L'inverter è un dispositivo elettrico che converte l'alimentazione CC in ingresso in una tensione CA simmetrica di ampiezza e frequenza standard sul lato di uscita. È anche chiamato come Convertitore da CC a CA. . Un ingresso e un'uscita ideali dell'inverter possono essere rappresentati in forme d'onda sinusoidali e non sinusoidali. Se la sorgente di ingresso dell'inverter è una sorgente di tensione, si dice che l'inverter sia chiamato inverter di sorgente di tensione (VSI) e se la sorgente di ingresso dell'inverter è una sorgente di corrente, allora viene chiamato inverter sorgente di corrente (CSI) . Gli inverter sono classificati in 2 tipi in base al tipo di carico utilizzato, ovvero monofase inverter e inverter trifase. Gli inverter monofase sono ulteriormente classificati in 2 tipi di inverter a semiponte e inverter a ponte intero. Questo articolo spiega in dettaglio la costruzione e il funzionamento di un inverter full-bridge.
Cos'è un inverter monofase full bridge?
Definizione: Un inverter monofase a ponte intero è un dispositivo di commutazione che genera una tensione di uscita AC a onda quadra sull'applicazione dell'ingresso DC regolando l'accensione e lo spegnimento dell'interruttore in base alla sequenza di commutazione appropriata, dove la tensione di uscita generata è della forma + Vdc , -Vdc o 0.
Classificazione degli inverter
Gli inverter sono classificati in 5 tipi
Secondo le caratteristiche dell'uscita
- Inverter ad onda quadra
- Il suo invertitore d'onda
- Inverter sinusoidale modificato.
Secondo la fonte dell'inverter
- Inverter sorgente di corrente
- Inverter sorgente di tensione
Secondo il tipo di carico
- Inverter a mezzo ponte
- Inverter a ponte intero
Inverter trifase
- Modalità a 180 gradi
- Modalità a 120 gradi
Secondo diversa tecnica PWM
- Semplice modulazione della larghezza di impulso (SPWM)
- Modulazione di larghezza di impulso multipla (MPWM)
- Modulazione sinusoidale della larghezza di impulso (SPWM)
- Modulazione di larghezza di impulso sinusoidale modificata (MSPWM)
Secondo il numero di livelli di output.
- Inverter a 2 livelli regolari
- Inverter multilivello.
Costruzione
La costruzione dell'inverter a ponte intero è costituita da 4 chopper in cui ogni chopper è costituito da una coppia di a transistor o un tiristore e a diodo , coppia connessa insieme cioè
- T1 e D1 sono collegati in parallelo,
- T4 e D2 sono collegati in parallelo,
- T3 e D3 sono collegati in parallelo e
- T2 e D4 sono collegati in parallelo.
Un carico V0 è collegato tra la coppia di chopper in 'AB' ei terminali di estremità di T1 e T4 sono collegati alla sorgente di tensione VDC come mostrato di seguito.
Schema del circuito di inverter monofase a ponte intero
Un circuito equivalente può essere rappresentato sotto forma di interruttore come mostrato di seguito
Equazione della corrente del diodo
Funzionamento Inverter Full Bridge Monofase
Il funzionamento del ponte intero monofase utilizzando Carico RLC l'inverter può essere spiegato utilizzando i seguenti scenari
Overdamping e Underdamping
Dal grafico da 0 a T / 2 se applichiamo l'eccitazione CC al carico RLC. La corrente di carico in uscita ottenuta è nella forma d'onda sinusoidale. Poiché viene utilizzato il carico RLC, la reattanza del carico RLC è rappresentata in 2 condizioni come XL e XC
Codizione1: Se XL> XC, si comporta come un carico in ritardo e si dice che sia chiamato come un sistema overdamped e
