Vad är Half Bridge Inverter: Circuit Diagram & Its Working

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

Där RL är resistiv belastning, V_s/ 2 är spänningskällan, S₁och S_tvåär de två omkopplarna, i₀är strömmen. Där varje omkopplare är ansluten till dioder D₁och D_tvåparallellt. I figuren ovan bryter S₁och S_tvåär de självpendlande omkopplarna. Strömställaren S₁kommer att leda när spänningen är positiv och strömmen är negativ, byt S_tvåkommer 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 S_tvåär av): När omkopplare S₁är PÅ från en tidsperiod av 0 till T / 2, dioden D₁och D_tvåär i omvänd bias-tillstånd och S_tvåbrytaren är AV.

Tillämpa KVL (Kirchhoffs spänningslag)

V_s/ 2-V₀= 0

Där utspänning V₀= V_s/två

Där utström i₀= V₀/ R = V._s/ 2r

Vid matningsström eller växelström, ska strömmen i_S1= i0 = Vs / 2R, i_S2= 0 och diodströmmen i_D1= i_D2= 0.

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

Tillämpa KVL (Kirchhoffs spänningslag)

V_s/ 2 + V.₀= 0

Där utspänning V₀= -V_s/två

Där utström i₀= V₀/ R = -V_s/ 2r

Vid matningsström eller växelström, ska strömmen i_S1= 0, i_S2= i₀= -V_s/ 2R och diodströmmen i_D1= i_D2= 0.

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

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

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

V_{0 (genomsnitt)}= 0

Jag_{0 (genomsnitt)}= 0

RMS-värdet för utgångsspänning och utström är

V_{0 (RMS)}= V_S/två

Jag_{0 (RMS)}= V_{0 (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

Använda Fourier-serien

Där C_n, till_noch b_när

b_n= V_S/ n ^ (1-cosn ^)

B_n= 0 när du ersätter jämna tal (n = 2,4,6… ..) och b_n= 2Vs / nπ vid utbyte av udda tal (n = 1,3,5 ……). Suppleant b_n= 2Vs / nπ och a_n= 0 i C_nfår C_n= 2Vs / nπ.

ϕ_n= så^-1(till_n/ b_n) = 0

V_{01 ( ωt)} = 2 V_S/ ᴨ * (Utan ωt )

Ersättare V_{0 (genomsnitt)}= 0 in kommer att få

Ekvationen (1) kan också skrivas som

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

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

V_{01 ( ωt)} = 2V_S/ ᴨ * (Utan ωt )

Det maximala värdet av grundspänning

V_{01 (max)}= 2V_S/ ᴨ

RMS-värdet för grundspänningen är

V_{01 (RMS)}= 2V_S/ √2ᴨ = √2V_S/ ᴨ

Den grundläggande komponenten i RMS-utgångsströmmen är

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

Vi måste få distorsionsfaktorn, distorsionsfaktorn betecknas med g.

g = V_{01 (RMS)}/ V_{0 (RMS)} = RMS-värde för grundspänning / totalt RMS-värde för utgångsspänning

Genom att ersätta V_{01 (RMS)} och V_{0 (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= (V_{01 (rms)})^två/ R = I^två_{01 (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

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 = så^-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 i_S1= 0 och diodström i_D1= -i0

(ii) Intervall II (t1 Under denna varaktighet växlar omkopplaren S₁och S_tvåär 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 i_S1= i₀och diodström i_D1= 0

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

Att använda KVL kommer att få

Utgångsspänningen V.₀<0 The output current flows in the forward direction, therefore, i₀> 0 växelström i_S1= 0 och diodström i_D1= 0

(iv) Intervall IV (t2 Under denna varaktighet växlar omkopplaren S₁är AV och S_tvåär stängda och dioderna D₁och D_tvåär i omvänd bias. I detta intervall laddas induktorn till negativt maxvärde (-I_max) 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 i_S1= 0 och diodström i_D1= 0

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	01	D1	V0> 0	Jag0<0	0	- Jag0
två	t1	S1	V0> 0	Jag0> 0	Jag0	0
3	T / 2två	Dtvå	V0<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

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?