- Penyongsang Setengah Jambatan
- Penyongsang Jambatan Penuh
- Simulasi Half-Bridge Inverter dalam MATLAB
- Penjana Pulse Pintu
- Bentuk gelombang output untuk Half-Bridge Inverter
- Simulasi Penukar Jambatan Penuh dalam MATLAB
- Bentuk gelombang output untuk Penuh Jambatan Penuh
Arus (AC) bekalan kuasa digunakan untuk hampir semua keperluan kediaman, perdagangan dan perindustrian. Tetapi masalah terbesar dengan AC ialah ia tidak dapat disimpan untuk digunakan di masa depan. Jadi AC ditukar menjadi DC dan kemudian DC disimpan dalam bateri dan kapasitor ultra. Dan sekarang setiap kali AC diperlukan, DC kembali diubah menjadi AC untuk menjalankan peralatan berasaskan AC. Oleh itu, peranti yang menukar DC menjadi AC dipanggil Inverter.
Untuk aplikasi fasa tunggal, penyongsang fasa tunggal digunakan. Terdapat terutamanya dua jenis penyongsang fasa tunggal: Penyongsang Setengah Jambatan dan Penyongsang Jambatan Penuh. Di sini kita akan mengkaji bagaimana penyongsang ini dapat dibina dan akan mensimulasikan litar di MATLAB.
Penyongsang Setengah Jambatan
Inverter jenis ini memerlukan dua suis elektronik kuasa (MOSFET). MOSFET atau IGBT digunakan untuk tujuan beralih. Gambarajah litar penyongsang jambatan separuh adalah seperti yang ditunjukkan dalam gambar di bawah.
Seperti yang ditunjukkan dalam rajah litar, voltan DC input adalah Vdc = 100 V. Sumber ini dibahagikan kepada dua bahagian yang sama. Kini pulsa gerbang diberikan kepada MOSFET seperti yang ditunjukkan dalam gambar di bawah.
Mengikut frekuensi output, waktu ON dan OFF waktu MOSFET diputuskan dan denyut gerbang dihasilkan. Kita memerlukan kuasa 50Hz AC, jadi jangka masa satu kitaran (0 <t <2π) adalah 20msec. Seperti yang ditunjukkan dalam rajah, MOSFET-1 dipicu untuk kitaran separuh pertama (0 <t <π) dan dalam jangka masa ini MOSFET-2 tidak dipicu. Dalam jangka waktu ini, arus akan mengalir ke arah anak panah seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah dan separuh kitaran output AC selesai. Arus dari beban dari kanan ke kiri dan voltan beban sama dengan + Vdc / 2.
Pada kitaran separuh kedua (π <t <2π), MOSFET-2 dipicu dan sumber voltan rendah dihubungkan dengan beban. Arus dari beban kiri ke kanan dan voltan beban sama dengan -Vdc / 2. Dalam jangka masa ini, arus akan mengalir seperti yang ditunjukkan dalam gambar dan separuh kitaran output AC yang lain selesai.
Penyongsang Jambatan Penuh
Dalam penyongsang jenis ini, empat suis digunakan. Perbezaan utama antara jambatan setengah dan jambatan penuh adalah nilai maksimum voltan keluaran. Dalam penyongsang setengah jambatan, voltan puncak adalah separuh daripada voltan bekalan DC. Dalam penyongsang jambatan penuh, voltan puncak sama dengan voltan bekalan DC. The rajah litar jambatan inverter penuh adalah seperti di bawah angka.
Nadi gerbang untuk MOSFET 1 dan 2 adalah sama. Kedua-dua suis beroperasi pada masa yang sama. Begitu juga, MOSFET 3 dan 4 mempunyai pulsa gerbang yang sama dan beroperasi pada masa yang sama. Tetapi, MOSFET 1 dan 4 (lengan menegak) tidak pernah beroperasi pada masa yang sama. Sekiranya ini berlaku, maka sumber voltan DC akan terpendam pendek.
Untuk kitaran separuh atas (0 <t <π), MOSFET 1 dan 2 dipicu dan arus akan mengalir seperti yang ditunjukkan dalam rajah di bawah. Dalam jangka masa ini, arus dari arah kiri ke kanan.
Untuk kitar separuh bawah (π <t <2π), MOSFET 3 dan 4 dipicu dan arus akan mengalir seperti yang ditunjukkan dalam rajah. Dalam jangka masa ini, arus mengalir dari arah kanan ke kiri. Voltan beban puncak sama dengan voltan bekalan DC Vdc dalam kedua kes tersebut.
Simulasi Half-Bridge Inverter dalam MATLAB
Untuk simulasi, tambahkan elemen dalam fail model dari perpustakaan Simulink.
