Ano ang Half Bridge Inverter: Circuit Diagram at Paggawa Nito

Ang inverter ay isang power electronic converter na nagko-convert ng direktang lakas sa alternating power. Sa pamamagitan ng paggamit ng aparatong inverter na ito, maaari nating mai-convert ang naayos na dc sa variable ac power na bilang variable variable at boltahe. Pangalawa mula sa inverter na ito, maaari nating ibahin ang dalas ng ibig sabihin maaari naming mabuo ang mga frequency na 40HZ, 50HZ, 60HZ ayon sa aming kinakailangan. Kung ang input ng dc ay isang mapagkukunan ng boltahe kung gayon ang inverter ay kilala bilang VSI (Voltage Source Inverter). Ang mga inverters ay nangangailangan ng apat na switching device samantalang ang half-bridge inverter ay nangangailangan ng dalawang switching device. Ang mga inverters ng tulay ay may dalawang uri sila ay kalahating-tulay inverter at full-bridge inverter. Tinalakay sa artikulong ito ang inverter na kalahating tulay.

Ano ang Half-Bridge Inverter?

Ang inverter ay isang aparato na nagko-convert ng isang boltahe ng DC sa boltahe ng ac at binubuo ito ng apat na switch habang ang kalahating tulay na inverter ay nangangailangan ng dalawang mga diode at dalawang mga switch na konektado sa anti-parallel. Ang dalawang switch ay komplimentaryong switch na nangangahulugang kapag ang unang switch ay ON ang pangalawang switch ay OFF na Katulad din, kapag ang pangalawang switch ay ON ang unang switch ay OFF.

Single Phase Half Bridge Inverter na may Resistive Load

Ang circuit diagram ng isang solong yugto na inverter na kalahating tulay na may resistive load ay ipinapakita sa figure sa ibaba.

Half Bridge Inverter

Kung saan ang RL ay ang resistive load, V_s/ 2 ang pinagmulan ng boltahe, S₁at S_dalawaay ang dalawang switch, i₀ay ang kasalukuyang. Kung saan ang bawat switch ay konektado sa mga diode D₁at D_dalawakahilera Sa figure sa itaas, ang mga switch S₁at S_dalawaay ang mga self-commutating switch. Ang switch S₁ay magsasagawa kapag ang boltahe ay positibo at ang kasalukuyang negatibo, lumipat ng S_dalawaay magsasagawa kapag ang boltahe ay negatibo, at ang kasalukuyang negatibo. Ang diode D₁ay magsasagawa kapag ang boltahe ay positibo at ang kasalukuyang negatibo, diode D_dalawaay magsasagawa kapag ang boltahe ay negatibo, at ang kasalukuyang positibo.

Kaso 1 (kapag lumipat ng S₁ON at S_dalawaNAKA-OFF): Kapag lumipat S₁NAKA-ON mula sa isang tagal ng panahon na 0 hanggang T / 2, ang diode D₁at D_dalawanasa reverse bias condition at S_dalawaang OFF ay OFF.

Paglalapat ng KVL (Batas sa Boltahe ni Kirchhoff)

V_s/ 2-V₀= 0

Kung saan ang boltahe ng output V₀= V_s/dalawa

Kung saan ang kasalukuyang output i₀= V₀/ R = V_s/ 2r

Sa kaso ng kasalukuyang supply o switch kasalukuyang, ang kasalukuyang i_S1= i0 = Vs / 2R, i_S2= 0 at ang kasalukuyang diode i_D1= ako_D2= 0.

Kaso 2 (kapag lumipat ng S_dalawaON at S₁ay OFF) : Kapag lumipat ng S_dalawaNAKA-ON mula sa isang tagal ng panahon na T / 2 hanggang T, ang diode D₁at D_dalawanasa reverse bias condition at S₁ang OFF ay OFF.

Paglalapat ng KVL (Batas sa Boltahe ni Kirchhoff)

V_s/ 2 + V₀= 0

Kung saan ang boltahe ng output V₀= -V_s/dalawa

Kung saan ang kasalukuyang output i₀= V₀/ R = -V_s/ 2r

Sa kaso ng kasalukuyang supply o switch kasalukuyang, ang kasalukuyang i_S1= 0, i_S2= ako₀= -V_s/ 2R at ang kasalukuyang diode i_D1= ako_D2= 0.

