Vienfāzes pustilts un pilna tilta invertors, izmantojot matlab

Maiņstrāvas (maiņstrāvas) barošanas avots tiek izmantots gandrīz visām mājokļa, komerciālajām un rūpnieciskajām vajadzībām. Bet vislielākā AC problēma ir tā, ka to nevar uzglabāt izmantošanai nākotnē. Tātad maiņstrāva tiek pārveidota par līdzstrāvu un pēc tam līdzstrāva tiek uzglabāta akumulatoros un ultrakondensatoros. Un tagad, kad ir nepieciešama maiņstrāva, līdzstrāva atkal tiek pārveidota par maiņstrāvu, lai darbinātu maiņstrāvas bāzes ierīces. Tātad ierīci, kas pārveido līdzstrāvu maiņstrāvā, sauc par invertoru.

Vienfāzes lietojumiem tiek izmantots vienfāzes invertors. Galvenokārt ir divu veidu vienfāzes invertori: Half Bridge Inverter un Full Bridge Inverter. Šeit mēs pētīsim, kā šos invertorus var uzbūvēt, un imitēsim MATLAB shēmas.

Puse tilta pārveidotājs

Šim invertora tipam nepieciešami divi jaudas elektronikas slēdži (MOSFET). MOSFET vai IGBT tiek izmantoti pārslēgšanās mērķiem. Puse tilta invertora shēma ir parādīta zemāk redzamajā attēlā.

Kā parādīts shēmā, ieejas līdzstrāvas spriegums ir Vdc = 100 V. Šis avots ir sadalīts divās vienādās daļās. Tagad vārtu impulsi tiek piešķirti MOSFET, kā parādīts zemāk redzamajā attēlā.

Saskaņā ar izejas frekvenci tiek noteikts MOSFET ieslēgšanas un izslēgšanas laiks un tiek ģenerēti vārtu impulsi. Mums ir nepieciešama 50Hz maiņstrāva, tāpēc viena cikla laika periods (0 <t <2π) ir 20 ms. Kā parādīts diagrammā, MOSFET-1 tiek aktivizēts pirmā pusgada ciklam (0 <t <π), un šajā laika posmā MOSFET-2 netiek iedarbināts. Šajā laika posmā strāva plūst bultiņas virzienā, kā parādīts attēlā, un maiņstrāvas izejas puse cikls ir pabeigts. Strāva no slodzes ir no labās uz kreiso un slodzes spriegums ir vienāds ar + Vdc / 2.

Otrajā pusperiodā (π <t <2π) tiek iedarbināts MOSFET-2, un zemāku sprieguma avotu savieno ar slodzi. Pašreizējā slodze no kreisās puses ir labā virzienā, un slodzes spriegums ir vienāds ar -Vdc / 2. Šajā laika posmā strāva plūst, kā parādīts attēlā, un maiņstrāvas izejas otra puse ir pabeigta.

Pilna tilta invertors

Šāda veida invertorā tiek izmantoti četri slēdži. Galvenā atšķirība starp pus tiltu un pilnu tilta invertoru ir maksimālā izejas sprieguma vērtība. Puse tilta invertora maksimālais spriegums ir puse no līdzstrāvas barošanas sprieguma. Pilna tilta invertorā maksimālais spriegums ir tāds pats kā līdzstrāvas barošanas spriegums. Circuit diagramma pilnīgas tilta invertors ir tāda, kā parādīts zemāk attēlā.

MOSFET 1 un 2 vārtu impulss ir vienāds. Abi slēdži darbojas vienlaicīgi. Līdzīgi arī MOSFET 3 un 4 ir vienādi vārtu impulsi un darbojas vienlaicīgi. Bet MOSFET 1 un 4 (vertikālā roka) nekad nedarbojas vienlaikus. Ja tas notiks, līdzstrāvas sprieguma avotam būs īssavienojums.

Augšējā pusperioda ciklā (0 <t <π) tiek iedarbināti MOSFET 1 un 2, un strāva plūst, kā parādīts zemāk redzamajā attēlā. Šajā laika posmā pašreizējā plūsma virzās no kreisās uz labo pusi.

Par zemāku pusi no cikla (π <t <2π), MOSFET 3. un 4. saņemt izraisīja, un pašreizējais plūdīs kā parādīts attēlā. Šajā laika posmā pašreizējā plūsma virzās no labās uz kreiso pusi. Maksimālais slodzes spriegums abos gadījumos ir tāds pats kā līdzstrāvas barošanas spriegums Vdc.

Pustiltu pārveidotāja simulācija MATLAB

Simulācijai pievienojiet elementus modeļa failā no Simulink bibliotēkas.

