【干货】单相半桥逆变电路讲解,工作原理:4种工作状态

时间:2024-07-18来源:李工谈元器件

今天给大家分享的是:单相半桥逆变器。

一、单相半桥逆变器

单相半桥逆变器的结构非常简单,由 2 个晶闸管 T1 和 T2 和 2 个反馈二极管 D1、D2组成的半桥逆变电路。

每个二极管和每个晶闸管和三线直流电源反并联,电源端提供平衡直流电压。

下面为该半桥逆变器的基本配置,负载为RL负载。

带RL负载的单相半桥电路图

在单相逆变器中,我们可以使用其他功率半导体开关器件,如IGBT、功率MOS关等,不一定说一定是要晶闸管。

这里假设,每个晶闸管在其栅极信号存在期间导通,并在该信号移除时换向。晶闸管T1和晶闸管T2的门控信号分别为 ig1 和 ig2 。

负载RL连接在A点和B点之间。A点始终被视为相对于B点的+ve。如果电流沿着该方向流动,假设电流为+ve,类似地,如果电流从B流向A,则电流被视为-ve。

由于感性负载,输出电压波形与R负载相似,然而,输出电流波形于输出电压波形并不相似。

在RL负载输出的情况下,电流 I0 是时间的指数函数,输出电流滞后输出电压一个角度pin。

Φ = tan -1 (ωL/R)

二、单相负载半桥逆变器的工作原理(RL)

半桥逆变器的工作原理分为4种工作模式:

1、模式Ⅰ:T1开启

在这个期间,向晶闸管T1提供栅极脉冲,因此T1在时刻t1导通,电流从电源电压的上半部分流动。

电流沿着路径:Vs/2(上电源)-T1-负载- Vs/2。

在这个模式下,电感存储能量,并且输出电流作为时间的函数从0到其最大值(Imax)和电感两端的感应电压+V L以指数方式增加。

模式Ⅰ:T1开启

这次的输出电压也为正,因为A点相对于B点为正(+ve)。

应用KVL,Vs/2 – V0=0

输出电压的大小Vo = Vs/2。

在时刻T/2,输出电流达到最大值,由于电压和电流的极性相同,晶闸管T1在此时关断。

2、模式 II (T/2 < t < t2)

在T/2时刻,电感耗散能量之后,当电感耗散能量时,会改变其极性。而我们知道,电感的特性,电感是不允许电流突然变化的。因此,电感通过 D2 二极管缓慢释放能量。

此时D2二极管导通,电流沿着路径:负载-电源下半部分(Vs/2)-D2-负载。

此时电感释放的能量反馈带下半部分电源。

模式 II (T/2 < t < t2)

在此模式下,输出电流为正,但由于感性负载消耗的能量,输出电流主见从Imax减小到0,输出电压为负(-Vs/2),因为B点相对于A为正。

3、模式 III (t2 < t < T)

在时刻t2,晶闸管T2导通,电流在电路的下班部分流动并遵循路径:Vs/2(下电源)- 负载 - T2 - Vs/2。

因此,电流方向是反向的,因为B点相对于A为正,并且电感以相反方向存储能量,从(-Imax) 到零。

模式 III (t2 < t < T)

此时,负载两端的输出电压为负(-Vs/2)。

4、模式 IV(0 < t < t1)

在时刻T,输出电压和输出电流具有相同的极性。因此,T2 由于感性负载而关断,D1 导通。

电流的路径为:负载 - D1 - Vs/2(上半部分)- 负载。

这里能量通过电感释放回到电源电压Vs/2的上部,该时间点A相对于点B为正。

因此输出电压为正Vs/2,输出电压为正 Vs/2,输出电流从负最大值 (-Imax) 呈指数下降到零。

模式 IV(0 < t < t1)

以上就是关于单相半桥逆变器RL负载的知识。

关键词: 单相半桥逆变器 RL负载 电路设计

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