Vad är Half Bridge Inverter: Circuit Diagram & Its Working

Prova Vårt Instrument För Att Eliminera Problem





Omformaren är en kraftelektronisk omvandlare som omvandlar direkt effekt till växelström. Genom att använda denna inverteranordning kan vi konvertera fast likström till variabel växelström, som som en variabel frekvens och spänning. För det andra från denna växelriktare kan vi variera frekvensen dvs vi kommer att kunna generera frekvenserna 40Hz, 50Hz, 60Hz enligt våra krav. Om likströmsingången är en spänningskälla är växelriktaren känd som VSI (Voltage Source Inverter). Omvandlarna behöver fyra omkopplingsanordningar medan halvbroomvandlare behöver två kopplingsenheter. Broomvandlarna är av två typer de är halvbrygga växelriktare och full-bridge inverter. Den här artikeln diskuterar halvbro-inverteraren.

Vad är Half-Bridge Inverter?

Växelriktaren är en enhet som omvandlar en likspänning till växelspänning och den består av fyra strömbrytare medan halvbroomvandlaren kräver två dioder och två omkopplare som är anslutna antiparallellt. De två omkopplarna är kompletterande omkopplare, vilket betyder att när den första omkopplaren är PÅ kommer den andra omkopplaren att vara OFF.




Enfas halvbroomvandlare med resistiv belastning

Kopplingsschemat för en enfas halvbroomvandlare med resistiv belastning visas i figuren nedan.

Half Bridge Inverter

Half Bridge Inverter



Där RL är resistiv belastning, Vs/ 2 är spänningskällan, S1och Stvåär de två omkopplarna, i0är strömmen. Där varje omkopplare är ansluten till dioder D1och Dtvåparallellt. I figuren ovan bryter S1och Stvåär de självpendlande omkopplarna. Strömställaren S1kommer att leda när spänningen är positiv och strömmen är negativ, byt Stvåkommer att leda när spänningen är negativ och strömmen är negativ. De diod D1kommer att leda när spänningen är positiv och strömmen är negativ, diod D.tvåkommer att leda när spänningen är negativ och strömmen är positiv.

Fall 1 (när omkopplare S1är PÅ och Stvåär av): När omkopplare S1är PÅ från en tidsperiod av 0 till T / 2, dioden D1och Dtvåär i omvänd bias-tillstånd och Stvåbrytaren är AV.

Tillämpa KVL (Kirchhoffs spänningslag)


Vs/ 2-V0= 0

Där utspänning V0= Vs/två

Där utström i0= V0/ R = V.s/ 2r

Vid matningsström eller växelström, ska strömmen iS1= i0 = Vs / 2R, iS2= 0 och diodströmmen iD1= iD2= 0.

Fall 2 (när omkopplare Stvåär PÅ och S1är av) : När omkopplare Stvåär PÅ från en tidsperiod av T / 2 till T, dioden D1och Dtvåär i omvänd bias-tillstånd och S1brytaren är AV.

Tillämpa KVL (Kirchhoffs spänningslag)

Vs/ 2 + V.0= 0

Där utspänning V0= -Vs/två

Där utström i0= V0/ R = -Vs/ 2r

Vid matningsström eller växelström, ska strömmen iS1= 0, iS2= i0= -Vs/ 2R och diodströmmen iD1= iD2= 0.

Enfas-utgångsspänningsvågformen för halvbrygga-omvandlaren visas i figuren nedan.

Half Bridge Inverter utgångsspänning vågform

Half Bridge Inverter utgångsspänning vågform

Medelvärdet för utspänningen är

Så utgångsspänningsvågform från omvandlingstid 'T' till '' ωt '-axeln visas i figuren nedan

Konvertera tidsaxeln för utgångsspänningsvågformen

Konvertera tidsaxeln för utgångsspänningsvågformen

När är multiplicerat med noll blir det noll När multipliceras med T / 2 blir det T / 2 = π När multipliceras med T blir det T = 2π När multipliceras med 3T / 2 blir det T / 2 = 3π och så vidare. På detta sätt kan vi konvertera denna tidsaxel till ”‘t” -axeln.

