Inverteren er en kraftelektronisk omformer som konverterer direkte strøm til vekselstrøm. Ved å bruke denne omformerenheten kan vi konvertere fast likestrøm til variabel vekselstrøm som som variabel frekvens og spenning. For det andre fra denne inverteren, kan vi variere frekvensen, dvs. vi vil kunne generere 40Hz, 50Hz, 60Hz frekvenser etter behov. Hvis DC-inngangen er en spenningskilde, er omformeren kjent som VSI (Voltage Source Inverter). Omformerne trenger fire koblingsenheter, mens halvbro-inverter trenger to koblingsenheter. Broomformerne er av to typer, de er halvbroer inverter og inverter med fullbro. Denne artikkelen diskuterer halvbro-inverteren.
Hva er Half-Bridge Inverter?
Omformeren er en enhet som konverterer en likestrøm til vekselstrøm, og den består av fire brytere, mens halvbroinverter krever to dioder og to brytere som er koblet i parallell. De to bryterne er komplementære brytere, noe som betyr at når den første bryteren er PÅ, vil den andre bryteren være AV. På samme måte, når den andre bryteren er PÅ, vil den første bryteren være AV.
Enfase halvbroinverter med motstandsbelastning
Kretsskjemaet til en enfaset halvbroinverter med resistiv belastning er vist i figuren nedenfor.
Half Bridge Inverter
Der RL er den resistive belastningen, Vs/ 2 er spenningskilden, S1og Stoer de to bryterne, i0er gjeldende. Hvor hver bryter er koblet til dioder D1og Dtoparallelt. I figuren ovenfor bryterne S1og Stoer de selvkommuterende bryterne. Bryteren S1vil lede når spenningen er positiv og strømmen er negativ, bytt Stovil lede når spenningen er negativ, og strømmen er negativ. De diode D1vil lede når spenningen er positiv og strømmen er negativ, diode D.tovil lede når spenningen er negativ, og strømmen er positiv.
Sak 1 (når bryter S1er PÅ og S.toer av): Når bryter S1er PÅ fra en tidsperiode på 0 til T / 2, dioden D1og Dtoer i omvendt forspenningstilstand og Stobryteren er AV.
Bruk av KVL (Kirchhoffs spenningslov)
Vs/ 2-V0= 0
Hvor utgangsspenning V0= Vs/to
Hvor utgangsstrøm i0= V0/ R = Vs/ 2r
I tilfelle strøm eller bryterstrøm, gjeldende iS1= i0 = Vs / 2R, iS2= 0 og diodestrømmen iD1= iD2= 0.
Sak 2 (når bryter Stoer PÅ og S.1er av) : Når bryter Stoer PÅ fra en tidsperiode på T / 2 til T, dioden D1og Dtoer i omvendt forspenningstilstand og S1bryteren er AV.
Bruk av KVL (Kirchhoffs spenningslov)
Vs/ 2 + V.0= 0
Hvor utgangsspenning V0= -Vs/to
Hvor utgangsstrøm i0= V0/ R = -Vs/ 2r
I tilfelle strøm eller bryterstrøm, gjeldende iS1= 0, iS2= i0= -Vs/ 2R og diodestrømmen iD1= iD2= 0.
Enfaset utgangsspenningsbølgeform for halvbroinverter er vist i figuren nedenfor.
Half Bridge Inverter utgangsspenning bølgeform
Den gjennomsnittlige verdien av utgangsspenningen er
Så utgangsspenningsbølgeform fra konverteringstid 'T' til '' ωt 'akse er vist i figuren nedenfor
Konvertering av tidsakse for utgangsspenningsbølgeformen
Når multipliseres med null, vil det være null Når multipliseres med T / 2, vil det være T / 2 = π Når multipliseres med T, vil det være T = 2π Når multipliseres med 3T / 2, vil det være T / 2 = 3π og så videre. På denne måten kan vi konvertere denne tidsaksen til ‘ωt’ aksen.
