame arvutada põhilise väljundvõimsuse.

Sel moel saame arvutada ühefaasilise poolsilla inverteri erinevad parameetrid.

Ühefaasiline poolsildi inverter R-L koormusega

R-L koormuse skeem on näidatud allpool toodud joonisel.

Ühefaasiline poolsildi inverter R-L koormusega

R-L koormusega ühefaasilise poolsilla muunduri skeem koosneb kahest lülitist, kahest dioodist ja pingeallikast. R-L koormus on ühendatud A-punkti ja O-punkti vahel, punkti A peetakse alati positiivseks ja punkti O negatiivseks. Kui voolu punktist A asendisse O loetakse vool positiivseks, samamoodi kui voolu punktist A, siis loetakse vool negatiivseks.

R-L koormuse korral on väljundvool aja suhtes eksponentsiaalne funktsioon ja viib väljundpinge nurga alla.

ϕ = nii^-1( ω L / R)

R-koormusega ühefaasilise poolsilla muunduri töö

Tööoperatsioon põhineb järgmistel ajaintervallidel

i) I intervall (0 Selle aja jooksul on mõlemad lülitid VÄLJAS ja diood D2 on vastupidises eelarvamuses. Selles intervallis vabastab induktor oma energia dioodi D1 kaudu ja väljundvool väheneb eksponentsiaalselt selle negatiivsest maksimumväärtusest (-Imax) nulli.

Rakendades KVL sellele ajaintervallile

Väljundpinge V₀> 0 Väljundvool voolab vastupidises suunas, st₀<0 switch current i_S1= 0 ja dioodivool i_D1= -i0

ii) II intervall (t1 Selle aja jooksul lüliti S₁ja S_kakson suletud ja S2 on VÄLJAS ning mõlemad dioodid on vastupidises eelpinge olekus. Selles intervallis hakkab induktor energiat salvestama ja väljundvool suureneb nullist selle positiivse max väärtuseni (Imax).

KVL-i rakendamine saab

Väljundpinge V₀> 0 Väljundvool voolab ettepoole, st₀> 0 lülitusvool i_S1= i₀ja dioodivool i_D1= 0

iii) III intervall (T / 2 Selle aja jooksul lülitatakse mõlemad lülitid S₁ja S_kakson välja lülitatud ja diood D₁on vastupidises eelarvamuses ja D_kaksedastamise eelarvamused on vastupidises eelarvamuses. Selles intervallis vabastab induktor oma energia dioodi D kaudu_kaks. Väljundvool väheneb positiivsest maksimumväärtusest (I_max) nullini.

KVL-i rakendamine saab

Väljundpinge V₀<0 The output current flows in the forward direction, therefore, i₀> 0 lülitusvool i_S1= 0 ja dioodivool i_D1= 0

iv) IV intervall (t2 Selle aja jooksul lüliti S₁on väljas ja S_kakson suletud ja dioodid D₁ja D_kakson vastupidises kallutatuses. Selles intervallis laeti induktiivpool maksimaalse negatiivse väärtuseni (-I_max) nullini.

KVL-i rakendamine saab

Väljundpinge V₀<0 The output current flows in the opposite/reverse direction therefore i₀<0 switch current i_S1= 0 ja dioodivool i_D1= 0

Half Bridge inverteri töörežiimid

Ajavahemike kokkuvõte on toodud allolevas tabelis

S.NO	Ajavahemik	Seade juhib	Väljundpinge (V0 )	Väljund Praegune ( Mina0 )	Lüliti vool (iS1 )	Lüliti diood (stD1 )
1	01	D1	V0> 0	Mina0<0	0	- Mina0
kaks	t1	S1	V0> 0	Mina0> 0	Mina0	0
3	T / 2kaks	Dkaks	V0<0	Mina0> 0	0	0
4	tkaks	Skaks	V0<0	Mina0<0	0	0

RL-koormusega ühefaasilise poolsilla muunduri väljundpinge lainekuju on näidatud allpool toodud joonisel.

R-L koormusega ühefaasilise poolsilla muunduri väljundpinge lainekuju

Half Bridge Inverter vs Full Bridge Inverter

Poolsilla inverteri ja täissilla inverteri erinevus on näidatud allpool olevas tabelis.

S.NO	Half Bridge inverter “Joonis, kuidas generaator töötab ”	Täissilla inverter
1	Poolsilla inverteri efektiivsus on kõrge	Täissilla inverteriskaefektiivsus on kõrge
kaks	Poolsilla inverteris on väljundpinge lainekujud ruudukujulised, peaaegu ruudukujulised või PWM	Täissilla inverteris on väljundpinge lainekujud ruudukujulised, peaaegu ruudukujulised või PWM
3	Poolsilla inverteri tipppinge on pool alalisvoolu toitepingest	Tippsilla inverteri tipppinge on sama kui alalisvoolu toitepinge
4	Poolsilla inverter sisaldab kahte lülitit	Täissilla inverter sisaldab nelja lülitit
5	Väljundpinge on E0= EDC/ kaks	Väljundpinge on E0= EDC
6	Põhiline väljundpinge on E1= 0,45 EDC	Põhiline väljundpinge on E1= 0,9 EDC
7	Seda tüüpi inverter genereerib bipolaarseid pingeid	Seda tüüpi inverter tekitab monopolaarseid pingeid

Eelised

Ühefaasilise poolsilla inverteri eelised on

• Vooluring on lihtne
• Maksumus on madal

Puudused

Ühefaasilise poolsilla inverteri puudused on

• TUF (Transformer Utilization Factor) on madal
• Efektiivsus on madal

Seega on see kõik ülevaade poolsilla inverterist , käsitletakse poolsilla inverteri ja täissilla inverteri erinevust, eeliseid, puudusi, takisti koormusega ühefaasilist poolsilla inverterit. Siin on teile küsimus, millised on poolsilla inverteri rakendused?