חצי גשר חד פאזי וממיר גשר מלא באמצעות matlab

ספק כוח זרם חילופין (AC) משמש כמעט לכל צרכי המגורים, המסחר והתעשייה. אבל הבעיה הגדולה ביותר עם AC היא שאי אפשר לאחסן אותו לשימוש עתידי. אז AC מומר ל- DC ואז DC מאוחסן בסוללות ובקבלים אולטרה. ועכשיו בכל פעם שדרוש AC, DC מומר שוב ל- AC להפעלת המכשירים מבוססי ה- AC. אז המכשיר הממיר DC ל- AC נקרא Inverter.

עבור יישומים חד פאזיים, משמש מהפך חד פעמי. ישנם בעיקר שני סוגים של מהפך חד פאזי: מהפך חצי גשר ומהפך גשר מלא. כאן נלמד כיצד ניתן לבנות את הממירים הללו ונדמה את המעגלים ב- MATLAB.

מהפך חצי גשר

סוג זה של מהפך דורש שני מתגי אלקטרוניקה כוח (MOSFET). ה- MOSFET או ה- IGBT משמשים למטרת החלפה. תרשים המעגל של מהפך חצי הגשר הוא כמוצג באיור להלן.

כפי שמוצג בתרשים המעגל, מתח DC קלט הוא Vdc = 100 V. מקור זה מחולק לשני חלקים שווים. כעת פולסי שער ניתנים ל- MOSFET כפי שמוצג באיור להלן.

על פי תדר המוצא, זמן ההפעלה וזמן ההפעלה של MOSFET נקבע ומווצרים פעימות שער. אנו זקוקים להספק זרם חילופין של 50 הרץ, ולכן פרק הזמן של מחזור אחד (0 <t <2π) הוא 20 אלפיות שנייה. כפי שמוצג בתרשים, MOSFET-1 מופעל למחצית המחזור הראשון (0 <t <π) ובמהלך פרק זמן זה MOSFET-2 אינו מופעל. בפרק זמן זה, הזרם יזרום לכיוון החץ כמוצג באיור להלן וחצי מחזור של תפוקת AC הושלמה. הזרם מהעומס מימין לשמאל ומתח העומס שווה ל- + Vdc / 2.

במחצית השנייה (π <t <2π), ה- MOSFET-2 מופעל ומקור מתח נמוך יותר מחובר לעומס. הזרם מהעומס משמאל לכיוון ימין ומתח העומס שווה ל- -Vdc / 2. בפרק זמן זה, הזרם יזרום כפי שמוצג באיור וחצי מחזור השני של תפוקת AC הושלם.

מהפך גשר מלא

בסוג זה של מהפך משתמשים בארבעה מתגים. ההבדל העיקרי בין חצי גשר לממיר גשר מלא הוא הערך המרבי של מתח המוצא. בממיר חצי גשר, מתח השיא הוא חצי ממתח אספקת DC. בממיר גשר מלא מתח שיא זהה למתח אספקת DC. דיאגרמת מעגל של מהפך גשר מלא כמו מוצג מתחת לדמות.

דופק השער עבור MOSFET 1 ו- 2 זהים. שני המתגים פועלים במקביל. באופן דומה, ל- MOSFET 3 ו- 4 יש פעימות שער זהה ופועלות בו זמנית. עם זאת, MOSFET 1 ו- 4 (זרוע אנכית) לעולם אינם פועלים בו זמנית. אם זה קורה, אז מקור מתח DC יהיה קצר.

במחצית המחצית העליונה (0 <t <π), MOSFET 1 ו- 2 מופעלים והזרם יזרום כפי שמוצג באיור להלן. בפרק זמן זה הזרם זורם מכיוון שמאל לימין.

במשך חצי מחזור נמוך (π <t <2π), MOSFET 3 ו 4 לקבל מופעלות ועדכני יזרום כפי שמוצג באיור. בפרק זמן זה הזרם זורם מכיוון ימין לשמאל. מתח העומס בשיא זהה למתח אספקת DC Vdc בשני המקרים.

סימולציה של מהפך חצי גשר ב- MATLAB

להדמיה הוסף אלמנטים בקובץ המודל מספריית Simulink.

1) 2 מקור DC - 50V כל אחד

2) 2 מוספט

3) עומס התנגדות

4) מחולל דופק

5) לא שער

6) Powergui

7) מדידת מתח

8) GOTO ו- FROM

חבר את כל הרכיבים בהתאם לתרשים המעגל. צילום המסך של קובץ הדגם Half Bridge Inverter מוצג בתמונה למטה.