Gjennomsnittsverdien for utgangsspenning og utgangsstrøm er
V0 (gjennomsnitt)= 0
Jeg0 (gjennomsnitt)= 0
RMS-verdien for utgangsspenning og utgangsstrøm er
V0 (RMS)= VS/to
Jeg0 (RMS)= V0 (RMS)/ R = VS/ 2r
Utgangsspenningen vi får i en omformer er ikke ren sinusbølge, det vil si en firkantbølge. Utgangsspenningen med den grunnleggende komponenten er vist i figuren nedenfor.
Utgangsspenningsbølgeform med grunnleggende komponent
Bruker Fourier-serien
Hvor Cn, tilnog bner
bn= VS/ nᴨ (1-cosnᴨ)
Bn= 0 når du erstatter partall (n = 2,4,6… ..) og bn= 2Vs / nπ når du erstatter oddetall (n = 1,3,5 ……). Innbytter bn= 2Vs / nπ og an= 0 i Cnvil få Cn= 2Vs / nπ.
ϕn= så-1(tiln/ bn) = 0
V01 ( ωt) = 2 VS/ ᴨ * (Uten .t )
Innbytter V0 (gjennomsnitt)= 0 i vil få
Ligningen (1) kan også skrives som
V0 ( ωt) = 2 VS/ ᴨ * (Uten .t ) + to VS/ 3ᴨ * (Sin3 .t ) + to VS/ 5ᴨ * (Sin5 .t ) + …… .. + ∞
V0 ( ωt) = V01 ( ωt) + V03 ( ωt) + V05 ( ωt)
Ovennevnte uttrykk er utgangsspenningen som består av grunnleggende spenning og odde harmoniske. Det er to metoder for å fjerne disse harmoniske komponentene de er: å bruke filterkretsen og å bruke pulsbreddemodulasjonsteknikken.
Den grunnleggende spenningen kan skrives som
V01 ( ωt) = 2VS/ ᴨ * (Uten .t )
Den maksimale verdien av grunnleggende spenning
V01 (maks)= 2VS/ ᴨ
RMS-verdien til den grunnleggende spenningen er
V01 (RMS)= 2VS/ √2ᴨ = √2VS/ ᴨ
Den grunnleggende komponenten i RMS-utgangsstrømmen er
Jeg01 (RMS)= V01 (RMS)/ R
Vi må oppnå forvrengningsfaktoren, forvrengningsfaktoren er betegnet med g.
g = V01 (RMS)/ V0 (RMS) = rms verdi av grunnleggende spenning / total RMS verdi av utgangsspenning
Ved å erstatte V01 (RMS) og V0 (RMS) verdiene i g vil få
g = 2√2 / ᴨ
Totalen harmonisk forvrengning uttrykkes som
I utgangsspenningen skal den totale harmoniske forvrengningen THD = 48,43%, men i henhold til IEEE bør den totale harmoniske forvrengningen være 5%.
Den grunnleggende effekten fra enfaset broomformer er
P01= (V.01 (rms))to/ R = jegto01 (rms)R
Ved å bruke formelen ovenfor kan vi beregne den grunnleggende effekten.
På denne måten kan vi beregne de forskjellige parametrene til enfaset halvbroinverter.
Enfase halvbroinverter med RL-belastning
Kretsskjemaet for R-L-belastningen er vist i figuren nedenfor.
Enfase halvbroinverter med RL-belastning
Kretsskjemaet for enfaset halvbroinverter med R-L-belastning består av to brytere, to dioder og spenningsforsyning. R-L-belastningen er koblet mellom A-punkt og O-punkt, punkt A betraktes alltid som positivt og punkt O betraktes som negativt. Hvis strømmen fra punkt A til O vil strømmen bli betraktet som positiv, på samme måte hvis strømmen fra punkt til A vil strømmen bli betraktet som negativ.
Når det gjelder RL-belastning, vil utgangsstrømmen være en eksponentiell funksjon til tiden og henger utgangsspenningen med en vinkel.