1) 2 līdzstrāvas avots - katrs 50 V

2) 2 MOSFET

3) pretestības slodze

4) impulsu ģenerators

5) NAV vārti

6) Powergui

7) Sprieguma mērīšana

8) GOTO un NO

Pievienojiet visus komponentus, kā norādīts shēmā. Half Bridge Inverter modeļa faila ekrānuzņēmums ir parādīts zemāk esošajā attēlā.

Vārtu impulss 1 un vārtu impulss 2 ir vārtu impulsi MOSFET1 un MOSFET2, kas tiek ģenerēti no vārtu ģeneratora ķēdes. Vārtu impulsu ģenerē PULSE GENERATOR. Šajā gadījumā MOSFET1 un MOSFET2 nevar iedarbināt vienlaikus. Ja tas notiks, sprieguma avotam būs īssavienojums. Kad MOSFET1 ir slēgts, MOSFET2 tajā laikā būs atvērts, un, kad MOSFET2 ir aizvērts, MOSFET1 tajā laikā ir atvērts. Tātad, ja mēs ģenerējam vārtu impulsu jebkuram MOSFET, tad mēs varam pārslēgt šo impulsu un izmantot citiem MOSFET.

Vārtu pulsa ģenerators

Augšējā attēlā parādīts impulsu ģeneratora bloka parametrs MATLAB. Periods ir 2e-3 līdzeklis 20 ms. Ja jums nepieciešama 60Hz frekvences izeja, periods būs 16,67 ms. Impulsa platums ir procentuālā izteiksmē no perioda. Tas nozīmē, ka vārtu impulss tiek ģenerēts tikai šai zonai. Šajā gadījumā mēs to iestatījām uz 50%, tas nozīmē, ka tiek ģenerēts 50% perioda vārtu impulss un netiek ģenerēts 50% perioda vārtu impulss. Fāzes kavēšanās ir noteikts 0 sek, nozīmē, ka mēs nevaram dot nekādas kavēšanās ar vārtu impulsu. Ja ir kāda fāzes aizkave, tas nozīmē, ka pēc šī laika tiks ģenerēts vārtu impulss. Piemēram, ja fāzes aizkave ir 1e-3, vārtu impulss tiks ģenerēts pēc 10ms.

Tādā veidā mēs varam ģenerēt vārtu impulsu MOSFET1, un tagad mēs pārslēdzam šo vārtu impulsu un izmantosim to MOSFET2. Simulācijā mēs izmantosim loģiskos NOT gate. NOT vārti apgriezti izeju nozīmē, ka tas pārvērš 1 par 0 un 0 uz 1. Tā mēs varam precīzi iegūt pretēju vārtu impulsu, lai līdzstrāvas avotam nekad nebūtu īssavienojums.

Praktiski mēs nevaram izmantot 50% impulsa platumu. MOSFET vai jebkuram barošanas elektriskajam slēdzim ir nepieciešams maz laika, lai to izslēgtu. Lai izvairītos no avota īssavienojuma, impulsa platums ir iestatīts aptuveni 45%, lai MOSFET izslēgtu laiku. Šis laika periods ir pazīstams kā Dead Time. Bet simulācijas nolūkos mēs varam izmantot 50% impulsa platumu.

Puses tilta invertora izejas viļņu forma

Šis ekrānuzņēmums ir paredzēts izejas spriegumam visā slodzē. Šajā attēlā mēs varam redzēt, ka slodzes sprieguma maksimālā vērtība ir 50 V, kas ir puse no līdzstrāvas padeves un frekvence ir 50 Hz. Lai pabeigtu vienu ciklu, nepieciešamais laiks ir 20 ms.

Pilna tilta pārveidotāja simulācija MATLAB

Ja iegūstat pusi tilta invertora izvadi, tad visu tilta invertoru ir viegli ieviest, jo galvenokārt viss paliek nemainīgs. Arī pilnā tilta invertorā mums ir nepieciešami tikai divi vārtu impulsi, kas ir tāds pats kā puse tilta invertora. Viens vārtu impulss ir paredzēts MOSFET 1 un 2, un apgrieztais šī vārtu impulss ir paredzēts MOSFET 3 un 4.

Nepieciešami elementi

1) 4 - MOSFET

2) 1 līdzstrāvas avots

3) pretestības slodze

4) Sprieguma mērīšana

5) impulsu ģenerators

6) GOTO un NO

7) powergui

Pievienojiet visus komponentus, kā parādīts zemāk esošajā ekrānuzņēmumā.

Izejas viļņa forma pilna tilta invertoram

Šis ekrānuzņēmums ir paredzēts izejas spriegumam visā slodzē. Šeit mēs varam redzēt, ka slodzes sprieguma maksimālā vērtība ir vienāda ar līdzstrāvas barošanas spriegumu, kas ir 100 V.

Zemāk MATLAB varat pārbaudīt visu video caurlaidi par to, kā uzbūvēt un simulēt Half Bridge un Full Bridge Inverter.