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單相半橋電壓型逆變電路的工作原理是什么

科技綠洲 ? 來源:網(wǎng)絡(luò)整理 ? 作者:網(wǎng)絡(luò)整理 ? 2024-03-12 14:36 ? 次閱讀

單相半橋電壓型逆變電路是一種常見的逆變電路,主要用于將直流電源轉(zhuǎn)換為交流電源。它由一個(gè)半橋拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)組成,其中一個(gè)開關(guān)是有源開關(guān),通常是一個(gè)功率MOSFET晶體管,另一個(gè)開關(guān)是無源開關(guān),通常是二極管

工作原理如下:

  1. 基本原理
    單相半橋逆變電路主要通過控制有源開關(guān)和無源開關(guān)的通斷來實(shí)現(xiàn)直流到交流的轉(zhuǎn)換。當(dāng)有源開關(guān)閉合時(shí),直流電源的正極連接到交流負(fù)載上,同時(shí)負(fù)載上出現(xiàn)了正向電壓,交流負(fù)載處于導(dǎo)通狀態(tài)。當(dāng)有源開關(guān)斷開時(shí),負(fù)載上出現(xiàn)反向電壓,交流負(fù)載處于關(guān)斷狀態(tài)。
  2. 工作過程
    當(dāng)有源開關(guān)閉合時(shí),有源開關(guān)端的電壓為零,此時(shí)有源開關(guān)兩端的電流在有源開關(guān)上形成了一個(gè)陡峭的脈沖,被稱為開關(guān)脈沖。開關(guān)脈沖導(dǎo)致負(fù)載上的電流逐漸上升,同時(shí)負(fù)載的電壓也逐漸增加。

當(dāng)有源開關(guān)斷開時(shí),負(fù)載的電流開始通過無源開關(guān),此時(shí)負(fù)載上的電壓逐漸下降。由于無源開關(guān)是二極管,其導(dǎo)通壓降低于有源開關(guān),因此負(fù)載電壓下降的速度較快。

整個(gè)周期內(nèi),有源開關(guān)和無源開關(guān)的狀態(tài)交替進(jìn)行,使得負(fù)載上的電流和電壓都形成了類似正弦波的波形。

  1. 控制策略
    為了實(shí)現(xiàn)有效的逆變,需要通過控制有源開關(guān)和無源開關(guān)的狀態(tài)來產(chǎn)生所需的交流輸出波形。常見的控制策略有兩種:脈寬調(diào)制(PWM)和諧波消除(THD)。

脈寬調(diào)制是一種基于脈沖寬度調(diào)制的控制方法,通過改變有源開關(guān)和無源開關(guān)的通斷時(shí)間來調(diào)整輸出波形的幅值。該方法可以實(shí)現(xiàn)較高的變頻精度和較好的輸出波形質(zhì)量。

諧波消除是一種基于諧波整流的控制方法,通過對(duì)輸出電流進(jìn)行諧波分析,調(diào)整開關(guān)狀態(tài)和開關(guān)頻率,使輸出波形符合諧波要求。這種方法可以有效地消除輸出波形中的諧波成分。

  1. 電路保護(hù)
    在實(shí)際應(yīng)用中,逆變電路需要考慮到各種故障情況,以保護(hù)電路和負(fù)載。常見的保護(hù)措施包括過流保護(hù)、過壓保護(hù)、過溫保護(hù)等。

過流保護(hù)通過監(jiān)測(cè)負(fù)載電流,當(dāng)電流超過設(shè)定值時(shí),立即切斷有源開關(guān)和無源開關(guān),以避免損壞電路和負(fù)載。

過壓保護(hù)通過監(jiān)測(cè)輸出電壓,當(dāng)電壓超過設(shè)定值時(shí),采取相應(yīng)的措施來保護(hù)電路和負(fù)載,如降低開關(guān)頻率或切斷輸入電源。

過溫保護(hù)通過監(jiān)測(cè)電路溫度,當(dāng)溫度過高時(shí),采取相應(yīng)的措施來降低電路溫度,如降低開關(guān)頻率或切斷輸入電源。

總之,單相半橋電壓型逆變電路通過控制有源開關(guān)和無源開關(guān)的狀態(tài)變化,實(shí)現(xiàn)直流到交流的轉(zhuǎn)換。在實(shí)際應(yīng)用中,需要考慮到電路保護(hù)和控制策略的選擇,以保證電路和負(fù)載的安全和穩(wěn)定工作。

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