资料来源: Bazzi, 康涅狄格州大学电气工程系, 斯托斯, CT。
直流电源是单向的, 在一个方向上流动, 而交流电流交替方向的频率为50-60 赫兹。大多数常见的电子设备都是设计用于交流电源;因此, 输入直流电源必须倒置到 ac. 逆变器通过开关动作将直流电压转换为 ac, 在开关周期的输出端或负载侧反复翻转输入直流电源的极性。典型的电源逆变器需要稳定的直流电源输入, 然后使用机械或电磁开关反复切换。输出可以是方波、正弦波或正弦波的变化, 这取决于电路设计和用户需求。
本实验的目的是建立和分析直流/交流半桥逆变器的运行情况。半桥逆变器是一种最简单的直流/交流变流器形式, 但是 H 桥、三相、多电平逆变器的基石。本文对方波开关进行了简单的研究, 但正弦脉宽调制 (SPWM) 和其它调制和交换方案通常用于直流/交流逆变器。
逆变器由开关设备 (一、二、四、六或更多) 组成, 它们以转换直流输入电压的方式切换到 AC。交换机通常是 mosfet、igbt、中心或其他开关。
半桥逆变器提供的交流输出电压在/2 中的最大值为 v, 而全桥逆变器在中可实现最大的 v。半桥式逆变器需要两个与 DC 输入并联的电容器将输入分成两半, 每一个在V在/2 中以类似于电压分配器的方式, 而全桥没有这个要求。半桥整流器使用两个开关, 而全桥使用四开关。
许多先进的逆变器拓扑、交换方案和控制器存在于电力电子文献中, 但半桥是其中最基本的构造块。在半桥逆变器中, 使用两个相同电容的相同电容器将输入直流电源分成两半。然后, 当上逆变器开关打开时, 逆变器可以将输出与+ vdc/2 绑定在一起, 并在较低的逆变器开关打开时, 将vdc/2。两个开关不应该在同一时间, 和死的时间时, 都应该添加使用硬件或软件电路。
1. 切换源设置
2. 半桥逆变器
图 1: 半桥安装
这是预计从建设这个半桥逆变器, 输出电压波形是一个方波, 最大的Vdc/2 和最小的-Vdc/2, 某些死区会导致输出电压为零, 大约4%切换周期。
方波逆变器具有较高的总谐波失真, 在实际应用中很少使用, 但是, 它们是许多更先进的逆变器的构造块, 具有更好的开关方案, 如 SPWM, 可以提供更多的正弦输出电压.这不仅改善了谐波, 而且降低了输出电压中不需要的谐波的滤波要求, 除了基波谐波, 如50或60赫兹。
逆变器是非常常见的接口清洁能源, e, g, 太阳能光伏, 燃料电池, 风力涡轮机, 以及与能源存储系统, 如电池, 与电网。它们在间断电源 (UPS 系统)、具有清洁能源渗透的微网格系统以及混合和电力运输系统中至关重要。在变频器的主要应用之一是在电机驱动器, 可以通过调整逆变开关模式来提供马达控制, 以达到预期的速度和/或扭矩。
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