- Half Bridge Inverter
- Täyssilta-invertteri
- Half-Bridge-invertterin simulointi MATLAB: ssa
- Gate Pulse -generaattori
- Half-Bridge-invertterin lähtöaaltomuoto
- Täyssillan invertterin simulointi MATLAB: ssä
- Lähtöaaltomuoto Full Bridge Inverterille
Vaihtovirtalähdettä käytetään lähes kaikkiin asuin-, kaupallisiin ja teollisiin tarpeisiin. Mutta suurin ongelma AC: n kanssa on, että sitä ei voida tallentaa myöhempää käyttöä varten. Joten vaihtovirta muutetaan tasavirraksi ja sitten DC varastoidaan paristoihin ja ultrakondensaattoreihin. Ja nyt aina kun tarvitaan vaihtovirtaa, tasavirta muutetaan jälleen vaihtovirraksi vaihtovirtaisten laitteiden käyttämiseksi. Joten laitetta, joka muuntaa DC: n vaihtovirraksi, kutsutaan invertteriksi.
Yksivaiheisissa sovelluksissa käytetään yksivaiheista invertteriä. Yksivaiheista vaihtosuuntaajaa on pääasiassa kahta tyyppiä: Half Bridge Inverter ja Full Bridge Inverter. Tässä tutkitaan, kuinka nämä taajuusmuuttajat voidaan rakentaa, ja simuloidaan MATLAB: n piirejä.
Half Bridge Inverter
Tämän tyyppinen invertteri vaatii kaksi tehoelektroniikkakytkintä (MOSFET). MOSFETiä tai IGBT: tä käytetään vaihtotarkoituksiin. Puolisillan invertterin kytkentäkaavio on esitetty alla olevassa kuvassa.
Kuten piirikaaviossa on esitetty, DC-tulojännite on Vdc = 100 V. Tämä lähde on jaettu kahteen yhtä suureen osaan. Nyt porttipulssit annetaan MOSFETille alla olevan kuvan mukaisesti.
Lähtötaajuuden mukaan MOSFETin ON- ja OFF-aika määritetään ja porttipulssit generoidaan. Tarvitsemme 50 Hz: n vaihtovirtaa, joten yhden jakson aikajakso (0 <t <2π) on 20 ms. Kuten kaaviosta käy ilmi, MOSFET-1 laukaistaan ensimmäisen puoliskosyklin ajan (0 <t <π) eikä tänä ajanjaksona MOSFET-2 laukaise. Tänä ajanjaksona virta kulkee nuolen suuntaan, kuten alla olevassa kuvassa on esitetty, ja puoli vaihtovirtaulostuloa on valmis. Kuorman virta on oikealta vasemmalle ja kuormitusjännite on yhtä suuri kuin + Vdc / 2.
Toisella puoliskosyklillä (π <t <2π) MOSFET-2 laukaistaan ja alempi jännitelähde kytketään kuormaan. Kuorman virta jätetään oikeaan suuntaan ja kuormitusjännite on -Vdc / 2. Tänä ajanjaksona virta virtaa kuvan osoittamalla tavalla ja vaihtovirtaulostulon toinen puoli on valmis.
Täyssilta-invertteri
Tämän tyyppisessä taajuusmuuttajassa käytetään neljää kytkintä. Suurin ero puolisillan ja täyssillan vaihtosuuntaajan välillä on lähtöjännitteen suurin arvo. Puolisillan invertterissä huippujännite on puolet DC-syöttöjännitteestä. Täyssiltamuuntajassa huippujännite on sama kuin tasavirtalähteen jännite. Piirikaavio kokosiltainvertteri on, kuten on esitetty alla kuviossa.
MOSFET 1: n ja 2: n porttipulssi ovat samat. Molemmat kytkimet toimivat samanaikaisesti. Samoin MOSFET 3: lla ja 4: llä on samat pulssipulssit ja se toimii samanaikaisesti. Mutta MOSFET 1 ja 4 (pystyvarsi) eivät koskaan toimi samaan aikaan. Jos näin tapahtuu, DC-jännitelähde on oikosulussa.
Yläpuoliskosyklin (0 <t <π) MOSFET 1 ja 2 laukaistaan ja virta virtaa alla olevan kuvan mukaisesti. Tänä ajanjaksona virta kulkee vasemmalta oikealle.
Ja alempi puoli sykli (π <t <2π), MOSFET 3 ja 4 saavat laukeaa ja virta kulkee, kuten on esitetty kuviossa. Tänä ajanjaksona virta kulkee oikealta vasemmalle. Huippukuormitusjännite on sama kuin DC-syöttöjännite Vdc molemmissa tapauksissa.
Half-Bridge-invertterin simulointi MATLAB: ssa
Lisää simulointia varten elementtejä Simulink-kirjaston mallitiedostoon.