ϕ = så-1( ω L / R)
Betjening av enfaset halvbroinverter med R-belastning
Arbeidsoperasjonen er basert på følgende tidsintervaller
(i) Intervall I (0
Ved å bruke KVL på dette tidsintervallet vil bli
Utgangsspenningen V.0> 0 Utgangsstrømmen flyter i motsatt retning, derfor, i0<0 switch current iS1= 0 og diodestrøm iD1= -i0
(ii) Intervall II (t1
Å bruke KVL vil få
Utgangsspenningen V.0> 0 Utgangsstrømmen flyter i fremoverretningen, derfor, i0> 0 bryterstrøm iS1= i0og diodestrøm iD1= 0
(iii) Intervall III (T / 2
Å bruke KVL vil få
Utgangsspenningen V.0<0 The output current flows in the forward direction, therefore, i0> 0 bryterstrøm iS1= 0 og diodestrøm iD1= 0
(iv) Intervall IV (t2
Å bruke KVL vil få
Utgangsspenningen V.0<0 The output current flows in the opposite/reverse direction therefore i0<0 switch current iS1= 0 og diodestrøm iD1= 0
Driftsmåter for Half Bridge Inverter
Oppsummering av tidsintervallene er vist i tabellen nedenfor
| S.NO | Tidsintervall | Enhetsledninger | Utgangsspenning (V.0 ) | Produksjon Strøm ( Jeg0 ) | Bytt strøm (iS1 ) | Bytt diode (iD1 ) |
| 1 | 0 | D1 | V0> 0 | Jeg0<0 | 0 | - JEG0 |
| to | t1 | S1 | V0> 0 | Jeg0> 0 | Jeg0 | 0 |
| 3 | T / 2 | Dto | V0<0 | Jeg0> 0 | 0 | 0 |
| 4 | tto | Sto | V0<0 | Jeg0<0 | 0 | 0 |
Utgangsspenningsbølgeformen til en enfaset halvbroinverter med RL-belastning er vist i figuren nedenfor.
Utgangsspenningsbølgeform av enfaset halvbroinverter med R-L-belastning
Half Bridge Inverter Vs Full Bridge Inverter
Forskjellen mellom halvbroinverter og fullbroinverter er vist i tabellen nedenfor.
| S.NO | Half Bridge Inverter | Full Bridge inverter |
1 | Effektiviteten er høy i halvbro-inverter | I fullbro-inverterogså,effektiviteten er høy |
to | I halvbro-inverter er utgangsspenningsbølgeformene firkantede, kvasi kvadratiske eller PWM | I fullbro-inverter er utgangsspenningsbølgeformene firkantede, kvasi kvadratiske eller PWM |
3 | Toppspenningen i halvbroomformeren er halvparten av DC-forsyningsspenningen | Toppspenningen i fullbro-omformeren er den samme som DC-forsyningsspenningen |
4 | Halvbro-omformeren inneholder to brytere | Hele broomformeren inneholder fire brytere |
5 | Utgangsspenningen er E.0= EDC/to | Utgangsspenningen er E.0= EDC |
6 | Den grunnleggende utgangsspenningen er E.1= 0,45 EDC | Den grunnleggende utgangsspenningen er E.1= 0,9 EDC |
7 | Denne typen inverter genererer bipolare spenninger | Denne typen inverter genererer monopolære spenninger |
Fordeler
Fordelene med enfaset halvbroinverter er
- Kretsløp er enkelt
- Kostnadene er lave
Ulemper
Ulempene med enfaset halvbroinverter er
- TUF (Transformer Utilization Factor) er lav
- Effektiviteten er lav
Dermed handler dette om en oversikt over halvbro-inverteren , diskuteres forskjellen mellom halvbroinverter og fullbroinverter, fordeler, ulemper, enfaset halvbroinverter med resistiv belastning. Her er et spørsmål til deg, hva er applikasjonene til halvbro-omformeren?
