Vienfazis pusės tilto ir viso tilto keitiklis naudojant „Matlab“

Kintamosios srovės (AC) maitinimas naudojamas beveik visoms gyvenamosioms, komercinėms ir pramoninėms reikmėms. Tačiau didžiausia AC problema yra ta, kad jos negalima laikyti ateityje. Taigi kintamosios srovės paverčiama nuolatine ir tada nuolatinė srovė kaupiama baterijose ir ultrakondensatoriuose. Ir dabar, kai reikia kintamosios srovės, nuolatinė kintamoji srovė vėl paverčiama kintamosios srovės prietaisais. Taigi prietaisas, kuris nuolatinę srovę paverčia kintamąja srove, vadinamas keitikliu.

Vienfaziams tikslams naudojamas vienfazis keitiklis. Daugiausia yra dviejų tipų vienfaziai keitikliai: pusės tilto keitiklis ir pilno tilto keitiklis. Čia mes ištirsime, kaip galima sukurti šiuos keitiklius, ir imituosime MATLAB grandines.

Pusės tilto keitiklis

Šio tipo keitikliams reikalingi du galios elektronikos jungikliai (MOSFET). MOSFET arba IGBT naudojami perjungimo tikslams. Pusiau tilto keitiklio grandinės schema parodyta žemiau esančiame paveiksle.

Kaip parodyta schemoje, įėjimo nuolatinė įtampa yra Vdc = 100 V. Šis šaltinis yra padalintas į dvi lygias dalis. Dabar vartų impulsai suteikiami MOSFET, kaip parodyta žemiau esančiame paveikslėlyje.

Pagal išėjimo dažnį nustatomas MOSFET įjungimo ir išjungimo laikas ir generuojami vartų impulsai. Mums reikia 50 Hz kintamosios srovės, todėl vieno ciklo laikotarpis (0 <t <2π) yra 20 ms. Kaip parodyta diagramoje, MOSFET-1 įjungiamas pirmojo pusmečio ciklui (0 <t <π) ir per šį laikotarpį MOSFET-2 nesuveikia. Šiuo laikotarpiu srovė tekės rodyklės kryptimi, kaip parodyta žemiau esančiame paveikslėlyje, ir baigtas kintamosios srovės išėjimo ciklas. Srovė iš apkrovos yra iš dešinės į kairę, o apkrovos įtampa lygi + Vdc / 2.

Antrojo pusinio ciklo metu (π <t <2π) suveikia MOSFET-2 ir žemesnės įtampos šaltinis sujungiamas su apkrova. Srovė nuo apkrovos paliekama į dešinę, o apkrovos įtampa lygi -Vdc / 2. Šiuo laikotarpiu srovė tekės, kaip parodyta paveiksle, ir bus baigtas kitas kintamosios srovės išėjimo ciklas.

Viso tilto keitiklis

Šio tipo keitikliuose naudojami keturi jungikliai. Pagrindinis skirtumas tarp pusės tilto ir viso tilto keitiklio yra didžiausia išėjimo įtampos vertė. Pusiau tilto keitiklio didžiausia įtampa yra pusė nuolatinės srovės maitinimo įtampos. Viso tilto keitiklio didžiausia įtampa yra tokia pati kaip nuolatinės srovės maitinimo įtampa. Jungimo schema visiško tilto keitiklio yra toks, kaip parodyta žemiau paveiksle.

MOSFET 1 ir 2 vartų impulsas yra tas pats. Abu jungikliai veikia tuo pačiu metu. Panašiai MOSFET 3 ir 4 turi tuos pačius vartų impulsus ir veikia tuo pačiu metu. Tačiau „MOSFET 1“ ir „4“ (vertikali ranka) niekada neveikia tuo pačiu metu. Tokiu atveju DC įtampos šaltinis bus trumpai sujungtas.

Viršutinės pusės ciklo metu (0 <t <π) MOSFET 1 ir 2 suveikia ir srovė tekės, kaip parodyta žemiau esančiame paveikslėlyje. Šiuo laikotarpiu srovė teka iš kairės į dešinę.

Dėl apatinėje ciklo (π <T <2π), MOSFET, 3 ir 4 get sukėlė ir srovės tekės kaip parodyta paveikslėlyje. Šiuo laikotarpiu srovė teka iš dešinės į kairę. Didžiausia apkrovos įtampa abiem atvejais yra tokia pati kaip nuolatinės srovės maitinimo įtampa Vdc.

Pusiau tilto keitiklio modeliavimas MATLAB

Norėdami imituoti, pridėkite elementus modelio faile iš „Simulink“ bibliotekos.

