Pretvarač je pretvarač snage koji pretvara izravnu snagu u izmjeničnu. Korištenjem ovog pretvarača možemo pretvoriti fiksni istosmjerni tok u promjenjivu izmjeničnu snagu koja je promjenjiva frekvencija i napon. Kao drugo, iz ovog pretvarača možemo mijenjati frekvenciju, tj. Moći ćemo generirati frekvencije 40Hz, 50Hz, 60Hz prema našem zahtjevu. Ako je istosmjerni ulaz izvor napona, pretvarač je poznat kao VSI (pretvarač napona). Pretvaračima su potrebna četiri sklopna uređaja, dok pretvaraču s polumostom trebaju dva sklopna uređaja. Pretvarači mostova su dvije vrste, polumostovi su pretvarač i pretvarač s punim mostom. Ovaj članak govori o pretvaraču s polumostovima.
Što je pretvarač s pola mosta?
Pretvarač je uređaj koji pretvara istosmjerni napon u izmjenični napon, a sastoji se od četiri sklopke, dok pretpostavljeni pretvarač zahtijeva dvije diode i dva prekidača koji su povezani paralelno. Dvije sklopke su komplementarne sklopke, što znači da kada je prva sklopka UKLJUČENA, druga će sklopka biti ISKLJUČENA Slično, kada je druga sklopka UKLJUČENA, prva će sklopka biti ISKLJUČENA.
Jednofazni mostovni pretvarač s otpornim opterećenjem
Shema sklopa jednofaznog polumostovog pretvarača s otpornim opterećenjem prikazana je na donjoj slici.
Pretvarač s pola mosta
Gdje je RL otporno opterećenje, Vs/ 2 je izvor napona, S1i Sdvasu dva prekidača, tj0je struja. Gdje je svaki prekidač spojen na diode D1i Ddvaparalelno. Na gornjoj slici prekidači S1i Sdvasu samo-komutirajući prekidači. Prekidač S1provodit će kad je napon pozitivan, a struja negativna, prekidač Sdvaprovodit će kad je napon negativan, a struja negativna. The dioda D1provodit će kad je napon pozitivan, a struja negativna, dioda Ddvaprovodit će kad je napon negativan, a struja pozitivna.
Slučaj 1 (kada je sklopka S1je ON i Sdvaje ISKLJUČENO): Kad je sklopka S1je UKLJUČENA od vremenskog razdoblja od 0 do T / 2, dioda D1i Ddvasu u obrnutom stanju pristranosti i Sdvaprekidač je ISKLJUČEN.
Primjena KVL-a (Kirchhoff-ov zakon o naponu)
Vs/ 2-V0= 0
Gdje je izlazni napon V0= Vs/dva
Gdje je izlazna struja i0= V0/ R = Vs/ 2r
U slučaju napajanja ili sklopne struje, struja iS1= i0 = Vs / 2R, tjS2= 0 i struja diode iD1= iD2= 0.
Slučaj 2 (kada je sklopka Sdvaje ON i S1je ISKLJUČENO) : Kad prekidač Sdvaje UKLJUČEN od vremenskog razdoblja T / 2 do T, dioda D1i Ddvasu u obrnutom stanju pristranosti i S1prekidač je ISKLJUČEN.
Primjena KVL-a (Kirchhoff-ov zakon o naponu)
Vs/ 2 + V0= 0
Gdje je izlazni napon V0= -Vs/dva
Gdje je izlazna struja i0= V0/ R = -Vs/ 2r
U slučaju napajanja ili sklopne struje, struja iS1= 0, tjS2= i0= -Vs/ 2R i struja diode iD1= iD2= 0.
Valni oblik izlaznog napona jednofaznog polumostovog pretvarača prikazan je na donjoj slici.
Valni oblik napona izlaznog napona pretvarača na pola mosta
Prosječna vrijednost izlaznog napona je
Dakle, valni oblik izlaznog napona iz osi pretvorbe vremena 'T' u os '' ωt 'prikazan je na donjoj slici
Pretvaranje vremenske osi valnog oblika izlaznog napona
Kad se pomnoži s nulom, bit će nula Kada se pomnoži s T / 2, bit će T / 2 = π Kada se pomnoži s T, bit će T = 2π Kada se pomnoži sa 3T / 2, bit će T / 2 = 3π i tako dalje. Na taj način ovu vremensku os možemo pretvoriti u os ωt.
