Τι είναι ένας μετατροπέας πλήρους γέφυρας: Εργασία και εφαρμογή του

Ο μετατροπέας είναι μια ηλεκτρική συσκευή που μετατρέπει την τροφοδοσία DC σε συμμετρική τάση AC τυπικού μεγέθους και συχνότητας στην πλευρά εξόδου. Ονομάζεται επίσης ως Μετατροπέας DC σε AC . Μια ιδανική είσοδος και έξοδος μετατροπέα μπορεί να αναπαρασταθεί είτε σε ημιτονοειδείς όσο και μη ημιτονοειδείς κυματομορφές. Εάν η πηγή εισόδου στον μετατροπέα είναι πηγή τάσης, τότε ο μετατροπέας λέγεται ότι ονομάζεται μετατροπέας πηγής τάσης (VSI) και εάν η πηγή εισόδου στο μετατροπέα είναι πηγή ρεύματος, τότε ονομάζεται μετατροπέας πηγής ρεύματος (CSI) . Οι μετατροπείς ταξινομούνται σε 2 τύπους ανάλογα με τον τύπο φορτίου που χρησιμοποιείται, δηλαδή μονή φάση μετατροπείς και τριφασικούς μετατροπείς. Οι μονοφασικοί μετατροπείς ταξινομούνται περαιτέρω σε 2 τύπους μετατροπέα μισής γέφυρας και μετατροπέα πλήρους γέφυρας. Αυτό το άρθρο εξηγεί τη λεπτομερή κατασκευή και λειτουργία ενός μετατροπέα πλήρους γέφυρας.

Τι είναι ένας μονοφασικός μετατροπέας πλήρους γέφυρας;

Ορισμός: Ένας μονοφασικός μετατροπέας γεφυρών είναι μια συσκευή εναλλαγής που παράγει μια τάση εξόδου AC τετραγωνικού κύματος κατά την εφαρμογή της εισόδου DC ρυθμίζοντας τον διακόπτη ενεργοποίησης και απενεργοποίησης με βάση την κατάλληλη ακολουθία μεταγωγής, όπου η τάση εξόδου που παράγεται είναι της μορφής + Vdc , -Vdc, ή 0.

Ταξινόμηση των μετατροπέων

Οι μετατροπείς ταξινομούνται σε 5 τύπους

Σύμφωνα με τα χαρακτηριστικά εξόδου

• Μετατροπέας τετραγωνικών κυμάτων
• Ο μετατροπέας κυμάτων του
• Τροποποιημένος μετατροπέας ημιτονοειδών κυμάτων.

Σύμφωνα με την πηγή του μετατροπέα

• Τρέχων μετατροπέας πηγής
• Μετατροπέας πηγής τάσης

Ανάλογα με τον τύπο του φορτίου

Μονοφασικός μετατροπέας

• Μετατροπέας μισής γέφυρας
• Πλήρης μετατροπέας γεφυρών

Τριφασικοί μετατροπείς

• Λειτουργία 180 μοιρών
• Λειτουργία 120 μοιρών

Σύμφωνα με διαφορετική τεχνική PWM

• Απλός διαμόρφωση πλάτους παλμού (SPWM)
• Διαμόρφωση πολλαπλού πλάτους παλμού (MPWM)
• Διαμόρφωση ημιτονοειδούς πλάτους παλμού (SPWM)
• Τροποποιημένη ημιτονοειδής διαμόρφωση πλάτους παλμού (MSPWM)

Σύμφωνα με τον αριθμό των επιπέδων εξόδου.

• Κανονικοί μετατροπείς 2 επιπέδων
• Μετατροπέας πολλαπλών επιπέδων.

Κατασκευή

Η κατασκευή του μετατροπέα πλήρους γέφυρας είναι, αποτελείται από 4 ελικόπτερα όπου κάθε ελικόπτερο αποτελείται από ένα ζεύγος α τρανζίστορ ή έναν θυρίστορ και ένα δίοδος , ζεύγη συνδεδεμένα μεταξύ τους

• Τα T1 και D1 συνδέονται παράλληλα,
• Τα T4 και D2 συνδέονται παράλληλα,
• Τα T3 και D3 συνδέονται παράλληλα, και
• Τα T2 και D4 συνδέονται παράλληλα.

Ένα φορτίο V0 συνδέεται μεταξύ του ζεύγους ελικόπτερα στο 'AB' και οι ακραίοι ακροδέκτες των Τ1 και Τ4 συνδέονται με την πηγή τάσης VDC όπως φαίνεται παρακάτω.

