Kas ir Half Bridge Inverter: shēmas diagramma un tā darbība

Invertors ir jaudas elektroniskais pārveidotājs, kas tiešo jaudu pārveido par maiņstrāvu. Izmantojot šo invertora ierīci, mēs varam pārveidot fiksēto līdzstrāvu mainīgā maiņstrāvā, kas kā mainīga frekvence un spriegums. Otrkārt, no šī invertora mēs varam mainīt frekvenci, t.i., mēs spēsim ģenerēt 40HZ, 50HZ, 60HZ frekvences pēc mūsu prasībām. Ja līdzstrāvas ieeja ir sprieguma avots, invertoru sauc par VSI (Voltage Source Inverter). Invertoriem ir nepieciešamas četras komutācijas ierīces, savukārt pusstila invertoram - divas komutācijas ierīces. Tilta invertori ir divu veidu, tie ir pustilti invertors un pilna tilta invertoru. Šajā rakstā ir aplūkots pussiltas invertors.

Kas ir Half Bridge Inverter?

Invertors ir ierīce, kas pārveido līdzstrāvas spriegumu maiņstrāvas spriegumā, un tā sastāv no četriem slēdžiem, savukārt pusstila invertoram ir nepieciešamas divas diodes un divi slēdži, kas savienoti pret paralēli. Abi slēdži ir papildu slēdži, kas nozīmē, ka, kad pirmais slēdzis ir IESLĒGTS, otrais slēdzis tiks izslēgts. Līdzīgi, kad otrais slēdzis ir IESLĒGTS, pirmais slēdzis būs izslēgts.

Vienfāzes pus tilta invertors ar pretestīgu slodzi

Vienfāzes pus tilta invertora ar pretestības slodzi shēmas shēma parādīta zemāk redzamajā attēlā.

Puse tilta pārveidotājs

Kur RL ir pretestības slodze, V_s/ 2 ir sprieguma avots, S₁un S_diviir divi slēdži, t₀ir pašreizējais. Kur katrs slēdzis ir savienots ar diodēm D₁un D_diviparalēli. Iepriekš redzamajā attēlā slēdži S₁un S_diviir pašsavienojošie slēdži. Slēdzis S₁vadīs, kad spriegums ir pozitīvs un strāva ir negatīva, pārslēdziet S_divivadīs, kad spriegums ir negatīvs, un strāva ir negatīva. The diode D₁vadīs, kad spriegums ir pozitīvs un strāva ir negatīva, diode D_divivadīs, kad spriegums ir negatīvs, un strāva ir pozitīva.

1. gadījums (kad slēdzis S₁ir ieslēgts un S_diviir izslēgts): Kad slēdzis S₁ir ieslēgts laika posmā no 0 līdz T / 2, diode D₁un D_diviir apgrieztā aizsprieduma stāvoklī un S_divislēdzis ir izslēgts.

KVL (Kirchhoff’s Voltage Law) piemērošana

V_s/ 2-V₀= 0

Kur izejas spriegums V₀= V_s/ divi

Kur izejas strāva i₀= V₀/ R = V_s/ 2r

Barošanas strāvas vai slēdža strāvas gadījumā strāvas i_S1= i0 = Vs / 2R, i_S2= 0 un diodes strāva i_D1= i_D2= 0.

2. gadījums (kad slēdzis S_diviir ieslēgts un S₁ir izslēgts) : Kad slēdzis S_diviir ieslēgts no laika perioda T / 2 līdz T, diode D₁un D_diviir apgrieztā aizsprieduma stāvoklī un S₁slēdzis ir izslēgts.

KVL (Kirchhoff’s Voltage Law) piemērošana

V_s/ 2 + V₀= 0

Kur izejas spriegums V₀= -V_s/ divi

Kur izejas strāva i₀= V₀/ R = -V_s/ 2r

Barošanas strāvas vai slēdža strāvas gadījumā strāvas i_S1= 0, i_S2= i₀= -V_s/ 2R un diodes strāvu i_D1= i_D2= 0.

Vienfāzes pus tilta invertora izejas sprieguma viļņu forma ir parādīta zemāk redzamajā attēlā.

Puse tilta invertora izejas sprieguma viļņu forma

Vidējā izejas sprieguma vērtība ir

Tātad izejas sprieguma viļņu forma no laika “T” konvertēšanas uz “‘ ωt ”asi ir parādīta zemāk redzamajā attēlā

Konvertējot izejas sprieguma viļņu laika asi

Kad reizina ar nulli, tas būs nulle Kad reizina ar T / 2, tas būs T / 2 = π Kad reizina ar T, tas būs T = 2π / 2 = 3π un tā tālāk. Tādā veidā mēs varam pārveidot šo laika asi par ‘ωt’ asi.

