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單相半橋逆變電路工作過程
單相半橋逆變電路及有關(guān)信號波形如圖3-19所示。C1、C2是兩個(gè)容量很大且相等的電容,它們將電壓Ud分成相等的兩部分,使B點(diǎn)電壓為Ud/2,三極管VT1、VT2基極加有一對相反的脈沖信號,VD1、VD2為續(xù)流二極管,R、L代表感性負(fù)載(如電動機(jī)就為典型的感性負(fù)載,其繞組對交流電呈感性,相當(dāng)于電感L,繞組本身的直流電阻用R表示)。。
圖3-19單相半橋逆變電路及有關(guān)信號波形
電路工作過程如下。
在t1~t2期間,VT1基極脈沖信號Ub1為高電平,VT2的Ub2為低電平,VT1導(dǎo)通、VT2關(guān)斷,A點(diǎn)電壓為Ud,由于B點(diǎn)電壓為Ud/2,故R、L兩端的電壓Uo為Ud/2,VT1導(dǎo)通后有電流流過R、L,電流途徑是:Ud+→VT1→L、R→B點(diǎn)→C2→Ud-,因?yàn)長對變化電流的阻礙作用,流過R、L的電流I0將慢慢增大。
在t2~t3期間,VT1的Ubl為低電平,VT2的Ub2為高電平,VT1關(guān)斷,流過L的電流突然變小,L馬上產(chǎn)生左正右負(fù)的電動勢,該電動勢通過VD2形成電流回路,電流途徑是:L左正→R→C2→VD2→L右負(fù),該電流方向仍是由右往左,但電流隨L上的電動勢下降而減小,在t3時(shí)刻電流I0變?yōu)?。在t2~t3期間,由于L產(chǎn)生左正右負(fù)電動勢,A點(diǎn)電壓較B點(diǎn)電壓低,即R、L兩端的電壓Uo極性發(fā)生了改變,變?yōu)樽笳邑?fù),由于A點(diǎn)電壓很低,雖然VT2的Ub2為高電平,VT2仍無法導(dǎo)通。
在t3~t4期間,VT1基極脈沖信號Ub1仍為低電平,VT2的Ub2仍為高電平,由于此時(shí)L上的左正右負(fù)電動勢已消失,VT2開始導(dǎo)通,有電流流過R、L,電流途徑是:C2上正(C2相當(dāng)于一個(gè)大小為Ud/2的電源)→R→L→VT2→C2下負(fù),該電流與t1~t3期間的電流相反,由于L的阻礙作用,該電流慢慢增大。因?yàn)锽點(diǎn)電壓為Ud/2,A點(diǎn)電壓為0(忽略VT2導(dǎo)通壓降),故R、L兩端的電壓Uo大小為Ud/2,極性是左正右負(fù)。
在t4~t5期間,VT1的Ub1為高電平,VT2的Ub2為低電平,VT2關(guān)斷,流過L的電流突然變小,L馬上產(chǎn)生左負(fù)右正的電動勢,該電動勢通過VD1形成電流回路,電流途徑是:L右正→VD1→C1→R→L左負(fù),該電流方向由左往右,但電流隨L上電動勢下降而減小,在t5時(shí)刻電流I0變?yōu)?。在t4~t5期間,由于L產(chǎn)生左負(fù)右正電動勢,A點(diǎn)電壓較B點(diǎn)電壓高,即Uo極性仍是左負(fù)右正,另外因?yàn)锳點(diǎn)電壓很高,雖然VT1的Ub1為高電平,VT1仍無法導(dǎo)通。
t5時(shí)刻以后,電路重復(fù)上述工作過程。
半橋式逆變電路結(jié)構(gòu)簡單,但負(fù)載兩端得到的電壓較低(為直流電源電壓的一半),并且直流側(cè)需采用兩個(gè)電容器串聯(lián)來均壓。半橋式逆變電路常用在幾千瓦以下的小功率逆變設(shè)備中。
單相半橋型逆變電路原理
在直流側(cè)接有兩個(gè)相互串聯(lián)的足夠大的電容,兩個(gè)電容的聯(lián)結(jié)點(diǎn)是直流電源的中點(diǎn)。
半橋逆變電路有兩個(gè)橋臂,每個(gè)橋臂有一個(gè)可控器件和一個(gè)反并聯(lián)二極管組成。負(fù)載聯(lián)結(jié)在直流電源中點(diǎn)和兩個(gè)橋臂聯(lián)結(jié)點(diǎn)之間。設(shè)開關(guān)器件V1和V2柵極信號在一周期內(nèi)各半周正偏、半周反偏,兩者互補(bǔ)。當(dāng)負(fù)載為感性時(shí),工作波形如圖所示
t3時(shí)刻io降為零時(shí),VD2截止,V2開通,io開始反向并逐漸增大。
t4時(shí)刻給V2關(guān)斷信號,給V1開通信號,V2關(guān)斷,VD1先導(dǎo)通續(xù)流,t5時(shí)刻V1才開通。
V1或V2通時(shí),負(fù)載電流io和電壓uo同方向,直流側(cè)向負(fù)載提供能量VD1或VD2通時(shí),io和uo反向,負(fù)載電感中貯藏的能量向直流側(cè)反饋負(fù)載電感將其吸收的無功能量反饋回直流側(cè),反饋回的能量暫時(shí)儲存在直流側(cè)電容器中,直流側(cè)電容器起著緩沖這種無功能量的作用。
可控器件是不具有門極可關(guān)斷能力的晶閘管時(shí),須附加強(qiáng)迫換流電路才能正常工作。
半橋逆變電路特點(diǎn)
優(yōu)點(diǎn):簡單,使用器件少
缺點(diǎn):輸出交流電壓幅值Um僅為Ud/2,直流側(cè)需兩電容器串聯(lián),工作時(shí)要控制兩個(gè)電容器電壓均衡
半橋逆變電路常用于幾kW以下的小功率逆變電源