- Инвертор с половин мост
- Пълен мостов инвертор
- Симулация на полумостов инвертор в MATLAB
- Генератор на импулсни порти
- Изходна форма на вълната за полумостов инвертор
- Симулация на пълен мостов инвертор в MATLAB
- Форма на изходна вълна за пълен мостов инвертор
Захранването с променлив ток (AC) се използва за почти всички жилищни, търговски и промишлени нужди. Но най-големият проблем с AC е, че той не може да се съхранява за бъдеща употреба. Така AC се преобразува в DC и след това DC се съхранява в батерии и ултракондензатори. И сега, когато е необходим променлив ток, DC отново се преобразува в променлив ток, за да работи уреди, базирани на променлив ток. Така че устройството, което преобразува постояннотока в променлив ток, се нарича инвертор.
За еднофазни приложения се използва еднофазен инвертор. Има главно два типа еднофазни инвертори: полумостов инвертор и пълен мостов инвертор. Тук ще проучим как могат да бъдат изградени тези инвертори и ще симулираме веригите в MATLAB.
Инвертор с половин мост
Този тип инвертор изисква два превключвателя на силовата електроника (MOSFET). MOSFET или IGBT се използва за превключване. Схемата на полумостовия инвертор е показана на фигурата по-долу.
Както е показано на схемата, входното постояннотоково напрежение е Vdc = 100 V. Този източник е разделен на две равни части. Сега импулсите на порта се дават на MOSFET, както е показано на фигурата по-долу.
Според изходната честота се определя времето за включване и времето за изключване на MOSFET и се генерират импулси на затвора Нуждаем се от 50Hz променливотоково захранване, така че периодът от време на един цикъл (0 <t <2π) е 20msec. Както е показано на диаграмата, MOSFET-1 се задейства за първата половина на цикъла (0 <t <π) и през този период от време MOSFET-2 не се задейства. В този период от време, токът ще тече в посока на стрелката, както е показано на фигурата по-долу, и полуцикълът на AC изхода е завършен. Токът от товара е отдясно наляво и напрежението на товара е равно на + Vdc / 2.
Във втория полуцикъл (π <t <2π), MOSFET-2 се задейства и източникът на по-ниско напрежение е свързан с товара. Токът от товара е отляво надясно и напрежението на товара е равно на -Vdc / 2. В този период от време токът ще тече, както е показано на фигурата, а другият половин цикъл на AC изхода е завършен.
Пълен мостов инвертор
При този тип инвертор се използват четири превключвателя. Основната разлика между полумоста и инвертора с пълен мост е максималната стойност на изходното напрежение. В полумостовия инвертор пиковото напрежение е половината от постояннотоковото захранващо напрежение. В пълния мостов инвертор пиковото напрежение е същото като постояннотоковото захранващо напрежение. В електрическата схема на пълен мостов инвертор е, както е показано по-долу фигура.
Импулсът на портата за MOSFET 1 и 2 е еднакъв. И двата превключвателя работят едновременно. По същия начин MOSFET 3 и 4 имат еднакви импулси на портата и работят едновременно. Но MOSFET 1 и 4 (вертикално рамо) никога не работят едновременно. Ако това се случи, тогава източникът на постояннотоково напрежение ще бъде късо съединен.
За горния половин цикъл (0 <t <π) се задействат MOSFET 1 и 2 и токът ще тече, както е показано на фигурата по-долу. В този период от време токът тече от ляво на дясно.
За по-нисък половин цикъл (π <t <2π), MOSFET 3 и 4 се задействат и токът ще тече, както е показано на фигурата. В този период от време токът протича отдясно наляво. Напрежението на върховото натоварване е същото като DC захранващото напрежение Vdc и в двата случая.
Симулация на полумостов инвертор в MATLAB
За симулация добавете елементи във файл на модел от библиотеката на Simulink.
