Шта је Халф Бридге Инвертер: спојни дијаграм и његов рад

Претварач је претварач снаге који претвара директну снагу у наизменичну. Користећи овај претварач, фиксни једносмерни ток можемо претворити у променљиву наизменичну снагу која је променљива фреквенција и напон. Као друго, из овог претварача можемо мијењати фреквенцију, тј. Моћи ћемо генерирати фреквенције 40Хз, 50Хз, 60Хз према потребама. Ако је улаз једносмерне струје извор напона, претварач је познат као ВСИ (Волтаге Соурце Инвертер). Претварачима су потребна четири склопна уређаја, док претварачу на полумосту требају два преклопна уређаја. Претварачи мостова су две врсте, полумостови су претварач и претварач са пуним мостом. Овај чланак говори о претварачу са полумостовима.

Шта је Халф-Бридге Инвертер?

Претварач је уређај који претвара једносмерни напон у наизменични напон и састоји се од четири прекидача, док је за полумостовни претварач потребне две диоде и два прекидача који су повезани паралелно. Два прекидача су комплементарни прекидачи, што значи да када је први прекидач УКЉУЧЕН и други прекидач ће бити ИСКЉУЧЕН Слично томе, када је други прекидач УКЉУЧЕН први прекидач ће бити ИСКЉУЧЕН.

Једнофазни половични мостовни претварач са отпорним оптерећењем

Шема кола једнофазног претварача са полумостовима са отпорним оптерећењем приказана је на доњој слици.

Инвертер са пола моста

Где је РЛ отпорно оптерећење, В_с/ 2 је извор напона, С₁и С._двасу два прекидача, тј₀је струја. Где је сваки прекидач повезан са диодама Д.₁и Д._двапаралелно. На горњој слици прекидачи С.₁и С._двасу само-комутирајући прекидачи. Прекидач С.₁спроводиће када је напон позитиван, а струја негативна, прекидач С._дваспроводиће када је напон негативан, а струја негативна. Тхе диода Д.₁спроводиће када је напон позитиван, а струја негативна, диода Д._дваспроводиће када је напон негативан, а струја позитивна.

Случај 1 (када прекидач С.₁је ОН и С._дваје искључен): Када прекидач С.₁је УКЉУЧЕН од временског периода од 0 до Т / 2, диода Д₁и Д._двасу у обрнутом стању пристрасности и С._двапрекидач је ИСКЉУЧЕН.

Примена КВЛ (Кирцххофф-ов закон о напону)

В._с/ 2-В₀= 0

Где је излазни напон В.₀= В_с/два

Где је излазна струја и₀= В₀/ Р = В_с/ 2р

У случају напајања или прекидачке струје, струја и_С1= и0 = Вс / 2Р, и_С2= 0 и струја диоде и_Д1= и_Д2= 0.

Случај 2 (када прекидач С_дваје ОН и С.₁је искључен) : Када прекидач С._дваје УКЉУЧЕН од временског периода Т / 2 до Т, диода Д₁и Д._двасу у обрнутом стању пристрасности и С.₁прекидач је ИСКЉУЧЕН.

Примена КВЛ (Кирцххофф-ов закон о напону)

В._с/ 2 + В.₀= 0

Где је излазни напон В.₀= -В_с/два

Где је излазна струја и₀= В₀/ Р = -В_с/ 2р

У случају напајања или прекидачке струје, струја и_С1= 0, тј_С2= и₀= -В_с/ 2Р и струја диоде и_Д1= и_Д2= 0.

Таласни облик излазног напона једнофазног полумостовог претварача приказан је на доњој слици.

Таласни облик излазног напона излазног напона претварача

Просечна вредност излазног напона је

Дакле, таласни облик излазног напона из претварања времена ‘Т’ у осу ‘‘ ωт ’приказан је на доњој слици

Претварање временске осе таласа излазног напона

Када се помножи са нулом, биће нула Када се помножи са Т / 2, биће Т / 2 = π Када се помножи са Т, биће Т = 2π Када се помножи са 3Т / 2, биће Т / 2 = 3π и тако даље. На овај начин можемо претворити ову временску осу у осу ωт.