Izvades sprieguma un izejas strāvas vidējā vērtība ir

V_{0 (vid.)}= 0

Es_{0 (vid.)}= 0

Izejas sprieguma un izejas strāvas RMS vērtība ir

V_{0 (RMS)}= V_S/ divi

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

Izejas spriegums, ko mēs iegūstam invertorā, nav tīrs sinhīve, t.i., kvadrātveida vilnis. Izejas spriegums ar pamatkomponentu ir parādīts zemāk redzamajā attēlā.

Izejas sprieguma viļņu forma ar pamatkomponentu

Izmantojot Furjē sēriju

Kur C_n, uz_nun b_nir

b_n= V_S/ nᴨ (1-cosnᴨ)

B_n= 0, aizstājot pāra skaitļus (n = 2,4,6… ..) un b_n= 2Vs / nπ, aizstājot nepāra skaitļus (n = 1,3,5 ……). Aizstājējs b_n= 2Vs / nπ un a_n= 0 C_niegūs C_n= 2Vs / nπ.

ϕ_n= tā^-1(uz_n/ b_n) = 0

V_{01 ( ωt)} = 2 V_S/ ᴨ * (bez ωt )

V aizstājējs_{0 (vid.)}= 0 saņems

Vienādojumu (1) var uzrakstīt arī kā

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

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

Iepriekš minētā izteiksme ir izejas spriegums, kas sastāv no pamata sprieguma un nepāra harmonikas. Ir divas metodes, kā noņemt šīs harmoniskās sastāvdaļas: izmantot filtru ķēdi un izmantot impulsa platuma modulācijas tehniku.

Pamata spriegumu var rakstīt kā

V_{01 ( ωt)} = 2V_S/ ᴨ * (bez ωt )

Maksimālā pamatsprieguma vērtība

V_{01 (maks.)}= 2V_S/ ᴨ

Pamata sprieguma RMS vērtība ir

V_{01 (RMS)}= 2V_S/ √2ᴨ = √2V_S/ ᴨ

RMS izejas strāvas pamatkomponents ir

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

Mums jāiegūst deformācijas koeficients, deformācijas koeficientu apzīmē ar g.

g = V_{01 (RMS)}/ V_{0 (RMS)} = pamata sprieguma faktiskā vērtība / izejas sprieguma kopējā RMS vērtība

Aizstājot V_{01 (RMS)} un V_{0 (RMS)} vērtības g saņems

g = 2√2 / ᴨ

Kopā harmonisks kropļojums tiek izteikts kā

Izejas spriegumā kopējam harmoniskajam deformācijai THD = 48,43%, bet atbilstoši IEEE kopējam harmoniskajam deformācijai jābūt 5%.

Vienfāzes tilta invertora pamatjauda ir

P₀₁= (V_{01 (rms)})^divi/ R = Es^divi_{01 (rms)}R

Izmantojot iepriekš minēto formulu, mēs varam aprēķināt pamata jaudu.

Tādā veidā mēs varam aprēķināt vienfāzes pustilta invertora dažādos parametrus.

Vienfāzes pus tilta invertors ar R-L slodzi

R-L slodzes shēma ir parādīta zemāk redzamajā attēlā.

Vienfāzes pus tilta invertors ar R-L slodzi

Vienfāzes pus tilta invertora ar R-L slodzi shēmas shēma sastāv no diviem slēdžiem, divām diodēm un sprieguma padeves. R-L slodze ir savienota starp punktu A un O punktu, punktu A vienmēr uzskata par pozitīvu un punktu O par negatīvu. Ja strāvas plūsma no punkta A uz O, strāva tiks uzskatīta par pozitīvu, līdzīgi, ja strāvas plūsma no punkta uz A, tad strāva tiks uzskatīta par negatīvu.

R-L slodzes gadījumā izejas strāva būs laika eksponenciāla funkcija un atpaliek no izejas sprieguma leņķī.

ϕ = tātad^-1( ω L / R)

Vienfāzes pus tilta invertora darbība ar R slodzi

Darba darbība balstās uz šādiem laika intervāliem

i) I intervāls (0 Šajā laikā abi slēdži ir izslēgti, un diode D2 ir apgrieztā slīpuma stāvoklī. Šajā intervālā induktors atbrīvo enerģiju caur diode D1, un izejas strāva eksponenciāli samazinās no tā negatīvās maksimālās vērtības (-Imax) līdz nullei.

