Co to jest falownik z pełnym mostkiem: działanie i jego zastosowanie

Falownik jest urządzeniem elektrycznym, które po stronie wyjściowej przekształca napięcie wejściowe DC na symetryczne napięcie AC o standardowej wielkości i częstotliwości. Jest również nazywany jako Konwerter DC na AC . Idealne wejście i wyjście falownika można przedstawić w postaci sinusoidalnych i niesinusoidalnych przebiegów. Jeśli źródłem wejściowym do falownika jest źródło napięcia, wówczas mówi się, że falownik jest nazywany falownikiem źródła napięcia (VSI), a jeśli źródłem wejściowym falownika jest źródło prądu, nazywa się go falownikiem źródła prądu (CSI) . Falowniki są podzielone na 2 typy w zależności od rodzaju używanego obciążenia, tj. jednofazowy falowniki i falowniki trójfazowe. Falowniki jednofazowe są dalej podzielone na 2 typy falowników półmostkowych i falowników mostkowych. W tym artykule wyjaśniono szczegółową budowę i działanie falownika z pełnym mostkiem.

Co to jest jednofazowy falownik z pełnym mostkiem?

Definicja: Falownik jednofazowy z pełnym mostkiem jest urządzeniem przełączającym, które generuje napięcie wyjściowe prądu przemiennego o przebiegu prostokątnym po zastosowaniu wejścia prądu stałego poprzez regulację włączania i wyłączania przełącznika na podstawie odpowiedniej sekwencji przełączania, gdzie generowane napięcie wyjściowe ma postać + Vdc , -Vdc lub 0.

Klasyfikacja falowników

Falowniki są podzielone na 5 typów

Zgodnie z charakterystyką wyjściową

• Falownik prostokątny
• Jego falownik
• Zmodyfikowany falownik sinusoidalny.

Według źródła falownika

• Falownik źródła prądu
• Falownik źródła napięcia

W zależności od rodzaju obciążenia

Falownik jednofazowy

• Falownik półmostkowy
• Falownik mostkowy

Falowniki trójfazowe

• Tryb 180 stopni
• Tryb 120 stopni

Zgodnie z inną techniką PWM

• Prosty Modulacja szerokości impulsów (SPWM)
• Wielokrotna modulacja szerokości impulsu (MPWM)
• Sinusoidalna modulacja szerokości impulsu (SPWM)
• Zmodyfikowana sinusoidalna modulacja szerokości impulsu (MSPWM)

Według liczby poziomów wyjściowych.

• Zwykłe falowniki dwupoziomowe
• Falownik wielopoziomowy.

Budowa

Konstrukcja falownika mostkowego składa się z 4 czoperów, z których każdy składa się z pary tranzystor lub tyrystor i dioda to znaczy para połączona ze sobą

• T1 i D1 są połączone równolegle,
• T4 i D2 są połączone równolegle,
• T3 i D3 są połączone równolegle i
• T2 i D4 są połączone równolegle.

Obciążenie V0 jest podłączone między parą przerywaczy w punkcie „AB”, a zaciski końcowe T1 i T4 są podłączone do źródła napięcia VDC, jak pokazano poniżej.

Schemat obwodu falownika jednofazowego z pełnym mostkiem

Równoważny obwód można przedstawić w postaci przełącznika, jak pokazano poniżej

Równanie prądu diody

Działanie falownika jednofazowego z pełnym mostkiem

Działanie jednofazowego pełnego mostka z wykorzystaniem Obciążenie RLC falownik można wyjaśnić za pomocą następujących scenariuszy

Zbyt duże i niedostateczne tłumienie

Z wykresu przy 0 do T / 2, jeśli zastosujemy wzbudzenie DC do obciążenia RLC. Uzyskany prąd obciążenia wyjściowego ma przebieg sinusoidalny. Ponieważ obciążenie RLC jest używane, reaktancja obciążenia RLC jest reprezentowana w 2 warunkach jako XL i XC

Kod 1: Jeśli XL> XC, działa jak obciążenie opóźniające i mówi się, że jest nazywany systemem przeciążonym i

Stan 2: Jeśli XL

Fala falownika z pełnym mostkiem

Kąt przewodzenia

Kąt przewodzenia każdego przełącznik a każdą diodę można określić za pomocą przebiegu V0 i I0.

W stanie obciążenia opóźnionego

Przypadek 1: Od φ do π, V0> 0 i I0> 0 następnie przełącza S1, S2 przewodzi
Przypadek2: Od 0 do φ, V0> 0 i I0<0 then diodes D1, D2 conducts
Przypadek 3: Od π + φ do 2 π, V0<0 and I0 < 0 then switches S3, S4 conducts
Przypadek4: Forma π do π + φ, V0 0 wtedy przewodzi diody D3, D4.

W wiodącym stanie obciążenia

Przypadek 1: Od 0 do π - φ, V0> 0 i I0> 0 następnie przełącza S1, S2 przewodzi

Przypadek2: Od π - φ do π, V0> 0 i I0<0 then diodes D1, D2 conducts

Przypadek 3: Od π do 2 π - φ, V0<0 and I0 < 0 then switches S3, S4 conducts

Przypadek4: Forma 2 π - φ do 2 π, V0 0 to diody D3, D4 przewodzą

Przypadek 5: Przed φ do 0, D3 i D4 prowadzą.

