Ce este un invertor full bridge: funcționare și aplicația sa

Invertorul este un dispozitiv electric care convertește alimentarea de intrare DC în tensiune de curent alternativ simetrică de mărime și frecvență standard pe partea de ieșire. Este, de asemenea, numit ca Convertor DC-AC . O intrare și o ieșire a invertorului ideal poate fi reprezentată fie în forme de undă sinusoidale, cât și non-sinusoidale. Dacă sursa de intrare către invertor este o sursă de tensiune, atunci se spune că invertorul este numit invertor de sursă de tensiune (VSI) și dacă sursa de intrare către invertor este o sursă de curent, atunci se numește invertor de sursă de curent (CSI) . Invertoarele sunt clasificate în 2 tipuri în funcție de tipul de sarcină utilizat, adică, fază singulară invertoare și invertoare trifazate. Invertoarele monofazate sunt clasificate în continuare în 2 tipuri de invertor cu jumătate de punte și invertor cu punte completă. Acest articol explică construcția și funcționarea detaliată a unui invertor cu punte completă.

Ce este un invertor monofazat cu punte completă?

Definiție: Un invertor monofazat cu punte completă este un dispozitiv de comutare care generează o tensiune de ieșire AC cu undă pătrată la aplicarea intrării DC prin reglarea comutatorului pornind și oprit pe baza secvenței de comutare corespunzătoare, unde tensiunea de ieșire generată este de + Vdc , -Vdc, sau 0.

Clasificarea invertoarelor

Invertoarele sunt clasificate în 5 tipuri

În funcție de caracteristicile de ieșire

• Invertor cu unde patrate
• Invertorul său de undă
• Invertor de undă sinusoidală modificat.

Conform sursei invertorului

• Invertor sursa de curent
• Invertor sursă de tensiune

În funcție de tipul de încărcare

Invertor monofazat

• Invertor cu jumătate de punte
• Invertor full bridge

Invertoare trifazate

• Mod de 180 de grade
• Mod de 120 de grade

Conform diferitelor tehnici PWM

• Simplu modularea lățimii pulsului (SPWM)
• Modulație multiplă a lățimii impulsurilor (MPWM)
• Modulația lățimii impulsului sinusoidal (SPWM)
• Modulație modificată a lățimii impulsului sinusoidal (MSPWM)

În funcție de numărul nivelurilor de ieșire.

• Invertoare regulate pe 2 nivele
• Invertor multi-nivel.

Constructie

Construcția invertorului cu punte completă constă din 4 tocătoare în care fiecare tocător este format dintr-o pereche de a tranzistor sau un tiristor și un diodă , pereche conectată împreună, adică

• T1 și D1 sunt conectate în paralel,
• T4 și D2 sunt conectate în paralel,
• T3 și D3 sunt conectate în paralel și
• T2 și D4 sunt conectate în paralel.

O sarcină V0 este conectată între perechea de tocătoare la „AB”, iar bornele terminale ale T1 și T4 sunt conectate la sursa de tensiune VDC așa cum se arată mai jos.

Schema de circuit a invertorului monofazat cu punte completă

Un circuit echivalent poate fi reprezentat sub forma comutatorului, așa cum se arată mai jos

Ecuația curentului diodei

Funcționarea invertorului cu punte completă monofazată

Funcționarea unei punți complete monofazate folosind Sarcină RLC invertorul poate fi explicat folosind următoarele scenarii

Overdamping și Underdamping

Din graficul de la 0 la T / 2 dacă aplicăm excitație DC la sarcina RLC. Curentul de sarcină de ieșire obținut se află în forma de undă sinusoidală. Deoarece sarcina RLC este utilizată, reactanța sarcinii RLC este reprezentată în 2 condiții ca XL și XC

Codificare1: Dacă XL> XC, acționează ca o sarcină întârziată și se spune că este numit ca un sistem supraamortizat și

Starea 2: Dacă XL

Full Wave Inverter Wave Form

Unghiul de conducere

Unghiul de conducere al fiecăruia intrerupator și fiecare diodă poate fi determinată folosind forma de undă a V0 și I0.

La starea de încărcare întârziată

Cazul 1: De la φ la π, V0> 0 și I0> 0 apoi comută S1, S2 conduce
Cazul 2: De la 0 la φ, V0> 0 și I0<0 then diodes D1, D2 conducts
Cazul 3: De la π + φ la 2 π, V0<0 and I0 < 0 then switches S3, S4 conducts
Cazul 4: Formați π la π + φ, V0 0 apoi diodele D3, D4 conduc.

La starea de încărcare principală

Cazul 1: De la 0 la π - φ, V0> 0 și I0> 0 apoi comută S1, S2 conduce

Cazul 2: De la π - φ la π, V0> 0 și I0<0 then diodes D1, D2 conducts

Cazul 3: De la π la 2 π - φ, V0<0 and I0 < 0 then switches S3, S4 conducts

Cazul 4: Formați 2 π - φ la 2 π, V0 0 apoi diodele D3, D4 conduc

Cazul 5: Înainte de conducta φ la 0, D3 și D4.