Piemērojot KVL, šim laika intervālam tiks

Izejas spriegums V₀> 0 Izejas strāva plūst pretējā virzienā, t₀<0 switch current i_S1= 0 un diodes strāva i_D1= -i0

ii) II intervāls (t1 Šajā laikā slēdzis S₁un S_diviir aizvērti un S2 ir izslēgts, un abas diodes ir apgrieztā slīpuma stāvoklī. Šajā intervālā induktors sāk uzglabāt enerģiju, un izejas strāva palielinās no nulles līdz tā pozitīvajai maksimālajai vērtībai (Imax).

Pieteikšanās KVL iegūs

Izejas spriegums V₀> 0 Izejas strāva plūst uz priekšu, tāpēc, t.i.₀> 0 slēdža strāva i_S1= i₀un diode strāva i_D1= 0

iii) III intervāls (T / 2 Šajā laikā gan slēdzis S₁un S_diviir izslēgti un diode D₁ir pretējs novirze un D_diviir pārsūtīšanas neobjektivitāte ir apgrieztā aizsprieduma stāvoklī. Šajā intervālā induktors izdala savu enerģiju caur diode D_divi. Izejas strāva eksponenciāli samazinās no tās pozitīvās maksimālās vērtības (I_maks) līdz nullei.

Pieteikšanās KVL iegūs

Izejas spriegums V₀<0 The output current flows in the forward direction, therefore, i₀> 0 slēdža strāva i_S1= 0 un diodes strāva i_D1= 0

iv) IV intervāls (t2 Šajā laikā slēdzis S₁ir izslēgts un S_diviir aizvērti un diodes D₁un D_diviir pretēja neobjektivitāte. Šajā intervālā induktors uzlādējas līdz negatīvajai maksimālajai vērtībai (-I_maks) līdz nullei.

Pieteikšanās KVL iegūs

Izejas spriegums V₀<0 The output current flows in the opposite/reverse direction therefore i₀<0 switch current i_S1= 0 un diodes strāva i_D1= 0

Puse tilta pārveidotāja darbības režīmi

Laika intervālu kopsavilkums parādīts zemāk esošajā tabulā

S.NO	Laika intervāls	Ierīce vada	Izejas spriegums (V.0 )	Rezultāts Pašreizējais ( Es0 )	Pārslēgt strāvu (iS1 )	Pārslēdziet diodi (t.i.D1 )
1	01	D1	V0> 0	Es0<0	0	- Es0
divi	t1	S1	V0> 0	Es0> 0	Es0	0
3	T / 2divi	Ddivi	V0<0	Es0> 0	0	0
4	tdivi	Sdivi	V0<0	Es0<0	0	0

Vienfāzes pus tilta invertora ar RL slodzi izejas sprieguma viļņu forma parādīta zemāk redzamajā attēlā.

Vienfāzes pus tilta invertora izejas sprieguma viļņu forma ar R-L slodzi

Half Bridge Inverter vs Pilna tilta invertors

Atšķirība starp pus tilta invertoru un pilna tilta invertoru ir parādīta zemāk esošajā tabulā.

S.NO	Puse tilta pārveidotājs “ķēdes veidošana manekeniem pdf ”	Pilna tilta invertors
1	Puse tilta invertora efektivitāte ir augsta	Pilna tilta invertorāarīefektivitāte ir augsta
divi	Puse tilta invertorā izejas sprieguma viļņu formas ir kvadrātveida, gandrīz kvadrātveida vai PWM	Pilna tilta invertorā izejas sprieguma viļņu formas ir kvadrātveida, gandrīz kvadrātveida vai PWM
3	Pīķa tilta invertora maksimālais spriegums ir puse no līdzstrāvas barošanas sprieguma	Maksimālais spriegums pilna tilta invertorā ir tāds pats kā līdzstrāvas barošanas spriegums
4	Pustiltu invertorā ir divi slēdži	Pilna tilta invertorā ir četri slēdži
5	Izejas spriegums ir E0= EDC/ divi	Izejas spriegums ir E0= EDC
6	Pamata izejas spriegums ir E1= 0,45 EDC	Pamata izejas spriegums ir E1= 0,9 EDC
7	Šis invertora tips rada bipolārus spriegumus	Šis invertora veids rada monopolārus spriegumus

Priekšrocības

Vienfāzes pustilta invertora priekšrocības ir

• Ķēde ir vienkārša
• Izmaksas ir zemas

Trūkumi

Vienfāzes pustilta invertora trūkumi ir

• TUF (transformatoru izmantošanas koeficients) ir zems
• Efektivitāte ir zema

Tādējādi tas ir viss pustilta invertora pārskats , tiek apspriesta atšķirība starp pustilta invertoru un pilna tilta invertoru, priekšrocības, trūkumi, vienfāzes pustilta invertors ar pretestības slodzi. Šeit ir jautājums jums, kādi ir pus tilta invertora pielietojumi?