單相半橋逆變電路圖,工作原理詳解-KIA MOS管

單相半橋逆變電路

單相半橋逆變器的結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單，由 2 個(gè)晶閘管 T1 和 T2 和 2 個(gè)反饋二極管 D1、D2組成的半橋逆變電路。

每個(gè)二極管和每個(gè)晶閘管和三線直流電源反并聯(lián)，電源端提供平衡直流電壓。

下面為該半橋逆變器的基本配置，負(fù)載為RL負(fù)載。

在單相逆變器中，我們可以使用其他功率半導(dǎo)體開關(guān)器件，如IGBT、功率MOS關(guān)等，不一定說(shuō)一定是要晶閘管。

這里假設(shè)，每個(gè)晶閘管在其柵極信號(hào)存在期間導(dǎo)通，并在該信號(hào)移除時(shí)換向。晶閘管T1和晶閘管T2的門控信號(hào)分別為 ig1 和 ig2 。

負(fù)載RL連接在A點(diǎn)和B點(diǎn)之間。A點(diǎn)始終被視為相對(duì)于B點(diǎn)的+ve。如果電流沿著該方向流動(dòng)，假設(shè)電流為+ve，類似地，如果電流從B流向A，則電流被視為－ve。

由于感性負(fù)載，輸出電壓波形與R負(fù)載相似，然而，輸出電流波形于輸出電壓波形并不相似。

在RL負(fù)載輸出的情況下，電流 I0 是時(shí)間的指數(shù)函數(shù)，輸出電流滯后輸出電壓一個(gè)角度pin。

Φ = tan -1 (ωL/R)

單相電壓型半橋逆變電路

單相電壓型半橋逆變電路主要用于將直流電源轉(zhuǎn)換為交流電源。

電路組成部分

直流輸入電源：提供穩(wěn)定的直流電壓。

兩個(gè)全控型開關(guān)器件：如IGBTQ（絕緣柵雙極型晶體管）或MOSFET（金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管），用于控制電流的流向和開關(guān)狀態(tài)。

負(fù)載：逆變電路的輸出端所連接的電器設(shè)備。

電容器：在直流側(cè)可能需要串聯(lián)兩個(gè)電容器，以提供穩(wěn)定的直流電壓，并控制兩個(gè)電容器電壓的均衡（某些設(shè)計(jì)中可能不包含此元件）。

工作原理

開關(guān)狀態(tài)控制：通過(guò)控制兩個(gè)全控型開關(guān)器件的通斷，實(shí)現(xiàn)直流到交流的轉(zhuǎn)換。當(dāng)其中一個(gè)開關(guān)閉合時(shí)，直流電源的正極連接到交流負(fù)載上，同時(shí)負(fù)載上出現(xiàn)正向電壓；當(dāng)該開關(guān)斷開時(shí)，負(fù)載上出現(xiàn)反向電壓。兩個(gè)開關(guān)交替工作，使得負(fù)載上的電流和電壓形成類似正弦波的波形。

開關(guān)脈沖產(chǎn)生：當(dāng)有源開關(guān)閉合時(shí)，有源開關(guān)端的電壓為零，此時(shí)有源開關(guān)兩端的電流在有源開關(guān)上形成了一個(gè)陡峭的脈沖，被稱為開關(guān)脈沖。開關(guān)脈沖導(dǎo)致負(fù)載上的電流逐漸上升，同時(shí)負(fù)載的電壓也逐漸增加。

無(wú)源開關(guān)作用：當(dāng)有源開關(guān)斷開時(shí)，負(fù)載的電流開始通過(guò)無(wú)源開關(guān)（如二極管），此時(shí)負(fù)載上的電壓逐漸下降。由于無(wú)源開關(guān)的導(dǎo)通壓降低于有源開關(guān)，因此負(fù)載電壓下降的速度較快。

單相電壓型半橋逆變電路優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)

（1）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單：?jiǎn)蜗嚯妷盒桶霕蚰孀冸娐废噍^于其他類型的逆變電路，其結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，使用的器件相對(duì)較少。

（2）控制方便：通過(guò)控制有源開關(guān)（如功率MOSFET晶體管）和無(wú)源開關(guān)（如二極管）的通斷，可以方便地實(shí)現(xiàn)直流到交流的轉(zhuǎn)換。

缺點(diǎn)

（1）輸出電壓幅值限制：?jiǎn)蜗嚯妷盒桶霕蚰孀冸娐返妮敵鼋涣麟妷旱姆祪H為直流輸入電壓的一半（即Um=Ud/2，其中Ud為直流輸入電壓），這在一定程度上限制了其應(yīng)用范圍。電容器電壓均衡問(wèn)題：直流側(cè)需要兩個(gè)電容器串聯(lián)，工作時(shí)需要控制兩個(gè)電容器電壓的均衡，這增加了電路的復(fù)雜性和成本。

（2）變壓器利用率較低：由于半橋電路的特性，其變壓器的利用率相對(duì)較低，這可能導(dǎo)致能量的浪費(fèi)。

（3）帶感性負(fù)載能力差：?jiǎn)蜗嚯妷盒桶霕蚰孀冸娐吩趲Ц行载?fù)載時(shí)，可能表現(xiàn)出較差的性能，因?yàn)楦行载?fù)載會(huì)導(dǎo)致電流波形畸變，進(jìn)而影響輸出電壓的質(zhì)量。

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