Ang solong-yugto na kalahating tulay na inverter na output boltahe ng alon ay ipinapakita sa figure sa ibaba.

Half Bridge Inverter Output Voltage Waveform

Ang average na halaga ng boltahe ng output ay

Kaya't ang output voltage waveform mula sa pag-convert ng oras na 'T' hanggang sa '' ωt 'axis ay ipinapakita sa figure sa ibaba

Pag-convert ng Oras ng Axis ng Output Voltage Waveform

Kapag pinarami ng zero, magiging zero Kapag pinarami ng T / 2, magiging T / 2 = π Kapag pinarami ng T, magiging T = 2π Kapag pinarami ng 3T / 2, magiging T / 2 = 3π at iba pa. Sa ganitong paraan, maaari naming mai-convert ang axis ng oras sa axis na 'ωt'.

Ang average na halaga ng output boltahe at kasalukuyang output ay

V_{0 (avg)}= 0

Ako_{0 (avg)}= 0

Ang halaga ng RMS ng boltahe ng output at kasalukuyang output ay

V_{0 (RMS)}= V_S/dalawa

Ako_{0 (RMS)}= V_{0 (RMS)}/ R = V_S/ 2r

Ang boltahe ng output na nakukuha natin sa isang inverter ay hindi purong sinewave ibig sabihin ay isang square wave. Ang boltahe ng output na may pangunahing sangkap ay ipinapakita sa figure sa ibaba.

Output Boltahe Waveform na may Pangunahing Bahagi

Gamit ang serye ng Fourier

Kung saan C_n, sa_nat b_nay

b_n= V_S/ nᴨ (1-cosnᴨ)

Ang b_n= 0 kapag pinapalitan ang pantay na mga numero (n = 2,4,6… ..) at b_n= 2Vs / nπ kapag pinapalitan ang mga kakaibang numero (n = 1,3,5 ……). Kapalit b_n= 2Vs / nπ at a_n= 0 sa C_nkukuha ng C_n= 2Vs / nπ.

φ_n= ganun^-1(sa_n/ b_n) = 0

V_{01 ( )t)} = 2 V_S/ ᴨ * (Nang walang ωt )

Kapalit V_{0 (avg)}= 0 sa makukuha

Ang equation (1) ay maaari ding isulat bilang

V_{0 ( )t)} = 2 V_S/ ᴨ * (Nang walang ωt ) + dalawa V_S/ 3ᴨ * (Kasalanan3 ωt ) + dalawa V_S/ 5ᴨ * (Kasalanan5 ωt ) + …… .. + ∞

V_{0 ( )t)} = V_{01 ( )t)} + V_{03 ( )t)} + V_{05 ( )t)}

Ang expression sa itaas ay ang output boltahe na binubuo ng pangunahing boltahe at kakaibang mga harmonika. Mayroong dalawang pamamaraan upang alisin ang mga sangkap na magkatugma ang mga ito: upang magamit ang filter circuit at upang magamit ang diskarteng modulate ng lapad ng pulso.

Ang pangunahing boltahe ay maaaring nakasulat bilang

V_{01 ( )t)} = 2V_S/ ᴨ * (Nang walang ωt )

Ang maximum na halaga ng pangunahing boltahe

V_{01 (max)}= 2V_S/ ᴨ

Ang halaga ng RMS ng pangunahing boltahe ay

V_{01 (RMS)}= 2V_S/ √2ᴨ = √2V_S/ ᴨ

Ang pangunahing sangkap ng kasalukuyang output ng RMS ay

Ako_{01 (RMS)}= V_{01 (RMS)}/ R

Kailangan nating makuha ang kadahilanan ng pagbaluktot, ang kadahilanan ng pagbaluktot ay tinukoy ng g.

g = V_{01 (RMS)}/ V_{0 (RMS)} = halaga ng rms ng pangunahing boltahe / kabuuang halaga ng RMS ng boltahe ng output

Sa pamamagitan ng pagpapalit ng V_{01 (RMS)} at V_{0 (RMS)} mga halaga sa g ay makakakuha

g = 2√2 / ᴨ

Ang kabuuan maharmonya pagbaluktot ay ipinahayag bilang

Sa boltahe ng output ang kabuuang pagbaluktot ng maharmonya THD = 48.43%, ngunit ayon sa bawat IEEE, ang kabuuang pagbaluktot ng maharmonya ay dapat na 5%.