1) 2 sumber DC - masing-masing 50V
2) 2 MOSFET
3) Beban tahan
4) Penjana nadi
5) BUKAN pintu
6) Powergui
7) Pengukuran voltan
8) GOTO dan DARI
Sambungkan semua komponen mengikut rajah litar. Tangkapan skrin fail model Half Bridge Inverter ditunjukkan dalam gambar di bawah.
Nadi gerbang 1 dan nadi gerbang 2 adalah denyut gerbang untuk MOSFET1 dan MOSFET2 yang dihasilkan dari litar penjana gerbang. Denyut gerbang dihasilkan oleh PULSE GENERATOR. Dalam kes ini, MOSFET1 dan MOSFET2 tidak dapat dipicu pada masa yang sama. Sekiranya ini berlaku, maka sumber voltan akan mengalami arus pendek. Apabila MOSFET1 ditutup, MOSFET2 akan dibuka pada masa itu, dan ketika MOSFET2 ditutup MOSFET1 terbuka pada masa itu. Oleh itu, jika kita menghasilkan denyut nadi untuk mana-mana MOSFET, maka kita boleh menukar nadi itu dan menggunakan MOSFET yang lain.
Penjana Pulse Pintu
Gambar di atas menunjukkan parameter untuk blok penjana nadi di MATLAB. Yang tempoh adalah 2e-3 cara 20 msec. Sekiranya anda memerlukan output frekuensi 60Hz, maka jangka masa akan menjadi 16.67 msec. Yang lebar denyut adalah dari segi peratusan tempoh. Ini bermaksud bahawa, nadi gerbang dihasilkan untuk kawasan ini sahaja. Dalam kes ini, kami menetapkan ini pada 50%, ini bermaksud pulsa gerbang period 50% dihasilkan dan nadi gerbang period 50% tidak dihasilkan. The kelewatan fasa ditetapkan 0 sec, bermakna kita tidak memberi apa-apa kelewatan untuk nadi pintu pagar. Sekiranya terdapat kelewatan fasa, ini bermaksud denyut nadi akan dihasilkan selepas waktu ini. Sebagai contoh, jika penundaan fasa adalah 1e-3 maka denyut nadi akan dihasilkan selepas 10msec.
Dengan cara ini kita dapat menghasilkan pulsa gerbang untuk MOSFET1 dan sekarang kita akan menukar nadi gerbang ini untuk dan menggunakannya untuk MOSFET2. Dalam simulasi, kita akan menggunakan pintu NOT logik. Gerbang NOT membalikkan output bermaksud ia akan menukar 1 hingga 0 dan 0 hingga 1. Inilah caranya, kita boleh mendapatkan denyut gerbang yang bertentangan sehingga sumber DC tidak akan sesekali pendek.
Secara praktikal, kita tidak boleh menggunakan lebar nadi 50%. MOSFET atau suis elektrik kuasa memerlukan sedikit masa untuk dimatikan. Untuk mengelakkan litar pintas sumber, lebar nadi ditetapkan sekitar 45% untuk membolehkan masa MOSFET dimatikan. Tempoh masa ini dikenali sebagai Dead Time. Tetapi, untuk tujuan simulasi, kita dapat menggunakan lebar nadi 50%.
Bentuk gelombang output untuk Half-Bridge Inverter
Tangkapan skrin ini adalah untuk voltan keluaran merentasi beban. Dalam gambar ini, kita dapat melihat bahawa, nilai puncak voltan beban adalah 50V, yang merupakan separuh daripada bekalan DC dan frekuensi 50Hz. Untuk satu kitaran lengkap, masa yang diperlukan adalah 20 msec.
Simulasi Penukar Jambatan Penuh dalam MATLAB
Sekiranya anda mendapat output penyongsang jambatan separuh, maka mudah untuk melaksanakan penyongsang jambatan penuh, kerana hampir semua perkara tetap sama. Dalam inverter jambatan penuh juga, kita hanya memerlukan dua denyut gerbang yang sama dengan penyongsang jambatan separuh. Denyut satu pintu adalah untuk MOSFET 1 dan 2 dan kebalikan dari denyut gerbang ini adalah untuk MOSFET 3 dan 4.
Elemen diperlukan
1) 4 - MOSFET
2) 1 sumber DC
3) Beban tahan
4) Pengukuran voltan
5) Penjana nadi
6) GOTO dan DARI
7) powergui
Sambungkan semua komponen seperti yang ditunjukkan dalam tangkapan skrin di bawah.
Bentuk gelombang output untuk Penuh Jambatan Penuh
Tangkapan skrin ini adalah untuk voltan output di seluruh beban. Di sini kita dapat melihat bahawa, nilai puncak voltan beban sama dengan voltan bekalan DC iaitu 100V.
Anda boleh menyemak jalan lengkap Video bagaimana membina dan mensimulasikan Half Bridge dan Full Bridge Inverter di MATLAB di bawah.