1) 2 DC източника - 50V всеки
2) 2 MOSFET
3) Резистивен товар
4) Импулсен генератор
5) НЕ порта
6) Powergui
7) Измерване на напрежението
8) ГОТО и ОТ
Свържете всички компоненти съгласно схемата. Екранната снимка на файла на модела Half Bridge Inverter е показана на изображението по-долу.
Импулсът на портата 1 и импулсът на вратата са импулси на портата за MOSFET1 и MOSFET2, който се генерира от веригата на генератор на порта. Импулсът на портата се генерира от ИМПУЛСЕН ГЕНЕРАТОР. В този случай MOSFET1 и MOSFET2 не могат да бъдат задействани едновременно. Ако това се случи, тогава източникът на напрежение ще бъде късо съединен. Когато MOSFET1 е затворен, MOSFET2 ще бъде отворен по това време, а когато MOSFET2 е затворен, MOSFET1 е отворен по това време. Така че, ако генерираме импулс на порта за който и да е MOSFET, тогава можем да превключваме този импулс и да използваме за други MOSFET.
Генератор на импулсни порти
Горното изображение показва параметъра за импулсен генераторен блок в MATLAB. В периода е 2e-3 средства 20 мсек. Ако имате нужда от честота на изхода 60Hz, периодът ще бъде 16,67 msec. На пулса ширина е по отношение на процента на период от време. Това означава, че импулсът на порта се генерира само за тази област. В този случай ние задаваме това на 50%, което означава, че се генерира 50% период импулс на портата и 50% период импулс на порта не се генерира. В забавянето фаза се задава 0 сек, означава, че ние не се отказваме всяко забавяне на пулса на порта. Ако има някакво фазово забавяне, това означава, че импулсът на затвора ще се генерира след това време. Например, ако фазовото забавяне е 1e-3, тогава импулсът на портата ще се генерира след 10msec.
По този начин можем да генерираме импулса на портата за MOSFET1 и сега ще превключим този импулс на портата и ще го използваме за MOSFET2. При симулация ще използваме логически NOT gate. Вратата NOT обратна на изхода означава, че ще преобразува 1 в 0 и 0 в 1. Ето как можем точно да получим противоположния импулс на вратата, така че източникът на постоянен ток никога да не бъде късо съединен.
На практика не можем да използваме 50% широчина на импулса. MOSFET или всеки електрически превключвател на захранването отнема малко време за изключване. За да се избегне късо съединение на източника, широчината на импулса се задава около 45%, за да се позволи времето за изключване на MOSFET. Този период от време е известен като Мъртво време. Но за целите на симулацията можем да използваме 50% широчина на импулса.
Изходна форма на вълната за полумостов инвертор
Тази екранна снимка е за изходното напрежение на товара. На това изображение можем да видим, че пиковата стойност на напрежението на товара е 50V, което е половината от захранването с постоянен ток, а честотата е 50Hz. За завършване на един цикъл необходимото време е 20 msec.
Симулация на пълен мостов инвертор в MATLAB
Ако получите изход на полумостовия инвертор, тогава е лесно да приложите пълния мостов инвертор, защото повечето неща остават същите. При пълен мостов инвертор също се нуждаем от два импулса на порта, което е същото като полумостовия инвертор. Един импулс на порта е за MOSFET 1 и 2, а обратният на този импулс на порта е за MOSFET 3 и 4.
Необходими елементи
1) 4 - MOSFET
2) 1 DC източник
3) Резистивен товар
4) Измерване на напрежението
5) Импулсен генератор
6) ГОТО и ОТ
7) powergui
Свържете всички компоненти, както е показано на екрана по-долу.
Форма на изходна вълна за пълен мостов инвертор
Тази екранна снимка е за изходно напрежение през товара. Тук можем да видим, че пиковата стойност на напрежението на товара е равна на постояннотоковото напрежение, което е 100V.
Можете да проверите пълната разходка през Видео за това как да изградите и симулирате Half Bridge и Full Bridge Inverter в MATLAB по-долу.