1) 2 tasavirtalähdettä - kukin 50 V
2) 2 MOSFET
3) Resistiivinen kuorma
4) Pulssigeneraattori
5) EI porttia
6) Powergui
7) Jännitteen mittaus
8) GOTO ja FROM
Liitä kaikki komponentit piirikaavion mukaisesti. Half Bridge Inverter -mallitiedoston kuvakaappaus näkyy kuvan alla.
Porttipulssi 1 ja porttipulssi 2 ovat porttipulsseja MOSFET1: lle ja MOSFET2: lle, jotka syntyvät porttigeneraattoripiiristä. Pulssigeneraattori generoi portin pulssin. Tässä tapauksessa MOSFET1: tä ja MOSFET2: ta ei voida käynnistää samanaikaisesti. Jos näin tapahtuu, jännitelähde on oikosulussa. Kun MOSFET1 on suljettu, MOSFET2 on auki tuolloin, ja kun MOSFET2 on suljettu, MOSFET1 on auki tuolloin. Joten jos tuotamme porttipulssin jollekin MOSFETille, voimme vaihtaa pulssin ja käyttää sitä muulle MOSFETille.
Gate Pulse -generaattori
Yllä olevassa kuvassa näkyy MATLAB: n pulssigeneraattorilohkon parametri. Ajanjakso on 2e-3 tarkoittaa 20 ms. Jos tarvitset 60 Hz: n taajuuslähtöä, jakso on 16,67 ms. Pulssin leveys on suhteessa prosentteina ajan. Se tarkoittaa, että porttipulssi generoidaan vain tälle alueelle. Tässä tapauksessa asetamme tämän arvoksi 50%, se tarkoittaa, että 50% jakson portti-pulssi syntyy ja 50% jakson portin pulssi ei muodostu. Vaiheviive on asetettu 0 sekuntia, tarkoittaa, että ei ole antaa mitään viivettä hilapulssi. Jos vaiheviive on olemassa, se tarkoittaa, että porttipulssi syntyy tämän ajan kuluttua. Esimerkiksi, jos vaiheviive on 1e-3, porttipulssi syntyy 10 ms: n jälkeen.
Tällä tavalla voimme luoda porttipulssin MOSFET1: lle ja nyt vaihdamme tämän porttipulssin ja käytämme sitä MOSFET2: lle. Simulaatiossa käytämme loogista EI porttia. NOT-portti kääntää lähdön tarkoittaa, että se muuntaa 1 arvoksi 0 ja 0 arvoksi 1. Näin voimme saada täsmälleen vastakkaisen portin pulssin, jotta tasavirtalähde ei koskaan oikosulku.
Käytännössä emme voi käyttää 50% pulssin leveyttä. MOSFETin tai minkä tahansa virtakytkimen sammuttaminen vie vähän aikaa. Lähteen oikosulun välttämiseksi pulssin leveys asetetaan noin 45%: iin, jotta MOSFET-laitteiden virta katkaistaan. Tätä ajanjaksoa kutsutaan kuolleeksi ajaksi. Simulointitarkoituksiin voimme kuitenkin käyttää 50% pulssin leveyttä.
Half-Bridge-invertterin lähtöaaltomuoto
Tämä kuvakaappaus on tarkoitettu kuorman ulostulojännitteelle. Tässä kuvassa voimme nähdä, että kuormitusjännitteen huippuarvo on 50 V, mikä on puolet tasavirtalähteestä ja taajuus on 50 Hz. Yhden jakson loppuun vaadittu aika on 20 ms.
Täyssillan invertterin simulointi MATLAB: ssä
Jos saat puolisillan taajuusmuuttajan lähdön, koko sillan invertteri on helppo toteuttaa, koska ennen kaikkea asiat pysyvät samana. Myös koko sillan invertterissä tarvitsemme vain kaksi porttipulssia, mikä on sama kuin puolisillan invertteri. Yksi porttipulssi on tarkoitettu MOSFET 1: lle ja 2 ja käänteinen tämä porttipulssi on MOSFET 3: lle ja 4: lle.
Vaaditut elementit
1) 4 - MOSFET
2) 1 tasavirtalähde
3) Resistiivinen kuorma
4) Jännitteen mittaus
5) Pulssigeneraattori
6) GOTO ja FROM
7) powergui
Liitä kaikki komponentit alla olevan kuvakaappauksen mukaisesti.
Lähtöaaltomuoto Full Bridge Inverterille
Tämä kuvakaappaus on tarkoitettu lähtöjännitteelle koko kuormalla. Täällä voimme nähdä, että kuormitusjännitteen huippuarvo on yhtä suuri kuin tasavirtalähdejännite, joka on 100 V.
Voit tarkistaa videon läpi käymisen läpi kuinka rakentaa ja simuloida Half Bridge and Full Bridge Inverter in MATLAB alla.