Medelvärdet för utspänning och utström är

V0 (genomsnitt)= 0

Jag0 (genomsnitt)= 0

RMS-värdet för utgångsspänning och utström är

V0 (RMS)= VS/två

Jag0 (RMS)= V0 (RMS)/ R = V.S/ 2r

Utgångsspänningen vi får i en växelriktare är inte ren sinusvåg, det vill säga en fyrkantig våg. Utgångsspänningen med grundkomponenten visas i figuren nedan.

Utgångsspänningsvågform med grundläggande komponent

Utgångsspänningsvågform med grundläggande komponent

Använda Fourier-serien

Där Cn, tillnoch bnär

bn= VS/ n ^ (1-cosn ^)

Bn= 0 när du ersätter jämna tal (n = 2,4,6… ..) och bn= 2Vs / nπ vid utbyte av udda tal (n = 1,3,5 ……). Suppleant bn= 2Vs / nπ och an= 0 i Cnfår Cn= 2Vs / nπ.

ϕn= så-1(tilln/ bn) = 0

V01 ( ωt) = 2 VS/ ᴨ * (Utan ωt )

Ersättare V0 (genomsnitt)= 0 in kommer att få

Ekvationen (1) kan också skrivas som

V0 ( ωt) = 2 VS/ ᴨ * (Utan ωt ) + två VS/ 3ᴨ * (Sin3 ωt ) + två VS/ 5ᴨ * (Sin5 ωt ) + …… .. + ∞

V0 ( ωt) = V01 ( ωt) + V03 ( ωt) + V05 ( ωt)

Ovanstående uttryck är utspänningen som består av grundspänning och udda övertoner. Det finns två metoder för att ta bort dessa harmoniska komponenter: de använder filterkretsen och använder pulsbreddsmoduleringstekniken.

Grundspänningen kan skrivas som

V01 ( ωt) = 2VS/ ᴨ * (Utan ωt )

Det maximala värdet av grundspänning

V01 (max)= 2VS/ ᴨ

RMS-värdet för grundspänningen är

V01 (RMS)= 2VS/ √2ᴨ = √2VS/ ᴨ

Den grundläggande komponenten i RMS-utgångsströmmen är

Jag01 (RMS)= V01 (RMS)/ R

Vi måste få distorsionsfaktorn, distorsionsfaktorn betecknas med g.

g = V01 (RMS)/ V0 (RMS) = RMS-värde för grundspänning / totalt RMS-värde för utgångsspänning

Genom att ersätta V01 (RMS) och V0 (RMS) värdena i g kommer att få

g = 2√2 / ᴨ

Det totala harmonisk distorsion uttrycks som

I utspänningen ska den totala harmoniska distorsionen THD = 48,43%, men enligt IEEE bör den totala harmoniska distorsionen vara 5%.

Den grundläggande effekten från enfas broomvandlare är

P01= (V01 (rms))två/ R = Itvå01 (rms)R

Genom att använda formeln ovan kan vi beräkna den grundläggande effekten.

På det här sättet kan vi beräkna de olika parametrarna för enfas halvbroomvandlare.

Enfas halvbroomvandlare med R-L-belastning

Kretsschemat för R-L-belastningen visas i figuren nedan.

Enfas halvbroomvandlare med R-L-belastning

Enfas halvbroomvandlare med R-L-belastning

Kopplingsschemat för enfas halvbroomvandlare med R-L-belastning består av två brytare, två dioder och spänningsmatning. R-L-belastningen är ansluten mellan A-punkt och O-punkt, punkt A betraktas alltid som positiv och punkt O betraktas som negativ. Om strömflödet från punkt A till O betraktas strömmen som positiv, likaså om strömflödet från punkt till A kommer strömmen att betraktas som negativ.

När det gäller R-L-belastning kommer utströmmen att vara en exponentiell funktion för tiden och fördröjer utspänningen i en vinkel.

ϕ = -1( ω L / R)

Manövrering av enfas halvbroomvandlare med R-belastning

Arbetsoperationen baseras på följande tidsintervall

(i) Intervall I (0 Under denna varaktighet är båda omkopplarna AV och dioden D2 är i omvänd förspänning. I detta intervall frigör induktorn sin energi genom dioden D1 och utströmmen minskar exponentiellt från dess negativa maxvärde (-Imax) till noll.