1) 2 nuolatinės srovės šaltinis - po 50 V

2) 2 MOSFET

3) varžinė apkrova

4) impulsų generatorius

5) NE vartai

6) „Powergui“

7) Įtampos matavimas

8) GOTO ir NUO

Prijunkite visus komponentus pagal schemą. „Half Bridge Inverter“ modelio failo ekrano kopija rodoma žemiau esančiame paveikslėlyje.

Vartų impulsas 1 ir vartų impulsas 2 yra vartų impulsai MOSFET1 ir MOSFET2, kurie generuojami iš vartų generatoriaus grandinės. Vartų impulsą sukuria PULSE GENERATOR. Tokiu atveju MOSFET1 ir MOSFET2 negali būti suaktyvinti vienu metu. Tokiu atveju įtampos šaltinis bus trumpai sujungtas. Kai „MOSFET1“ bus uždarytas, „MOSFET2“ bus atidarytas tuo metu, o kai „MOSFET2“ bus uždarytas, „MOSFET1“ bus atidarytas tuo metu. Taigi, jei mes sukuriame vartų impulsą bet kuriam MOSFET, tada mes galime perjungti tą impulsą ir naudoti kitam MOSFET.

Vartų impulsų generatorius

Virš paveikslėlyje parodytas impulsų generatoriaus bloko parametras MATLAB. Laikotarpis yra 2e-3 priemonė 20 ms trukmės. Jei jums reikia 60Hz dažnio išvesties, laikotarpis bus 16,67 msek. Impulso pločio yra dalies procentais laikotarpį. Tai reiškia, kad vartų impulsas generuojamas tik šiai sričiai. Šiuo atveju mes nustatome tai 50%, tai reiškia, kad generuojamas 50% periodo vartų impulsas ir nesukuriamas 50% periodo vartų impulsas. Fazės vėlavimo yra nustatyti tarp 0 sekundžių, reiškia, kad mes ne suteikiant užlaikymo vartų impulso. Jei yra kokio nors fazės vėlavimo, tai reiškia, kad po šio laiko bus sukurtas vartų impulsas. Pavyzdžiui, jei fazės vėlavimas yra 1e-3, vartų impulsas bus generuojamas po 10msek.

Tokiu būdu mes galime sukurti vartų impulsą MOSFET1, o dabar mes pakeisime šį vartų impulsą ir naudosime jį MOSFET2. Modeliuodami naudosime loginius NE vartus. „NOT gate“ atvirkštinė išvestis reiškia, kad ji pavers 1 į 0 ir 0 į 1. Tokiu būdu mes galime tiksliai gauti priešingą vartų impulsą, kad nuolatinės srovės šaltinis niekada nebūtų trumpas.

Praktiškai mes negalime naudoti 50% impulso pločio. MOSFET arba bet kuriam elektros maitinimo jungikliui išjungti reikia šiek tiek laiko. Kad būtų išvengta trumpo šaltinio jungimo, impulsų plotis nustatomas maždaug 45%, kad būtų galima išjungti MOSFET. Šis laikotarpis žinomas kaip „ Dead Time“. Tačiau imitavimo tikslais mes galime naudoti 50% impulso plotį.

Pusiau tilto keitiklio išėjimo bangos forma

Ši ekrano kopija skirta išėjimo įtampai per apkrovą. Šiame paveikslėlyje galime pamatyti, kad didžiausia apkrovos įtampos vertė yra 50 V, tai yra pusė nuolatinės srovės maitinimo šaltinio, o dažnis yra 50 Hz. Vienam ciklui reikalingas laikas yra 20 ms.

Viso tilto keitiklio modeliavimas MATLAB

Jei gaunate pusės tiltelio keitiklio išvestį, tada lengva įdiegti visą tiltinį keitiklį, nes dauguma dalykų lieka nepakitę. Į visiškai tilto keitiklio taip pat, turime tik du vartai impulsus, kurie yra tokie patys kaip pusę tilto keitiklio. Vienas vartų impulsas skirtas MOSFET 1 ir 2, o atvirkštinis šio vartų impulsas - MOSFET 3 ir 4.

Reikalingi elementai

1) 4 - MOSFET

2) 1 nuolatinės srovės šaltinis

3) varžinė apkrova

4) Įtampos matavimas

5) impulsų generatorius

6) GOTO ir NUO

7) powergui

Prijunkite visus komponentus, kaip parodyta žemiau esančioje ekrano kopijoje.

„Full Bridge Inverter“ išvesties bangos forma

Ši ekrano kopija skirta išėjimo įtampai per apkrovą. Čia galime pamatyti, kad didžiausia apkrovos įtampos vertė yra lygi nuolatinės srovės maitinimo įtampai, kuri yra 100 V.

Žemiau galite peržiūrėti visą pėsčiomis per „Video“, kaip pastatyti ir imituoti „Half Bridge“ ir „Full Bridge Inverter“ MATLAB.