Ang pangunahing output ng lakas ng inverter na tulay na iisang yugto ay

P₀₁= (V_{01 (rms)})^dalawa/ R = ako^dalawa_{01 (rms)}R

Sa pamamagitan ng paggamit ng pormula sa itaas maaari nating kalkulahin ang pangunahing output ng lakas.

Sa ganitong paraan, maaari nating kalkulahin ang iba't ibang mga parameter ng solong-phase inverter na kalahating tulay.

Single Phase Half Bridge Inverter na may R-L Load

Ang circuit diagram ng R-L load ay ipinapakita sa figure sa ibaba.

Single Phase Half Bridge Inverter na may R-L Load

Ang circuit diagram ng single-phase half-bridge inverter na may R-L load ay binubuo ng dalawang switch, dalawang diode, at supply ng boltahe. Ang R-L load ay konektado sa pagitan ng A point at O ​​point, point A ay palaging isinasaalang-alang bilang positibo at point O isinasaalang-alang bilang negatibo. Kung ang kasalukuyang daloy mula sa punto A hanggang O kung gayon ang kasalukuyang ay isasaalang-alang bilang positibo, katulad kung ang kasalukuyang daloy mula sa punto patungong A kung gayon ang kasalukuyang ay isasaalang-alang bilang negatibo.

Sa kaso ng R-L Load, ang kasalukuyang output ay magiging isang exponential function sa oras at pinapagod ang output boltahe ng isang anggulo.

= kaya^-1( ω L / R)

Pagpapatakbo ng Single Phase Half Bridge Inverter na may R- Load

Ang pagpapatakbo ng pagpapatakbo ay batay sa mga sumusunod na agwat ng oras

(i) Agwat I (0 Sa tagal na ito, ang parehong mga switch ay OFF at ang diode D2 ay nasa reverse bias na kondisyon. Sa agwat na ito, ang inductor ay naglalabas ng enerhiya nito sa pamamagitan ng diode D1, at ang kasalukuyang output ay bumababa nang exponentially mula sa negatibong max na halaga (-Smax) hanggang sa zero.

Sa pamamagitan ng paglalapat ng KVL sa agwat ng oras na ito ay makakakuha

Ang output boltahe V₀> 0 Ang kasalukuyang output ay dumadaloy sa pabalik na direksyon, samakatuwid, i₀<0 switch current i_S1= 0 at kasalukuyang pag-diode i_D1= -0

(ii) Agwat II (t1 Sa tagal na ito, ang switch S₁at S_dalawaay sarado at ang S2 ay OFF at ang parehong mga diode ay nasa reverse bias na kondisyon. Sa agwat na ito, ang inductor ay nagsisimulang mag-imbak ng enerhiya, at ang kasalukuyang output ay tumataas mula sa zero hanggang sa positibong max na halaga (Imax).

Makukuha ang paglalapat ng KVL

Ang output boltahe V₀> 0 Ang kasalukuyang output ay dumadaloy sa pasulong na direksyon, samakatuwid, i₀> 0 switch kasalukuyang i_S1= ako₀at kasalukuyang diode i_D1= 0

(iii) Agwat III (T / 2 Sa tagal na ito, kapwa ang switch S₁at S_dalawanaka-OFF at ang diode D₁ay nasa reverse bias at D_dalawaay sa pagpapasa ng bias ay nasa baligtad na kundisyon ng bias. Sa agwat na ito, inilalabas ng inductor ang enerhiya nito sa pamamagitan ng diode D_dalawa. Ang kasalukuyang output ay bumababa nang exponentially mula sa positibong max na halaga (I_max) sa zero.