Genom att tillämpa KVL kommer detta tidsintervall att bli

Utgångsspänningen V.0> 0 Utgångsströmmen flödar i omvänd riktning, alltså i0<0 switch current iS1= 0 och diodström iD1= -i0

(ii) Intervall II (t1 Under denna varaktighet växlar omkopplaren S1och Stvåär stängda och S2 är avstängda och båda dioderna är i omvänd förspänning. I detta intervall börjar induktorn lagra energin och utströmmen ökar från noll till dess positiva maxvärde (Imax).

Att använda KVL kommer att få

Utgångsspänningen V.0> 0 Utgångsströmmen flyter i riktning framåt, därför, i0> 0 växelström iS1= i0och diodström iD1= 0

(iii) Intervall III (T / 2 Under denna varaktighet är både omkopplaren S1och Stvåär AV och dioden D1är i omvänd förspänning och Dtvåär vid vidarebefordran är i omvänd bias. I detta intervall släpper induktorn sin energi genom dioden D.två. Utströmmen minskar exponentiellt från dess positiva maxvärde (Imax) till noll.

Att använda KVL kommer att få

Utgångsspänningen V.0<0 The output current flows in the forward direction, therefore, i0> 0 växelström iS1= 0 och diodström iD1= 0

(iv) Intervall IV (t2 Under denna varaktighet växlar omkopplaren S1är AV och Stvåär stängda och dioderna D1och Dtvåär i omvänd bias. I detta intervall laddas induktorn till negativt maxvärde (-Imax) till noll.

Att använda KVL kommer att få

Utgångsspänningen V.0<0 The output current flows in the opposite/reverse direction therefore i0<0 switch current iS1= 0 och diodström iD1= 0

Driftlägen för Half Bridge Inverter

Driftlägen för Half Bridge Inverter

Sammanfattning av tidsintervallen visas i nedanstående tabell

S.NO Tidsintervall Enhetens ledningar Utgångsspänning (V.0 ) Produktion Nuvarande ( Jag0 ) Växla ström (iS1 ) Växeldiod (iD1 )
1 01D1V0> 0 Jag0<0 0 - Jag0
två t1 S1V0> 0 Jag0> 0 Jag00
3 T / 2två DtvåV0<0 Jag0> 0 0 0
4 ttvå Stvå V0<0 Jag0<0 0 0

Utspänningsvågformen för en enfas halvbroomvandlare med RL-belastning visas i figuren nedan.

Utgångsspänningsvågform för enfas halvbroomvandlare med R-L-belastning

Utgångsspänningsvågform för enfas halvbroomvandlare med R-L-belastning

Half Bridge Inverter Vs Full Bridge Inverter

Skillnaden mellan halvbroomvandlare och helbroomvandlare visas i nedanstående tabell.

S.NO

Half Bridge Inverter

Full Bridge Inverter

1

Effektiviteten är hög i halvbroomvandlare I full-bridge inverterockså,effektiviteten är hög

två

I halvbroomvandlare är utspänningsvågformerna fyrkantiga, kvasi kvadratiska eller PWM I full-bridge-inverter är utspänningsvågformerna kvadratiska, kvasi kvadratiska eller PWM

3

Toppspänningen i halvbroomvandlaren är hälften av likspänningen Toppspänningen i fullbro-växelriktaren är densamma som likspänningen

4

Halvbroomvandlaren innehåller två brytare Full-bridge-växelriktaren innehåller fyra brytare

5

Utgångsspänningen är E.0= EDC/två Utgångsspänningen är E.0= EDC

6

Den grundläggande utspänningen är E1= 0,45 EDC Den grundläggande utspänningen är E1= 0,9 EDC

7

Denna typ av växelriktare genererar bipolära spänningar Denna typ av växelriktare genererar monopolära spänningar

Fördelar

Fördelarna med enfas halvbroomvandlare är

  • Kretsen är enkel
  • Kostnaden är låg

Nackdelar

Nackdelarna med enfas-halvbrygga-växelriktaren är

  • TUF (Transformer Utilization Factor) är låg
  • Effektiviteten är låg

Således handlar det här om en översikt över halvbroomvandlaren , diskuteras skillnaden mellan halvbroomvandlare och helbroomvandlare, fördelar, nackdelar, enfas halvbroomvandlare med resistiv belastning. Här är en fråga till dig, vad är applikationerna för halvbroomvandlaren?