Prosječna vrijednost izlaznog napona i izlazne struje je
V0 (prosječno)= 0
Ja0 (prosječno)= 0
RMS vrijednost izlaznog napona i izlazne struje je
V0 (RMS)= VS/dva
Ja0 (RMS)= V0 (RMS)/ R = VS/ 2r
Izlazni napon koji dobivamo u pretvaraču nije čisti sinusni val, tj. Kvadratni val. Izlazni napon s osnovnom komponentom prikazan je na donjoj slici.
Valni oblik izlaznog napona s osnovnom komponentom
Korištenje Fourierove serije
Gdje je Cn, doni bnjesu
bn= VS/ nᴨ (1-cosnᴨ)
Bn= 0 pri zamjeni parnih brojeva (n = 2,4,6 ... ..) i bn= 2Vs / nπ kod zamjene neparnih brojeva (n = 1,3,5 ……). Zamjena bn= 2Vs / nπ i an= 0 u Cndobit će Cn= 2Vs / nπ.
ϕn= tako-1(don/ bn) = 0
V01 ( ωt) = 2 VS/ ᴨ * (Bez ωt )
Zamjena V0 (prosječno)= 0 u dobit će
Jednadžba (1) se također može zapisati kao
V0 ( ωt) = 2 VS/ ᴨ * (Bez ωt ) + dva VS/ 3ᴨ * (Sin3 ωt ) + dva VS/ 5ᴨ * (Sin5 ωt ) + …… .. + ∞
V0 ( ωt) = V01 ( ωt) + V03 ( ωt) + V05 ( ωt)
Gornji izraz je izlazni napon koji se sastoji od osnovnog napona i neparnih harmonika. Postoje dvije metode za uklanjanje ovih harmoničnih komponenti: uporaba filtarskog kruga i tehnika modulacije širine impulsa.
Temeljni napon možemo zapisati kao
V01 ( ωt) = 2VS/ ᴨ * (Bez ωt )
Maksimalna vrijednost osnovnog napona
V01 (maksimum)= 2VS/ ᴨ
RMS vrijednost osnovnog napona je
V01 (RMS)= 2VS/ √2ᴨ = √2VS/ ᴨ
Temeljna komponenta efektivne izlazne struje je
Ja01 (RMS)= V01 (RMS)/ R
Moramo dobiti faktor izobličenja, faktor izobličenja označen je s g.
g = V01 (RMS)/ V0 (RMS) = efektivna vrijednost osnovnog napona / ukupna efektivna vrijednost izlaznog napona
Zamjenom V01 (RMS) i V0 (RMS) dobit će vrijednosti u g
g = 2√2 / ᴨ
Ukupno harmonijsko izobličenje izražava se kao
U izlaznom naponu ukupno harmonijsko izobličenje THD = 48,43%, ali prema IEEE, ukupno harmonijsko izobličenje treba biti 5%.
Temeljna izlazna snaga jednofaznog pretvarača mosta je
Str01= (V01 (efektivno))dva/ R = Idva01 (efektivno)R
Pomoću gornje formule možemo izračunati osnovnu izlaznu snagu.
Na taj način možemo izračunati različite parametre jednofaznog pretvarača s polumostovima.
Jednofazni pretvarač s pola mosta s R-L opterećenjem
Shema spoja opterećenja R-L prikazana je na donjoj slici.
Jednofazni pretvarač s pola mosta s R-L opterećenjem
Shema sklopa jednofaznog pretvarača s polu mostom s R-L opterećenjem sastoji se od dvije sklopke, dvije diode i napona. Opterećenje R-L povezano je između točke A i točke O, točka A se uvijek smatra pozitivnom, a točka O negativnom. Ako struja teče od točke A do O, tada će se struja smatrati pozitivnom, slično ako struja struje od točke do A tada će se struja smatrati negativnom.