Makukuha ang paglalapat ng KVL

Ang output boltahe V₀<0 The output current flows in the forward direction, therefore, i₀> 0 switch kasalukuyang i_S1= 0 at kasalukuyang pag-diode i_D1= 0

(iv) Interval IV (t2 Sa tagal na ito, ang switch S₁ay OFF at S_dalawasarado at ang mga diode D₁at D_dalawanasa reverse bias. Sa agwat na ito, ang inductor ay sisingilin sa negatibong halaga ng max (-ako_max) sa zero.

Makukuha ang paglalapat ng KVL

Ang output boltahe V₀<0 The output current flows in the opposite/reverse direction therefore i₀<0 switch current i_S1= 0 at kasalukuyang pag-diode i_D1= 0

Mga Mode ng Pagpapatakbo ng Half Bridge Inverter

Ang pagbubuod ng mga agwat ng oras ay ipinapakita sa isang talahanayan sa ibaba

S.NO	Pagitan ng Oras	Pag-uugali ng Device	Output Boltahe (V0 )	Paglabas Kasalukuyang ( Ako0 )	Lumipat Kasalukuyang (iS1 )	Switch Diode (iD1 )
1	01	D1	V0> 0	Ako0<0	0	- ako0
dalawa	t1	S1	V0> 0	Ako0> 0	Ako0	0
3	T / 2dalawa	Ddalawa	V0<0	Ako0> 0	0	0
4	tdalawa	Sdalawa	V0<0	Ako0<0	0	0

Ang output boltahe ng alon ng isang solong-phase na inverter na kalahating tulay na may pag-load ng RL ay ipinapakita sa figure sa ibaba.

Output Boltahe Waveform ng Single Phase Half Bridge Inverter na may R-L load

Half Bridge Inverter Vs Buong Bridge Inverter

Ang pagkakaiba sa pagitan ng inverter ng kalahating tulay at inverter ng buong tulay ay ipinapakita sa talahanayan sa ibaba.

S.NO	Half Bridge Inverter “arduino pro mini vs uno ”	Buong Bridge Inverter
1	Ang kahusayan ay mataas sa kalahating tulay na inverter	Sa full-bridge inverterdin,ang kahusayan ay mataas
dalawa	Sa kalahating tulay na inverter ang mga output boltahe na output ay parisukat, quasi square o PWM	Sa full-bridge inverter ang mga output voltage waveform ay parisukat, quasi square o PWM
3	Ang rurok na boltahe sa inverter na kalahating tulay ay kalahati ng boltahe ng suplay ng DC	Ang boltahe ng rurok sa inverter ng buong tulay ay kapareho ng boltahe ng suplay ng DC
4	Naglalaman ang inverter ng kalahating tulay ng dalawang switch	Naglalaman ang inverter ng buong tulay ng apat na switch
5	Ang boltahe ng output ay E0= EDC/dalawa	Ang boltahe ng output ay E0= EDC
6	Ang pangunahing boltahe ng output ay E1= 0.45 EDC	Ang pangunahing boltahe ng output ay E1= 0.9 EDC
7	Ang ganitong uri ng inverter ay bumubuo ng mga boltahe ng bipolar	Ang ganitong uri ng inverter ay bumubuo ng mga monopolar voltages

Mga kalamangan

Ang mga kalamangan ng single-phase half-bridge inverter ay

• Ang circuit ay simple
• Mababa ang gastos

Mga Dehado

Ang mga kawalan ng solong-phase na inverter na kalahating tulay ay

• Ang TUF (Transformer Utilization Factor) ay mababa
• Mabisa ang kahusayan

Kaya, ito ay tungkol sa lahat isang pangkalahatang ideya ng kalahating tulay na inverter , ang pagkakaiba sa pagitan ng inverter ng kalahating tulay at inverter ng buong tulay, mga pakinabang, kawalan, solong phase inverter na tulay na may resistive load ay tinalakay. Narito ang isang katanungan para sa iyo, ano ang mga application ng half-bridge inverter?