Просечна вредност излазног напона и излазне струје је

В._{0 (просечно)}= 0

Ја_{0 (просечно)}= 0

РМС вредност излазног напона и излазне струје је

В._{0 (РМС)}= В_С./два

Ја_{0 (РМС)}= В_{0 (РМС)}/ Р = В_С./ 2р

Излазни напон који добијамо у претварачу није чисти синусни талас, тј. Квадратни талас. Излазни напон са основном компонентом приказан је на доњој слици.

Таласни облик излазног напона са основном компонентом

Коришћење Фуријеове серије

Где Ц._н, до_ни б_нсу

б_н= В_С./ нᴨ (1-цоснᴨ)

Б_н= 0 при замени парних бројева (н = 2,4,6… ..) и б_н= 2Вс / нπ при замени непарних бројева (н = 1,3,5 ……). Замена б_н= 2Вс / нπ и а_н= 0 у Ц._ндобиће Ц._н= 2Вс / нπ.

ϕ_н= тако^-1(до_н/ б_н) = 0

В._{01 ( ωт)} = 2 В._С./ ᴨ * (Без ωт )

Замена В._{0 (просечно)}= 0 ин ће добити

Једначина (1) се такође може записати као

В._{0 ( ωт)} = 2 В._С./ ᴨ * (Без ωт ) + два В._С./ 3ᴨ * (Син3 ωт ) + два В._С./ 5ᴨ * (Син5 ωт ) + …… .. + ∞

В._{0 ( ωт)} = В._{01 ( ωт)} + В._{03 ( ωт)} + В._{05 ( ωт)}

Горњи израз је излазни напон који се састоји од основног напона и непарних хармоника. Постоје две методе за уклањање ових хармонских компоненти: употреба филтарског кола и употреба технике модулације ширине импулса.

Основни напон се може записати као

В._{01 ( ωт)} = 2В_С./ ᴨ * (Без ωт )

Максимална вредност основног напона

В._{01 (макс.)}= 2В_С./ ᴨ

РМС вредност основног напона је

В._{01 (РМС)}= 2В_С./ √2ᴨ = √2В_С./ ᴨ

Основна компонента ефективне излазне струје је

Ја_{01 (РМС)}= В_{01 (РМС)}/ Р.

Морамо добити фактор изобличења, фактор изобличења означен је са г.

г = В._{01 (РМС)}/ В_{0 (РМС)} = ефективна вредност основног напона / укупна ефективна вредност излазног напона

Заменом В._{01 (РМС)} и В._{0 (РМС)} вредности у г добиће

г = 2√2 / ᴨ

Укупна хармонијско изобличење изражава се као

У излазном напону укупно хармонијско изобличење ТХД = 48,43%, али према ИЕЕЕ, укупно хармонијско изобличење треба да буде 5%.

Основна излазна снага једнофазног претварача моста је

П.₀₁= (В._{01 (рмс)})^два/ Р = И^два_{01 (рмс)}Р.

Користећи горњу формулу можемо израчунати основну излазну снагу.

На тај начин можемо израчунати различите параметре једнофазног полумостовог претварача.

Једнофазни половични мостовни претварач са Р-Л оптерећењем

Шема кола Р-Л оптерећења приказана је на доњој слици.

Једнофазни половични мостовни претварач са Р-Л оптерећењем

Шема кола једнофазног полумостовог претварача са Р-Л оптерећењем састоји се од два прекидача, две диоде и напона. Оптерећење Р-Л је повезано између тачке А и тачке О, тачка А се увек сматра позитивном, а тачка О негативном. Ако струја тече од тачке А до О, тада ће се струја сматрати позитивном, слично ако струја тече од тачке до А, струја ће се сматрати негативном.

У случају оптерећења Р-Л, излазна струја ће бити експоненцијална функција времена и заостаје за излазним напоном за угао.

ϕ = тако^-1( ω Л / Р)

Рад једнофазног претварача с полумостовима са Р-оптерећењем

Радна операција се заснива на следећим временским интервалима

(и) Интервал И (0 У овом трајању оба прекидача су ИСКЉУЧЕНА, а диода Д2 је у обрнутом стању. У овом интервалу индуктор ослобађа своју енергију кроз диоду Д1, а излазна струја се експоненцијално смањује од своје негативне максималне вредности (-Имак) на нулу.