דופק שער 1 ודופק שער 2 הם פעימות שער עבור MOSFET1 ו- MOSFET2 שנוצר ממעגל מחולל השער. דופק השער נוצר על ידי PULSE GENERATOR. במקרה זה, לא ניתן להפעיל את MOSFET1 ו- MOSFET2 בו זמנית. אם זה קורה אז מקור המתח יהיה קצר. כאשר MOSFET1 סגור, MOSFET2 יהיה פתוח באותה עת, וכאשר MOSFET2 סגור MOSFET1 פתוח באותה עת. לכן, אם אנו מייצרים דופק שער עבור כל MOSFET אחד, אנו יכולים להחליף את הדופק ולהשתמש עבור MOSFET אחר.

מחולל דופק שער

התמונה למעלה מציגה את הפרמטר לבלוק מחולל הדופק ב- MATLAB. התקופה היא 2e-3 אמצעים 20 msec. אם אתה זקוק לפלט תדרים של 60 הרץ, התקופה תהיה 16.67 אלפיות שנייה. רוחב הדופק הוא במונחים של אחוז התקופה. פירוש הדבר שדופק השער נוצר לאזור זה בלבד. במקרה זה, אנו קובעים זאת על 50%, המשמעות היא שנוצר דופק שער תקופתי של 50% ודופק שער תקופתי של 50% אינו נוצר. עיכוב השלב מוגדר 0 שניות, כלומר שאנחנו לא נותנים שום דיחוי דופק השער. אם יש עיכוב פאזה כלשהו, ​​פירוש הדבר שדופק השער ייווצר לאחר זמן זה. לדוגמא, אם עיכוב פאזה הוא 1e-3 אז יופק דופק שער לאחר 10msec.

בדרך זו אנו יכולים ליצור את דופק השער עבור MOSFET1 ועכשיו נעבור את דופק השער הזה ונשתמש בו עבור MOSFET2. בסימולציה נשתמש בשער NOT לוגי. השער NOT הפוך את הפלט אומר שהוא ימיר 1 ל 0 ו 0 ל 1. ככה, אנחנו יכולים לקבל בדיוק דופק שער הנגדי, כך שמקור DC לעולם לא יהיה קצר.

מעשית, איננו יכולים להשתמש ברוחב הדופק של 50%. MOSFET או כל מתג חשמלי מתח לוקח זמן קצר לכיבוי. כדי למנוע קצר ממקור, רוחב הדופק מוגדר סביב 45% כדי לאפשר את זמן כיבוי ה- MOSFET. פרק זמן זה ידוע בשם זמן מת. אך, לצורך סימולציה, אנו יכולים להשתמש ברוחב הדופק של 50%.

צורת גל פלט עבור מהפך חצי גשר

צילום מסך זה מיועד למתח היציאה לאורך העומס. בתמונה זו אנו יכולים לראות כי ערך השיא של מתח העומס הוא 50 וולט, שהוא מחצית מאספקת DC והתדר הוא 50 הרץ. למחזור אחד שלם, הזמן הנדרש הוא 20 אלפיות השנייה.

סימולציה של מהפך גשר מלא ב- MATLAB

אם אתה מקבל תפוקה של חצי מהפך גשר, קל ליישם את מהפך הגשר המלא, כי בעיקר הדברים נשארים זהים. בשנת מהפך גשר מלא גם, אנחנו צריכים רק שני פולסים שער שהוא זהה מהפך גשר חצי. דופק שער אחד מיועד ל- MOSFET 1 ו- 2 והפוך מדופק השער הזה הוא ל- MOSFET 3 ו- 4.

אלמנטים נדרשים

1) 4 - MOSFET

2) מקור DC אחד

3) עומס התנגדות

4) מדידת מתח

5) מחולל דופק

6) GOTO ו- FROM

7) פאוורגוי

חבר את כל הרכיבים כפי שמוצג בתמונה למטה.

טופס גל פלט עבור מהפך גשר מלא

צילום מסך זה מיועד למתח יציאה לאורך העומס. כאן אנו יכולים לראות כי ערך השיא של מתח העומס שווה למתח אספקת DC שהוא 100 וולט.

תוכל לבדוק את ההליכה המלאה בסרטון כיצד לבנות ולדמות את חצי הגשר והממיר הגשר המלא ב- MATLAB להלן.