単相インバーター

ソース: アリ バッツィ、電気工学科大学コネチカット州ストーズ、ct 検査

DC 電源は一方向、AC 電流を交互に 50 ~ 60 Hz の周波数での方向に対し、一方向に流れます。最も一般的な電子機器は、AC 電源から実行されます。したがって入力 DC ソースは、繰り返し入力 DC ソース出力または負荷側の極性を反転切替周期の部分のアクションの切り替えを介して交流インバーター変換 AC DC 電圧を反転する必要があります。典型的な電源インバーターには、安定した DC 電源入力、繰り返し機械的または電磁スイッチを使用して、スイッチが必要です。出力は矩形波、正弦波または正弦波回路設計やユーザーのニーズに応じて変化することができます。

この実験の目的は、構築し、DC/AC ハーフ ブリッジ インバーターの動作分析です。ハーフ ブリッジ ・ インバーター直流・交流インバーターの最も単純な形式が H ブリッジ、三相、マルチレベルのインバーター用ビルディング ブロック。わかりやすくするため、ここで勉強は矩形波の切り替えが、正弦波パルス幅変調方式 (系統) と他の変調方式の切り替えが DC/AC インバーターに用いられます。

インバーター スイッチをスイッチして AC に DC 入力電圧を変換する方法 (1 つ、2 つ、4 つ、六つ、または複数) で構成されます。スイッチは、します通常 Mosfet や Igbt、サイリスタ。

ハーフ ブリッジ ・ インバーターは、フルブリッジ インバーターはV_での最大値を達成することが一方の V_で2、最大 AC 出力電圧を提供します。ハーフ ブリッジ ・ インバーターには、それぞれ_のV2 全橋がこの要件を持っていないしながら電圧ディバイダーと同様の方法で 2 つの半分に入力を分割する DC 入力と並行して 2 つのコンデンサーが必要です。ハーフ ブリッジ整流器は、フル ブリッジは 4 つのスイッチを使用して、2 つのスイッチを使用します。

多くはインバーター トポロジでは、スキームを切り替える高度なコント ローラーが電源電子文献の存在、ハーフ ブリッジは、それらのほとんどの最も基本的なビルディング ブロック。ハーフ ブリッジ ・ インバーターの入力 DC ソースは、同じ容量のコンデンサーを 2 個と同じ 2 つの半分に分割されます。インバーター、低いインバーター スイッチがオンのときV_dc2 + V_dc2 上インバーター スイッチがオンのときに出力を結び付けることができます。同じ時期にならない両方のスイッチ ・ オフ両方が死んだ時は、ハードウェアまたはソフトウェアの回路を使用してを追加必要があります。

1. スイッチング ソースのセットアップ

1. 10 kHz の周波数および 48% のデューティ比でスクエア波として 2 つ関数発生器の出力を設定します。
   1. 関数発生器は、それぞれの出力信号が 180 ° 位相同期する必要があります。
   2. 2% のデッドタイムは、矩形波出力の各側に 1% として使用されます。デッド ・ タイムは、上限と下限の両方のスイッチがこうして短絡入力 DC 供給を行なっている貫通状態を防ぎます。
2. 関数発生器の出力は、オシロ スコープのスクリーンにそれらを観察することによって期待するテストです。
   1. スコープ画面をキャプチャします。
3. 関数発生器出力オフまま自身の発電機の電源を入れます。
4. 15 V、任意の回路から外したまま DC 電源アダプターを設定します。
   1. 一度それが設定されて電源を入れます。

2. ハーフ ブリッジ ・ インバーター

1. ハーフ ブリッジ ・ インバーターは、独立していない交換上限と下限の Mosfet を用いたテストされます。
2. 図 1 に示した回路を構築します。
   1. 51 Ω 抵抗を負荷にしてください。
3. 入力V_dc + 15 v に接続します。
   1. DC 電源をオフにしておきます。
4. 高出力 (HO) と地面の間通常プローブを接続します。
   1. V_を測定する負荷の間で差動プローブを接続します。
      1. スコープ倍率 10 X、20 X は、プローブのスケールを確認します。
      2. すべての測定値をそれに応じてスケールすることを忘れないでください。
5. 高速で (HIN) に上部 MOSFET のスイッチングを制御するために使用する 1 つの関数ジェネレーター出力を接続します。
   1. その地盤を回路の共通点に接続します。
   2. その他関数発生器で低出力 (LIN) 低い MOSFET のスイッチングを制御するために使用に接続します。
6. 波形をキャプチャし、出力電圧と周波数を測定します。
7. 入力電流と直流電源の電圧の測定値を記録します。
8. 電源を切る、DC 電源は供給、回路から出力関数発生器を外します。

図 1: ハーフ ブリッジ セットアップ

それが予想されるからこのハーフ ブリッジ ・ インバーターを構築出力電圧波形は矩形波V_dc2 の最大と最小の約 4% をゼロとする出力電圧を引き起こすいくつかのデッド ・ タイム, V_dc2スイッチング期間。

しかし、彼らはより良い多くのより高度なインバーターのビルディング ブロックは、矩形波インバーター高全高調波歪み (THD) があるし、実際のアプリケーションで使用されるほとんどパターン、例えば系統を切り替えることができるより多くのような正弦波出力電圧。これは、THD を向上させるだけでなく、50 または 60 Hz で、例えば、基本波を除いて出力電圧の不要な高調波フィルター要件を減らします。

インバーターは、クリーンなエネルギー源、e、g、太陽光発電、燃料電池、風力タービンのインタ フェースだけでなくエネルギー貯蔵システム、例えば電池グリッドと非常に共通しています。無停電電源装置 (UPS システム)、クリーン エネルギーの普及とマイクロ グリッドとハイブリッドと電気輸送システムには欠かせない。インバーターの主な用途の中ではモータ駆動トルクおよび/または希望の速度を達成するためにパターンを切り替えるインバーターの調整でモータ制御を提供できます。