Применом КВЛ на овај временски интервал добићете

Излазни напон В₀> 0 Излазна струја тече у обрнутом смеру, дакле, тј₀<0 switch current i_С1= 0 и струја диоде и_Д1= -и0

(ии) Интервал ИИ (т1 У овом трајању прекидач С.₁и С._двасу затворене и С2 је ИСКЉУЧЕНО и обе диоде су у обрнутом стању пристрасности. У овом интервалу индуктор почиње да складишти енергију, а излазна струја се повећава од нуле до своје позитивне максималне вредности (Имак).

Применом КВЛ ћете добити

Излазни напон В₀> 0 Излазна струја тече у правцу напред, дакле, тј₀> 0 преклопна струја и_С1= и₀и струја диоде и_Д1= 0

(иии) Интервал ИИИ (Т / 2 У овом трајању оба прекидача С.₁и С._дваискључени су и диода Д.₁је у обрнутој пристрасности и Д._дваје у прослеђивању пристрасност је у обрнутом стању пристрасности. У овом интервалу индуктор ослобађа своју енергију кроз диоду Д._два. Излазна струја се експоненцијално смањује од своје позитивне максималне вредности (И_макс) на нулу.

Применом КВЛ ћете добити

Излазни напон В₀<0 The output current flows in the forward direction, therefore, i₀> 0 преклопна струја и_С1= 0 и струја диоде и_Д1= 0

(ив) Интервал ИВ (т2 У овом трајању прекидач С.₁је ИСКЉУЧЕН и С._двасу затворене и диоде Д.₁и Д._двасу у обрнутом пристрасности. У овом интервалу индуктор се наелектрисао на негативну максималну вредност (-И_макс) на нулу.

Применом КВЛ ћете добити

Излазни напон В₀<0 The output current flows in the opposite/reverse direction therefore i₀<0 switch current i_С1= 0 и струја диоде и_Д1= 0

Начини рада претварача са половичним мостом

Резимирање временских интервала приказано је у доњој табели

С.НО	Временски период	Понашање уређаја	Излазни напон (В0 )	Оутпут Тренутни ( Ја0 )	Преклопна струја (иС1 )	Прекидачка диода (иД1 )
1	01	Д.1	В.0> 0	Ја0<0	0	- Ја0
два	т1	С.1	В.0> 0	Ја0> 0	Ја0	0
3	Т / 2два	Д.два	В.0<0	Ја0> 0	0	0
4	тдва	С.два	В.0<0	Ја0<0	0	0

Таласни облик излазног напона једнофазног претварача са полумостом са РЛ оптерећењем приказан је на доњој слици.

Таласни облик излазног напона једнофазног претварача са половином моста са Р-Л оптерећењем

Халф Бридге Инвертер вс Фулл Бридге Инвертер

Разлика између претварача са пола моста и претварача са пуним мостом приказана је у доњој табели.

С.НО	Инвертер са пола моста “приближна таласна дужина црвеног светла ”	Фулл Бридге Инвертер
1	Ефикасност је велика код претварача са полумостовима	У претварачу са пуним мостомтакође,ефикасност је велика
два	У претпостављеном претварачу напона излазни напон су квадратни, квази квадратни или ПВМ	У претварачу пуног моста таласни облици излазног напона су квадратни, квази квадратни или ПВМ
3	Вршни напон у претпостављеном претварачу је половина напона једносмерне струје	Вршни напон у претварачу пуног моста је једнак напону једносмерне струје
4	Претварач са полумостом садржи два прекидача	Претварач пуног моста садржи четири прекидача
5	Излазни напон је Е.0= Е.ДЦ/два	Излазни напон је Е.0= Е.ДЦ
6	Основни излазни напон је Е.1= 0,45 Е.ДЦ	Основни излазни напон је Е.1= 0,9 Е.ДЦ
7	Ова врста претварача генерише биполарни напон	Ова врста претварача генерише монополарни напон

Предности

Предности једнофазног полумостовог претварача су

• Круг је једноставан
• Трошак је низак

Мане

Мане једнофазног полумостовог претварача су

• ТУФ (фактор коришћења трансформатора) је низак
• Ефикасност је ниска

Дакле, ово је све о томе преглед полумостовног претварача , расправља се о разлици између полумостовог претварача и претварача са пуним мостом, предностима, недостацима, једнофазном полумостовном претварачу са отпорним оптерећењем. Ево питања за вас, које су примене претварача полумоста?