Prin urmare unghiul de conducere al fiecărei diode este 'Phi' și unghiul de conducere al fiecăruia Tiristor sau tranzistorul este „Π - φ”.

Comutarea forțată și comutarea de sine

Situația de auto-comutare poate fi observată în condiții de încărcare de conducere

Din grafic, putem observa că „φ la π - φ”, S1 și S2 conduc, iar după „π - φ”, D1, D2 conduc, în acest moment, căderea de tensiune înainte de D1 și D2 este de 1 Volt. Unde S1 și S2 se confruntă cu tensiune negativă după „π - -” și astfel S1 și S2 se opresc. Prin urmare, comutarea de sine este posibilă în acest caz.

Full Wave Inverter Wave Form

Situația de comutare forțată poate fi observată în condiții de încărcare întârziată

Din grafic, putem observa că „o la φ”, D1 și D2 sunt conductoare, iar de la π la φ, S1 și S2 sunt conductoare și sunt scurtcircuitate. După „φ” D3 și D4 se desfășoară numai dacă S1 și S2 sunt dezactivate, dar această condiție poate fi îndeplinită doar forțând S1 și S2 să se oprească. Prin urmare, folosim conceptul de forțat comutare .

Formule

1). Unghiul de conducere al fiecărei diode este Phi

2). Unghiul de conducere al fiecărui Tiristor este π - φ .

3). Autocomutarea este posibilă numai în sarcina factorului de putere principal sau în sistemul subamortizat la timpul de oprire a circuitului t_c= φ / w_{0 .}Unde w0 este frecvența fundamentală.

4). Seria Fourier V₀(t) = ∑_{n = 1,3,5}^A[4 V_DC/ nπ] Sin n w₀t

5). Eu₀(t) = ∑_{n = 1,3,5}^A[4 V_DC/ nπ l z_nl] Sin n w₀t + φ_n

6). V_01max= 4 V_DC/ Pi

7). Eu_01max= 4 V_DC/ π Z₁

8). Mod Z_n= R^Două+ (n w₀L - 1 / n w₀C) unde n = 1,2,3,4… ..

9). Phi_n= deci^-1[( / R]

10). Factorul de deplasare fundamentală F_DF= cos Phi

11). Ecuația curentului diodei I_Diar forma de undă este dată după cum urmează

Eu_{D01 (medie)}= 1 / 2π [∫₀^PhiEu_{01 max}Păcatul (w₀t - φ₁)] dwt

Eu_{D01 (rms)}= [1 / 2π [∫₀^PhiEu₀₁^Două_maxFără^Două(v₀t - φ₁) dwt]]^1/2

Ecuația curentului diodei

12). Comutați sau ecuația curentului tiristor I_Tiar forma de undă este dată după cum urmează

Eu_{T01 (medie)}= 1 / 2π [∫_Phi^PiEu_{01 max}Păcatul (w₀t - φ₁)] dwt

Eu_{T01 (rms)}= [1 / 2π [∫_Phi^PiEu₀₁^Două_maxFără^Două(v₀t - φ₁) dwt]]^1/2

Forma de undă tiristorică

Avantajele invertorului monofazat cu punte completă

Următoarele sunt avantajele

• Absența fluctuației de tensiune în circuit
• Potrivit pentru tensiunea de intrare ridicată
• Eficient energetic
• Evaluarea actuală a dispozitive de alimentare este egal cu curentul de încărcare.

Dezavantaje ale invertorului monofazat cu punte completă

Următoarele sunt dezavantajele

• Eficiența invertorului full-bridge (95%) este mai mică de jumătate din invertorul bridge (99%).
• Pierderile sunt mari
• Zgomot ridicat.

Aplicații ale invertorului monofazat cu punte completă

Următoarele sunt aplicațiile

• Aplicabil în aplicații cum ar fi un exemplu de undă pătrată de putere mică și medie / undă cvasi pătrată Voltaj
• O undă sinusoidală care este distorsionată este utilizată ca intrare în aplicații de mare putere
• Folosind dispozitive semiconductoare de mare viteză, conținutul armonic la ieșire poate fi redus cu PWM tehnici
• alte aplicații precum AC motor variabil , Incalzi dispozitiv de inducție , așteptare alimentare electrică
• Invertoare solare
• compresoare etc.

Prin urmare, un invertor este un dispozitiv electric care convertește alimentarea de intrare DC în tensiune AC asimetrică de mărime și frecvență standard pe partea de ieșire. În funcție de tipul de sarcină, un invertor monofazat este clasificat în 2 tipuri, cum ar fi invertorul cu jumătate de punte și invertorul cu punte completă. Acest articol explică despre invertorul monofazat cu punte completă. Este format din 4 tiristoare și 4 diode care acționează împreună ca întrerupătoare. În funcție de pozițiile comutatorului, invertorul cu punte completă funcționează. Principalul avantaj al punții complete peste jumătate de punte este că tensiunea de ieșire este de 2 ori tensiunea de intrare și puterea de ieșire este de 4 ori comparativ cu un invertor cu jumătate de punte.