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)載的電流開始通過無源開關(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)簡單：單相電壓型半橋逆變電路相較于其他類型的逆變電路，其結(jié)構(gòu)較為簡單，使用的器件相對較少。

（2）控制方便：通過控制有源開關(guān)（如功率MOSFET晶體管）和無源開關(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：單相電壓型半橋逆變電路的輸出交流電壓的幅值僅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較低，這可能導(dǎo)致能量的浪費(fèi)。

（3）帶感性負(fù)載能力差：單相電壓型半橋逆變電路在帶感性負(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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