Διάγραμμα κυκλώματος ενός μονοφασικού μετατροπέα γεφυρών

Ένα ισοδύναμο κύκλωμα μπορεί να αναπαρασταθεί με τη μορφή του διακόπτη όπως φαίνεται παρακάτω

Τρέχουσα εξίσωση διόδων

Εργασία μονοφασικού μετατροπέα πλήρους γέφυρας

Η λειτουργία μονοφασικής πλήρους γέφυρας με χρήση Φορτίο RLC Ο μετατροπέας μπορεί να εξηγηθεί χρησιμοποιώντας τα ακόλουθα σενάρια

Υπερβολική απόσβεση και απόσβεση

Από το γράφημα στο 0 έως το T / 2 εάν εφαρμόσουμε διέγερση DC στο φορτίο RLC. Το ρεύμα φορτίου εξόδου που λαμβάνεται είναι στην ημιτονοειδή κυματομορφή. Δεδομένου ότι το φορτίο RLC χρησιμοποιείται, η αντίδραση του φορτίου RLC αντιπροσωπεύεται σε 2 συνθήκες ως XL και XC

Κωδικός1: Εάν το XL> XC, λειτουργεί σαν καθυστέρηση φορτίου και λέγεται ότι ονομάζεται υπερσυμπιεσμένο σύστημα και

Όρος2: Εάν XL

Πλήρης φόρμα κύματος μετατροπέα Bridge

Γωνία αγωγιμότητας

Γωνία αγωγής κάθε διακόπτης και κάθε δίοδος μπορεί να προσδιοριστεί χρησιμοποιώντας τη κυματομορφή των V0 και I0.

Σε κατάσταση καθυστέρησης φόρτωσης

Περίπτωση 1: Από φ έως π, V0> 0 και I0> 0, στη συνέχεια, οι διακόπτες S1, S2 διεξάγονται
Περίπτωση 2: Από 0 έως φ, V0> 0 και I0<0 then diodes D1, D2 conducts
Περίπτωση 3: From π + φ to 2 π, V0<0 and I0 < 0 then switches S3, S4 conducts
Περίπτωση 4: Form π to π + φ, V0 0 then diodes D3, D4 conducts.

Σε κορυφαία κατάσταση φόρτωσης

Περίπτωση 1: Από 0 έως π - φ, V0> 0 και I0> 0, στη συνέχεια, οι διακόπτες S1, S2 διεξάγονται

Περίπτωση 2: From π – φ to π, V0 > 0 and I0<0 then diodes D1, D2 conducts

Περίπτωση 3: From π to 2 π – φ, V0<0 and I0 < 0 then switches S3, S4 conducts

Περίπτωση 4: Form 2 π – φ to 2 π, V0 0 then diodes D3, D4 conducts

Περίπτωση 5: Πριν από τη συμπεριφορά φ έως 0, D3 και D4.

Επομένως, η γωνία αγωγής κάθε δίοδος είναι “φ” και η γωνία αγωγής κάθε Θυριστόρ ή το Transistor είναι “π – φ”.

Αναγκαστική μετακίνηση και αυτομετακίνηση

Η κατάσταση αυτομετακίνησης μπορεί να παρατηρηθεί σε κορυφαία κατάσταση φόρτωσης

Από το γράφημα, μπορούμε να παρατηρήσουμε ότι 'φ έως π - φ', το S1 και το S2 είναι αγώγιμο και μετά το 'π - φ', τα D1, D2 διεξάγουν, σε αυτό το σημείο, η εμπρός πτώση τάσης στα D1 και D2 είναι 1 Volt. Όταν τα S1 και S2 αντιμετωπίζουν αρνητική τάση μετά το 'π - φ' και έτσι τα S1 και S2 απενεργοποιούνται. Ως εκ τούτου, η αυτομετατροπή είναι δυνατή σε αυτήν την περίπτωση.

Πλήρης φόρμα κύματος μετατροπέα Bridge

Η κατάσταση αναγκαστικής μετακίνησης μπορεί να παρατηρηθεί σε κατάσταση καθυστέρησης φορτίου

Από το γράφημα, μπορούμε να παρατηρήσουμε ότι «o έως φ», D1 και D2 είναι αγώγιμα, και από π έως φ, S1 και S2 είναι αγώγιμα και βραχυκυκλώνονται. Μετά τα 'φ' D3 και D4 συμπεριφέρονται μόνο εάν τα S1 και S2 είναι απενεργοποιημένα, αλλά αυτή η συνθήκη μπορεί να ικανοποιηθεί μόνο αναγκάζοντας τα S1 και S2 να απενεργοποιηθούν. Ως εκ τούτου, χρησιμοποιούμε την έννοια της αναγκαστικής εναλλαγή .

ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΟΙ τυποι

1). Η γωνία αγωγής κάθε δίοδος είναι φ

2). Η γωνία αγωγής κάθε Thyristor είναι π – φ .

3). Η αυτομετατροπή είναι δυνατή μόνο σε κορυφαίο φορτίο συντελεστή ισχύος ή σε σύστημα χαμηλής απόσβεσης στο χρόνο απενεργοποίησης κυκλώματος τ_ντο= φ / w_{0 .}Όπου το w0 είναι η θεμελιώδης συχνότητα.