U slučaju R-L opterećenja, izlazna struja bit će eksponencijalna funkcija vremena i zaostaje za izlaznim naponom za kut.
ϕ = tako-1( ω L / R)
Rad jednofaznog pretvarača s pola mosta s R-opterećenjem
Radna operacija temelji se na sljedećim vremenskim intervalima
(i) Interval I (0
Primjenom KVL-a na ovaj vremenski interval dobit ćete
Izlazni napon V0> 0 Izlazna struja teče u obrnutom smjeru, dakle, tj0<0 switch current iS1= 0 i struja diode iD1= -i0
(ii) Interval II (t1
Primjena KVL-a dobit će
Izlazni napon V0> 0 Izlazna struja teče u smjeru naprijed, dakle, tj0> 0 preklopna struja iS1= i0i diodna struja iD1= 0
(iii) Interval III (T / 2
Primjena KVL-a dobit će
Izlazni napon V0<0 The output current flows in the forward direction, therefore, i0> 0 preklopna struja iS1= 0 i struja diode iD1= 0
(iv) Interval IV (t2
Primjena KVL-a dobit će
Izlazni napon V0<0 The output current flows in the opposite/reverse direction therefore i0<0 switch current iS1= 0 i struja diode iD1= 0
Načini rada pretvarača s pola mosta
Sažetak vremenskih intervala prikazan je u donjoj tablici
S.NO | Vremenski interval | Provođenje uređaja | Izlazni napon (V0 ) | Izlaz Trenutno ( Ja0 ) | Preklopna struja (iS1 ) | Prekidačka dioda (tjD1 ) |
1 | 0 | D1 | V0> 0 | Ja0<0 | 0 | - Ja0 |
dva | t1 | S1 | V0> 0 | Ja0> 0 | Ja0 | 0 |
3 | T / 2 | Ddva | V0<0 | Ja0> 0 | 0 | 0 |
4 | tdva | Sdva | V0<0 | Ja0<0 | 0 | 0 |
Valni oblik izlaznog napona jednofaznog pretvarača s polumostom s RL opterećenjem prikazan je na donjoj slici.
Valni oblik izlaznog napona jednofaznog pretvarača s pola mosta s R-L opterećenjem
Pretvarač s pola mosta protiv pretvarača s punim mostom
Razlika između pretvarača s pola mosta i pretvarača s punim mostom prikazana je u donjoj tablici.
S.NO | Pretvarač s pola mosta | Pretvarač punog mosta |
1 | Učinkovitost je visoka kod pretvarača s pola mosta | U pretvaraču s punim mostomtakođer,učinkovitost je velika |
dva | U pretpostavljenom pretvaraču napona izlazni napon su kvadratni, kvazi kvadratni ili PWM | U pretvaraču punog mosta valni oblici izlaznog napona su kvadratni, kvazi kvadratni ili PWM |
3 | Vršni napon u pretpostavljenom pretvaraču pola je napona istosmjernog napajanja | Vršni napon u pretvaraču s punim mostom jednak je istosmjernom naponu napajanja |
4 | Polumostovni pretvarač sadrži dva prekidača | Pretvarač s punim mostom sadrži četiri sklopke |
5 | Izlazni napon je E0= EDC/dva | Izlazni napon je E0= EDC |
6 | Osnovni izlazni napon je E1= 0,45 EDC | Osnovni izlazni napon je E1= 0,9 EDC |
7 | Ova vrsta pretvarača generira bipolarne napone | Ova vrsta pretvarača generira monopolarni napon |
Prednosti
Prednosti jednofaznog pretvarača s polumostovima su
- Krug je jednostavan
- Trošak je nizak
Mane
Nedostaci jednofaznog pretvarača polumosta su
- TUF (faktor korištenja transformatora) je nizak
- Učinkovitost je niska
Dakle, ovdje se radi o svemu pregled polumostovnog pretvarača , raspravlja se o razlici između polumostovog pretvarača i pretvarača s punim mostom, prednostima, nedostacima, jednofaznom polumostovnom pretvaraču s otpornim opterećenjem. Evo pitanja za vas, koje su primjene pretvarača s polumostovima?