一、單相半橋逆變電路結(jié)構(gòu)
單相半橋逆變電路以其簡潔的架構(gòu)在電力電子領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。基本設(shè)計(jì)由兩個(gè)晶閘管(T1和T2)和兩個(gè)反饋二極管(D1、D2)構(gòu)成。每個(gè)二極管和晶閘管與三線直流電源反并聯(lián),確保電源端提供平衡的直流電壓。這種配置不僅實(shí)現(xiàn)了高效的電能轉(zhuǎn)換,還具備一定的電路保護(hù)功能。
負(fù)載(RL)連接在A點(diǎn)和B點(diǎn)之間,A點(diǎn)相對(duì)B點(diǎn)始終為正電位。電流方向定義為:從A到B為正,反之為負(fù)。


二、工作原理
(一)開關(guān)器件
雖然晶閘管是傳統(tǒng)選擇,但在現(xiàn)代設(shè)計(jì)中,IGBT或功率MOSFET等全控型器件更常用。這些器件允許更精細(xì)的控制,提升電路性能。
(二)門控信號(hào)
晶閘管T1和T2分別受門控信號(hào)ig1和ig2控制。當(dāng)柵極信號(hào)存在時(shí),晶閘管導(dǎo)通;信號(hào)移除時(shí),晶閘管在電流過零時(shí)換向。
(三)RL負(fù)載特性
由于感性負(fù)載特性,輸出電流波形與輸出電壓波形存在差異。輸出電流Io隨時(shí)間呈指數(shù)變化,且滯后于輸出電壓,相位差為:
Φ=tan?¹(ωL/R)
三、單相電壓型半橋逆變電路詳解
(一)電路組成
直流輸入電源:提供穩(wěn)定的直流電壓,是逆變電路的能量來源。
全控型開關(guān)器件:通常采用IGBT或MOSFET,通過控制其通斷實(shí)現(xiàn)直流到交流的轉(zhuǎn)換。
負(fù)載:連接在逆變電路輸出端,可以是各種用電設(shè)備。
電容器:在某些設(shè)計(jì)中,直流側(cè)串聯(lián)兩個(gè)電容器以穩(wěn)定直流電壓并確保電壓均衡。
(二)工作原理
開關(guān)狀態(tài)控制:通過交替控制兩個(gè)開關(guān)器件的通斷,使負(fù)載上的電流和電壓形成類似正弦波的波形。
開關(guān)脈沖產(chǎn)生:當(dāng)有源開關(guān)閉合時(shí),形成陡峭的電流脈沖,導(dǎo)致負(fù)載電流和電壓逐漸上升。
無源開關(guān)作用:當(dāng)有源開關(guān)斷開時(shí),負(fù)載電流通過無源開關(guān)(如二極管)續(xù)流,電壓迅速下降。


四、單相電壓型半橋逆變電路優(yōu)缺點(diǎn)
(一)優(yōu)點(diǎn)
結(jié)構(gòu)簡單:相較于其他逆變電路,器件數(shù)量少,設(shè)計(jì)簡潔。
控制方便:通過控制開關(guān)器件的通斷,易于實(shí)現(xiàn)直流到交流的轉(zhuǎn)換。
(二)缺點(diǎn)
輸出電壓幅值限制:輸出交流電壓幅值僅為直流輸入電壓的一半(Um=Ud/2),限制了應(yīng)用范圍。
電容器電壓均衡問題:需要精確控制兩個(gè)串聯(lián)電容器的電壓均衡,增加控制復(fù)雜性。
變壓器利用率低:導(dǎo)致能量轉(zhuǎn)換效率較低。
帶感性負(fù)載能力弱:感性負(fù)載易引起電流波形畸變,影響輸出電壓質(zhì)量。
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