Inversor monofásico

Fuente: Ali Bazzi, Departamento de ingeniería eléctrica, Universidad de Connecticut, Storrs, CT.

Alimentación de CC es unidireccional y fluye en una dirección, mientras que AC corriente alterna direcciones a una frecuencia de 50-60 Hz. Dispositivos electrónicos más comunes están diseñados para funcionar en corriente alterna; por lo tanto debe invertirse una fuente DC de entrada a inversores AC. convertir voltaje de C.C. a la CA a través de la acción que repetidamente invierte la polaridad de la fuente de DC de entrada en el lado de salida o de carga por parte de un período de conmutación la conmutación. Un típico inversor requiere una entrada de energía DC estable, que luego se cambia repetidamente con interruptores mecánicos o electromagnéticos. La salida puede ser una onda cuadrada, sinusoidal o una variación de una onda senoidal, dependiendo del diseño de circuito y las necesidades del usuario.

El objetivo de este experimento es construir y analizar el funcionamiento de los inversores de medio puente de DC/AC. Inversores de medio puente son la forma más simple de inversores DC/AC, pero son los pilares para puente H trifásico y niveles múltiples inversores. Cuadrado-agite la conmutación es estudiada aquí por simplicidad, pero modulación de ancho de pulso sinusoidal (SPWM) y otra modulación y conmutación de sistemas se suelen utilizar en inversores DC/AC.

Los inversores consisten en dispositivos (uno, dos, cuatro, seis o más) que se cambian de manera que convierte un voltaje de entrada DC a AC de la conmutación. Los interruptores suelen ser MOSFETs, IGBTs, SCRs u otros.

El inversor de medio puente proporciona un voltaje de salida CA con un máximo de V_en2, mientras que el inversor de puente completo puede alcanzar un máximo de V_en. El inversor de medio puente requiere dos condensadores en paralelo con la entrada de C.C. a partir de la entrada en dos mitades, cada una en V_en2 de manera similar a un divisor de tensión, mientras que el puente completo no tiene este requisito. El medio puente rectificador utiliza dos interruptores, mientras que el puente completo utiliza cuatro interruptores.

Muchas avanzadas topologías de convertidor, cambio de planes y los controladores existen en la literatura de la electrónica de potencia, pero el medio puente es la más fundamental de la mayoría de ellos. En un inversor de medio puente, la fuente de DC de entrada se divide en dos mitades usando dos condensadores idénticos de capacidad igual. El inversor entonces puede atar la salida + V_dc2 cuando el interruptor del inversor de la parte superior y -V_dc2 cuando el interruptor inversor inferior está encendido. Ambos interruptores no deberían estar al mismo tiempo, y tiempo muerto cuando ambos son de debe agregar mediante circuitos de hardware o software.

1. instalación de fuente de conmutación

1. Establecer dos generadores de funciones con salidas como cuadrado-agita en proporción de 10 kHz frecuencia y 48% deber.
   1. Los generadores de función deben estar sincronizados para que sus señales de salida están 180° fuera de fase.
   2. El tiempo muerto de 2% se utiliza como 1% a cada lado de la salida de onda cuadrada. Tiempo muerto evita una condición a través de brotes donde los interruptores superiores e inferiores están llevando a cabo así un cortocircuito a la entrada de voltaje DC.
2. Prueba que salidas de los generadores de funciones como se esperaba, observando en la pantalla del osciloscopio.
   1. Capturar la pantalla de alcance.
3. Activar las salidas del generador de función apagado pero dejan los generadores propios.
4. Ajuste la fuente de alimentación a 15 V y dejar desconectado de cualquier circuito.
   1. Vuelta de una vez que se establece.

2. inversor de medio puente de

1. El inversor de medio puente se prueba con el MOSFET superiores e inferiores conectados independientemente.
2. Construir el circuito que se muestra en la Fig 1.
   1. Use la resistencia 51 Ω como la carga.
3. Conecte la entrada V_dc + 15V.
   1. Mantenga la fuente de alimentación.
4. Conecte una sonda regular entre alta (HO) y la tierra.
   1. Conecte una sonda diferencial a través de la carga a medir _{hacia fuera}.
      1. Asegúrese de que la escala de alcance es de 10 X y sonda escala 20 X.
      2. No te olvides de escala todas las medidas en consecuencia.
5. Conecte una salida del generador función a alto-en (HIN) que se utiliza para el control de conmutación de MOSFET superior.
   1. Conecte su tierra a la tierra común del circuito.
   2. Conecte el otro generador de funciones de salida a baja en (LIN) que se utiliza para el control de conmutación de MOSFET inferior.
6. Capturar las formas de onda y medir el pico del voltaje de salida y la frecuencia.
7. Apunte la corriente de entrada y las lecturas de voltaje en la fuente de alimentación.
8. Apagar la alimentación DC y desconectar el generador de funciones de salida del circuito.

Figura 1 : Configuración de medio puente

Se espera desde la construcción de este inversor de medio puente que la forma de onda del voltaje de salida es una onda cuadrada con un máximo de V_dc2 y un mínimo de -V_dc2 con algunos tiempos muertos causando la tensión de salida sea cero para alrededor del 4% de el período de conmutación.

Inversores de onda cuadrada alta distorsión armónica total (THD) y raramente se utilizan en aplicaciones reales, sin embargo, son los pilares de muchos inversores más avanzados con mejor cambiar esquemas, por ejemplo SPWM, que puede proporcionar una salida sinusoidal como más tensiones. Esto no sólo mejora el THD, pero también reduce los requerimientos de filtrado de armónicos no deseados en la tensión de salida excepto el armónico fundamental, por ejemplo, en 50 o 60 Hz.

Los inversores son muy comunes en interconexión de fuentes de energía limpias, e, g, energía solar fotovoltaica, pilas de combustible, turbinas de viento, así como con sistemas de almacenamiento de energía, por ejemplo, las baterías, con la red. Son esenciales en las fuentes de alimentación ininterrumpibles (sistemas UPS), en micro redes con penetración de energías limpias y en híbridos y sistemas de transporte eléctrico. Entre las principales aplicaciones de los inversores está en unidades de motor, donde se puede proporcionar control del motor ajustando el inversor patrones para lograr la velocidad deseada o esfuerzo de torsión de la conmutación.