JoVE Science Education

Electrical Engineering

You have full access to this content through

Nanyang Technological University
English

מהפך חד פאזי

Overview

מקור: עלי באזי, המחלקה להנדסת חשמל, אוניברסיטת קונטיקט, סטורים, CT.

עוצמת DC היא חד-כיוונית וזורמת בכיוון אחד, בעוד שזרם AC מחליף כיוונים בתדר של 50-60 הרץ. רוב המכשירים האלקטרוניים הנפוצים מתוכננים להיגמר כוח AC; לכן יש להפוך מקור DC קלט ל- AC. ממירים ממירים מתח DC ל- AC באמצעות פעולת מיתוג שהופכת שוב ושוב את הקוטביות של מקור DC הקלט בצד היציאה או הטעינה עבור חלק מתקופת מיתוג. מהפך הספק טיפוסי דורש קלט כוח DC יציב, אשר לאחר מכן מופעל שוב ושוב באמצעות מתגים מכניים או אלקטרומגנטיים. הפלט יכול להיות גל מרובע, גל סינוס או וריאציה של גל סינוס, בהתאם לעיצוב המעגלים ולצרכי המשתמש.

מטרת הניסוי הזה היא לבנות ולנתח את הפעולה של ממververs חצי גשר DC / AC. ממververs חצי גשר הם הצורה הפשוטה ביותר של ממververs DC / AC, אבל הם אבני הבניין עבור H-גשר, תלת פאזי, ומהפך רב מפלסי. מיתוג גל מרובע נחקר כאן עבור פשטות, אבל אפנון רוחב פעימה סינוסואידית (SPWM) ותוכניות אפנון ומיתוג אחרות משמשים בדרך כלל ממפי DC / AC.

Principles

ממירים מורכבים מהתקני מיתוג (אחד, שניים, ארבעה, שישה או יותר) המוחלפים באופן הממיר מתח כניסה DC ל- AC. הבוררים הם בדרך כלל MOSFETs, IGBTs, SCRs או אחרים.

מהפך חצי הגשר מספק מתח יציאה AC עם מקסימום של Vב/ 2, בעוד מהפך הגשר המלא יכול להשיג מקסימום של Vב. מהפך חצי הגשר דורש שני קבלים במקביל לקלט DC כדי לפצל את הקלט לשני חצאים, כל אחד ב- Vב-/2 באופן דומה לחלוק מתח, בעוד שלגשר המלא אין דרישה זו. מקטן חצי הגשר משתמש בשני מתגים, בעוד הגשר המלא משתמש בארבעה מתגים.

בספרות האלקטרוניקה של החשמל קיימים הרבה טופולוגיות ממותכות מתקדמות, תוכניות מיתוג ובקרים, אך חצי הגשר הוא אבן הבניין הבסיסית ביותר של רובם. במהפך חצי גשר, מקור DC הקלט מחולק לשני חצאים באמצעות שני קבלים זהים של קיבוליות שווה. לאחר מכן המהפך יכול לקשור את הפלט ל+V dc/2 כאשר מתג המהפך העליון מופעל, ול- -Vdc/2 כאשר מתג המהפך התחתון מופעל. שני המתגים לא אמורים להיות מופעלים בו-זמנית, וזמן מת שבו שניהם כבויים אמור להתווסף באמצעות מעגלי חומרה או תוכנה.