Dlatego kąt przewodzenia każdej diody wynosi „Phi” i kąt przewodzenia każdego z nich Tyrystor lub Tranzystor jest „Π - φ”.

Wymuszona komutacja i samokomutacja

Sytuację samokomutacji można zaobserwować w warunkach obciążenia wiodącego

Na wykresie można zauważyć, że „φ do π - φ”, S1 i S2 przewodzą, a po „π - φ”, D1, D2 przewodzą, w tym momencie spadek napięcia przewodzenia na D1 i D2 wynosi 1 wolt. Gdzie S1 i S2 mają do czynienia z ujemnym napięciem po „π - φ”, więc S1 i S2 wyłączają się. Dlatego w tym przypadku możliwa jest komutacja własna.

Fala falownika z pełnym mostkiem

Sytuację wymuszonej komutacji można zaobserwować w stanie obciążenia opóźnionego

Na wykresie możemy zauważyć, że „o do φ”, D1 i D2 przewodzą, a od π do φ, S1 i S2 przewodzą i są zwarte. Po „φ” D3 i D4 przewodzą tylko wtedy, gdy S1 i S2 są wyłączone, ale warunek ten można spełnić tylko wymuszając wyłączenie S1 i S2. Dlatego używamy pojęcia wymuszonego przełączanie .

Formuły

1). Kąt przewodzenia każdej diody wynosi Phi

2). Kąt przewodzenia każdego tyrystora wynosi π - φ .

3). Samokomutacja jest możliwa tylko w przypadku obciążenia wiodącego współczynnika mocy lub układu niedotłumionego w czasie wyłączenia obwodu t_do= φ / w_{0 .}Gdzie w0 jest częstotliwością podstawową.

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

5). ja₀(t) = ∑_{n = 1,3,5}^za[4 V_DC/ nπ l z_nl] Sin n w₀t + φ_n

6). V_01max= 4 V._dc/ Liczba Pi

7). ja_01max= 4 V._dc/ π Z₁

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

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

10). Fundamentalny współczynnik przemieszczenia fa_DF= cos Phi

11). Równanie prądu diody I_rea przebieg jest następujący

ja_{D01 (średnio)}= 1 / 2π [∫₀^Phija_{01 maks}Grzech (w₀t - φ₁)] dwt

ja_{D01 (skuteczna)}= [1 / 2π [∫₀^Phija₀₁^dwa_maxBez^dwa( w₀t - φ₁) dwt]]^1/2

Równanie prądu diody

12). Równanie prądu przełącznika lub tyrystora I._Ta przebieg jest następujący

ja_{T01 (średnio)}= 1 / 2π [∫_Phi^{Liczba Pi}ja_{01 maks}Grzech (w₀t - φ₁)] dwt

ja_{T01 (skuteczna)}= [1 / 2π [∫_Phi^{Liczba Pi}ja₀₁^dwa_maxBez^dwa( w₀t - φ₁) dwt]]^1/2

Tyrystorowy kształt fali

Zalety jednofazowego falownika z pełnym mostkiem

Oto zalety

• Brak wahań napięcia w obwodzie
• Nadaje się do wysokiego napięcia wejściowego
• Energooszczędne
• Bieżąca ocena urządzenia zasilające jest równy prądowi obciążenia.

Wady jednofazowego falownika z pełnym mostkiem

Poniżej przedstawiono wady

• Sprawność falownika mostkowego (95%) jest mniejsza niż połowa falownika mostkowego (99%).
• Straty są wysokie
• Wysoki poziom hałasu.

Zastosowania jednofazowego falownika z pełnym mostkiem

Poniżej przedstawiono aplikacje

• Ma zastosowanie w zastosowaniach, takich jak przykładowa fala prostokątna o niskiej i średniej mocy / quasi-prostokątna fala Napięcie
• Fala sinusoidalna, która jest zniekształcona, jest używana jako sygnał wejściowy w aplikacjach o dużej mocy
• Stosując szybkie urządzenia półprzewodnikowe mocy, zawartość harmonicznych na wyjściu może zostać zmniejszona o PWM techniki
• inne aplikacje, takie jak AC silnik zmienny , ogrzewanie urządzenie indukcyjne , czekaj zasilacz
• Falowniki słoneczne
• kompresory itp

A zatem, falownik jest urządzeniem elektrycznym który przekształca napięcie wejściowe DC na asymetryczne napięcie AC o standardowej wielkości i częstotliwości po stronie wyjściowej. W zależności od rodzaju obciążenia falownik jednofazowy dzieli się na 2 typy, takie jak falownik półmostkowy i falownik pełnomostowy. W tym artykule opisano falownik jednofazowy z pełnym mostkiem. Składa się z 4 tyrystorów i 4 diod, które razem działają jak przełączniki. W zależności od położenia przełącznika działa falownik mostkowy. Główną zaletą pełnego mostka nad półmostkiem jest to, że napięcie wyjściowe jest 2 razy większe od napięcia wejściowego, a moc wyjściowa 4 razy w porównaniu z falownikiem półmostkowym.