4). Σειρά Fourier Β₀(t) = ∑_{n = 1,3,5}^α[4 V_DC/ nπ] Sin n w₀τ

5). Εγώ₀(t) = ∑_{n = 1,3,5}^α[4 V_DC/ nπ l z_νl] Sin n w₀t + φ_ν

6). Β_01max= 4 V_δγ/ π

7). Εγώ_01max= 4 V_δγ/ π Z₁

8). Mod Z_ν= Ρ^δύο+ (νν₀L - 1 / n β₀Γ) όπου n = 1,2,3,4… ..

9). φ_ν= έτσι^-1[( / Ρ]

10). Θεμελιώδης παράγοντας μετατόπισης φά_DF= συν φ

11). Τρέχουσα εξίσωση διόδων I_ρεκαι η κυματομορφή δίνεται ως εξής

Εγώ_{D01 (μέσος όρος)}= 1/2π [ ∫₀^φΕγώ_{01 μέγ}Σιν (β₀t – φ₁)] dwt

Εγώ_{D01 (rms)}= [ 1/2π [ ∫₀^φΕγώ₀₁^δύο_{Μέγιστη}Χωρίς^δύο(ε₀t – φ₁) dwt]]^1/2

Τρέχουσα εξίσωση διόδων

12). Διακόπτης ή τρέχουσα εξίσωση θυρίστορ I_Τκαι η κυματομορφή δίνεται ως εξής

Εγώ_{T01 (μέσος όρος)}= 1/2π [ ∫_φ^πΕγώ_{01 μέγ}Σιν (β₀t – φ₁)] dwt

Εγώ_{T01 (rms)}= [ 1/2π [ ∫_φ^πΕγώ₀₁^δύο_{Μέγιστη}Χωρίς^δύο(ε₀t – φ₁) dwt]]^1/2

Μορφή κύματος Thyristor

Πλεονεκτήματα ενός μονοφασικού μετατροπέα γεφυρών

Τα ακόλουθα είναι τα πλεονεκτήματα

• Απουσία διακύμανσης τάσης στο κύκλωμα
• Κατάλληλο για υψηλή τάση εισόδου
• Ενεργειακής απόδοσης
• Η τρέχουσα βαθμολογία του συσκευές ισχύος είναι ίσο με το ρεύμα φόρτωσης.

Μειονεκτήματα ενός μονοφασικού μετατροπέα πλήρους γέφυρας

Τα ακόλουθα είναι τα μειονεκτήματα

• Η απόδοση του μετατροπέα πλήρους γέφυρας (95%) είναι μικρότερη από το μισό μετατροπέα γέφυρας (99%).
• Οι απώλειες είναι υψηλές
• Υψηλός θόρυβος.

Εφαρμογές μονοφασικού μετατροπέα πλήρους γέφυρας

Τα παρακάτω είναι οι εφαρμογές

• Εφαρμόζεται σε εφαρμογές όπως χαμηλή και μεσαία ισχύ, π.χ. τετράγωνο κύμα / σχεδόν τετράγωνο κύμα Τάση
• Ένα ημιτονοειδές κύμα που παραμορφώνεται χρησιμοποιείται ως είσοδος σε εφαρμογές υψηλής ισχύος
• Χρησιμοποιώντας συσκευές ημιαγωγών υψηλής ταχύτητας, το αρμονικό περιεχόμενο στην έξοδο μπορεί να μειωθεί κατά PWM τεχνικές
• άλλες εφαρμογές όπως το AC μεταβλητός κινητήρας , θέρμανση επαγωγική συσκευή , αναμονή παροχή ηλεκτρικού ρεύματος
• Ηλιακοί μετατροπείς
• συμπιεστές, κ.λπ.

Ετσι, ένας μετατροπέας είναι μια ηλεκτρική συσκευή που μετατρέπει την τροφοδοσία DC σε ασύμμετρη τάση AC τυπικού μεγέθους και συχνότητας στην πλευρά εξόδου. Ανάλογα με τον τύπο φορτίου, ένας μονοφασικός μετατροπέας ταξινομείται σε 2 τύπους, όπως μετατροπέας μισής γέφυρας και μετατροπέας πλήρους γέφυρας. Αυτό το άρθρο εξηγεί τον μονοφασικό μετατροπέα γεφυρών. Αποτελείται από 4 θυρίστορ και 4 διόδους που λειτουργούν μαζί σαν διακόπτες. Ανάλογα με τις θέσεις του διακόπτη λειτουργεί ο μετατροπέας πλήρους γέφυρας. Το κύριο πλεονέκτημα της πλήρους γέφυρας έναντι της μισής γέφυρας είναι ότι η τάση εξόδου είναι 2 φορές τάση εισόδου και η ισχύς εξόδου είναι 4 φορές σε σύγκριση με το μετατροπέα μισής γέφυρας.