Procedure

1. החלפת הגדרת מקור

  1. הגדר שני מחוללי פונקציה עם יציאות כגלים מרובעים בתדר של 10 קילו-הרץ ויחס חובה של 48%.
    1. יש לסנכרן את מחוללי הפונקציות כך שאותות הפלט שלהם יצאו 180° מהפעימה.
    2. זמן המתים של 2% משמש כ-1% בכל צד של תפוקת הגל המרובע. זמן מת מונע מצב ירי דרך שבו הן המתגים העליונים והן התחתונים מתנהלים ובכך לקצר את אספקת DC הקלט.
  2. בדוק כי הפלטים של מחוללי הפונקציה הם כצפוי על ידי התבוננות בהם על מסך האוסצילוסקופ.
    1. לכוד את מסך הטווח.
  3. כבה את יציאות מחולל הפונקציה אך השאר את הגנרטורים עצמם פועלים.
  4. הגדר את ספק הכוח DC ל- 15 V והותיר אותה מנותקת מכל מעגל חשמלי.
    1. כבה אותו ברגע שהוא מוגדר.

2. מהפך חצי גשר

  1. מהפך חצי הגשר נבדק כאשר MOSFETs העליון והתחתון הוחלף באופן עצמאי.
  2. בנה את המעגל המוצג בתאנה 1.
    1. השתמש בנגד 51 Ω כעומס.
  3. חבר את ה- V dc של הקלט ל- +15V.
    1. שמור את אספקת החשמל DC כבויה.
  4. חבר בדיקה רגילה בין גבוה החוצה (HO) לקרקע.
    1. חבר בדיקה דיפרנציאלית על פני העומס כדי למדוד Vהחוצה.
      1. ודא שקנה המידה של הטווח הוא פי 10 וקנה המידה של הבדיקה הוא פי 20.
      2. אל תשכח לשנות את קנה המידה של כל המדידות בהתאם.
  5. חבר פלט מחולל פונקציות אחד ל- HIN גבוה המשמש לשליטה במיתוג MOSFET העליון.
    1. חבר את הקרקע שלו למכנה המשותף של המעגל.
    2. חבר את פלט מחולל הפונקציות האחר ל- Low-in (LIN) המשמש לשליטה במיתוג MOSFET נמוך יותר.
  6. ללכוד את צורות הגל ולמדוד את שיא מתח היציאה ותדירות.
  7. הקלט את קריאות זרם הכניסה והמתח באספקת החשמל DC.
  8. כבה את ספק הכוח DC וניתק את פלט מחולל הפונקציות מהמעגל.

Figure 1
איור 1: הגדרת חצי גשר

Results

זה צפוי מבניית מהפך חצי גשר זה כי צורת גל מתח היציאה היא גל מרובע עם מקסימום של Vdc/2 ומינימום של -Vdc/2 עם קצת זמן מת גורם מתח היציאה להיות אפס עבור סביב 4% של תקופת המיתוג.

ממורי גלים מרובעים יש עיוות הרמוני כולל גבוה (THD) והם משמשים לעתים רחוקות ביישומים אמיתיים, עם זאת, הם אבני הבניין של ממורים מתקדמים רבים יותר עם תוכניות מיתוג טובות יותר, למשל SPWM, שיכולים לספק מתחי יציאה דמויי סינוסואידים יותר. זה לא רק משפר את THD, אלא גם מפחית את דרישות הסינון עבור הרמוניות לא רצויות במתח היציאה למעט ההרמוני הבסיסי, למשל ב 50 או 60 הרץ.

Application and Summary

ממverters נפוצים מאוד התממשקות מקורות אנרגיה נקיים, למשל, פוטו-וולטאים סולאריים, תאי דלק, טורבינות רוח, כמו גם עם מערכות אגירת אנרגיה, למשל סוללות, עם הרשת. הם חיוניים בספקי כוח בלתי ניתנים לניתנים (מערכות UPS), במיקרו-רשתות עם חדירת אנרגיה נקייה, ובמערכות תחבורה היברידית וחשמלית. בין היישומים העיקריים של ממverters הוא בכוננים מנוע שבו בקרת מנוע ניתן לספק על ידי התאמת דפוסי מיתוג המהפך כדי להשיג את המהירות הרצויה ו / או מומנט.

We use cookies to enhance your experience on our website.

By continuing to use our website or clicking “Continue”, you are agreeing to accept our cookies.

Learn More