Condizione2: Se XL Forma d'onda inverter a ponte intero Angolo di conduzione di ciascuno interruttore e ciascun diodo può essere determinato utilizzando la forma d'onda di V0 e I0. Caso 1: Da φ a π, V0> 0 e I0> 0 quindi commuta S1, S2 conduce Caso 1: Da 0 a π - φ, V0> 0 e I0> 0 quindi commuta S1, S2 conduce Caso 2: Da π - φ a π, V0> 0 e I0<0 then diodes D1, D2 conducts Caso 3: Da π a 2 π - φ, V0<0 and I0 < 0 then switches S3, S4 conducts Caso4: Forma 2 π - φ a 2 π, V0 0 quindi i diodi D3, D4 conducono Caso 5: Prima di φ a 0, D3 e D4 conducono. Pertanto l'angolo di conduzione di ciascun diodo è 'Phi' e l'angolo di conduzione di ciascuno Tiristore o Transistor è 'Π - φ'. La situazione di auto commutazione può essere osservata in condizioni di carico iniziale Dal grafico, possiamo osservare che “φ a π - φ”, S1 e S2 sono in conduzione e dopo che “π - φ”, D1, D2 stanno conducendo, a questo punto, la caduta di tensione diretta tra D1 e D2 è di 1 Volt. Dove S1 e S2 stanno affrontando una tensione negativa dopo 'π - φ' e quindi S1 e S2 si spengono. Quindi l'auto commutazione è possibile in questo caso. Forma d'onda inverter a ponte intero La situazione di commutazione forzata può essere osservata in condizioni di carico ritardato Dal grafico, possiamo osservare che 'o to φ', D1 e D2 sono in conduzione, e da π a φ, S1 e S2 sono in conduzione e sono in corto circuito. Dopo “φ” D3 e D4 conducono solo se S1 e S2 sono spenti, ma questa condizione può essere soddisfatta solo forzando lo spegnimento di S1 e S2. Quindi, usiamo il concetto di forzato commutazione . 1). L'angolo di conduzione di ciascun diodo è Phi 2). L'angolo di conduzione di ogni tiristore è π - φ . 3). L'auto-commutazione è possibile solo con un carico del fattore di potenza principale o un sistema smorzato al momento dello spegnimento del circuito tc= φ / w0 .Dove w0 è la frequenza fondamentale. 4). serie di Fourier V0(t) = ∑n = 1,3,5un[4 VDC/ nπ] Sin n w0t 5). io0(t) = ∑n = 1,3,5un[4 VDC/ nπ l znl] Sin n w0t + φn 6). V01max= 4 Vdc/ Pi 7). io01max= 4 Vdc/ π Z1 8). Mod Zn= RDue+ (n w0L - 1 / n w0C) dove n = 1,2,3,4… .. 9). Phin= così-1[( / R] 10). Fattore di spostamento fondamentale FDF= cos Phi 11). Equazione della corrente di diodo IDe la forma d'onda viene fornita come segue ioD01 (media)= 1 / 2π [∫0Phiio01 maxPeccato (w0t - φ1)] dwt ioD01 (rms)= [1 / 2π [∫0Phiio01DuemaxSenzaDue(v0t - φ1) dwt]]1/2 Equazione della corrente del diodo 12). Equazione corrente interruttore o tiristore ITe la forma d'onda viene fornita come segue ioT01 (media)= 1 / 2π [∫PhiPiio01 maxPeccato (w0t - φ1)] dwt ioT01 (rms)= [1 / 2π [∫PhiPiio01DuemaxSenzaDue(v0t - φ1) dwt]]1/2 Forma d'onda del tiristore I seguenti sono i vantaggi I seguenti sono gli svantaggi Le seguenti sono le applicazioni Quindi, un inverter è un dispositivo elettrico che converte l'alimentazione di ingresso CC in tensione CA asimmetrica di ampiezza e frequenza standard sul lato di uscita. A seconda del tipo di carico un inverter monofase è classificato in 2 tipologie, come inverter half-bridge e inverter full-bridge. Questo articolo spiega gli inverter monofase a ponte intero. Consiste di 4 tiristori e 4 diodi che insieme agiscono come interruttori. A seconda delle posizioni dell'interruttore, l'inverter a ponte intero funziona. Il vantaggio principale del ponte intero su mezzo ponte è che la tensione di uscita è 2 volte la tensione di ingresso e la potenza di uscita è 4 volte rispetto a un inverter a mezzo ponte.Angolo di conduzione
In condizioni di carico ritardato
Caso 2: Da 0 a φ, V0> 0 e I0<0 then diodes D1, D2 conducts
Caso 3: Da π + φ a 2 π, V0<0 and I0 < 0 then switches S3, S4 conducts
Caso4: Da π a π + φ, V0 0 quindi i diodi D3, D4 conducono.Alla condizione di carico iniziale
Commutazione forzata e auto commutazione
Formule
Vantaggi dell'inverter monofase a ponte intero
Svantaggi dell'inverter monofase a ponte intero
Applicazioni di inverter monofase full bridge