逆變器是把直流電轉變為交流電的一種裝置。它一般包括逆變橋、控制邏輯和濾波電路組成。主要是把各種直流源轉變為交流供交流負載使用,一般直流源有蓄電池、干電池、太陽能電池等,可以應用到不間斷電源(UPS)、太陽能發電轉換等。
本次來探討一下逆變橋的工作原理,即逆變電路的相關原理。
逆變電路一般包括半橋逆變電路、全橋逆變電路、推挽逆變電路。
半橋逆變電路
半橋逆變電路原理圖如圖一所示:
V1和V2柵極信號在一周期內各半周正偏、半周反偏,兩者互補,輸出電壓uo為矩形波,幅值為Um=Ud/2 。
工作工程:
1、當V1導通V2截止時,電流途徑為V1->L->R->C2;
2、當V1截止V2截止時,由于L的作用,電流的值不能突變,此時電流的途徑為L->R->C2->VD2->L,此時L為能量提供源,電流時間與L的大小有關;
3、當V1截止V2導通時,電流途徑為C1->R->L->V2,此時uo值為負;
4、當V1、V2再次截止時,電流途徑為C1->R->L->VD1->C1,此時L仍然作為能量提供源。
以上為半橋逆變電路的原理。
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全橋逆變電路
全橋逆變電路原理圖如圖三所示
四個開關管和四個續流二極管構成兩個橋臂,可看成兩個半橋電路的組合;
同一橋臂兩個開關器件不能同時導通,即V1、V2不能同時導通,V3、V4不能同時導通,導通會導致Ud短路;
V3的基極信號與V1相差θ(0<θ<180 ) ;
輸出電壓為輸入電壓Ud。
工作過程:
1、當V1、V4導通,V3、V4截止時,電流途徑為V1->R->L->V4;
2、當V1導通,V2、V3、V4均截止時(V3的基極信號與V1相差θ),電流途徑為V1->R->L-VD3->V1;
3、當V1、V2、V3、V4均截止時,uo為0;
4、當V1、V4截止,V2、V4導通時,電流途徑為V3->L->R->V2;
當V2導通,V1、V3、V4截止時,電流途徑為V2->VD4->L->R->V2;
推挽逆變電路
推挽逆變電路原理圖如圖五所示:
交替驅動兩個IGBT,經變壓器耦合給負載加上矩形波交流電壓;
兩個二極管的作用也是提供無功能量的反饋通道;
變壓器匝比為1:1時,uo和io波形及幅值與全橋逆變電路完全相同。
推挽逆變電路的原理跟半橋逆變電路原理大體相同,推挽電路相對于半橋逆變電路、全橋逆變電路的特點:
比全橋電路少用一半開關器件;
比半橋電路電壓利用率高。
但是,相對的V1、V2承受的電壓為2Ud,比全橋電路高一倍,所以在選擇V1、V2管子的時候要注意。
邏輯控制電路為控制各個IGBT管子開關的電路,只有在正確的開關控制下,才能得到想要的波形。邏輯電路有很多種實現方式,這里就不展開述說了。