單相半橋逆變電路圖,工作原理詳解-KIA MOS管

單相半橋逆變電路

單相半橋逆變器的結構非常簡單，由 2 個晶閘管 T1 和 T2 和 2 個反饋二極管 D1、D2組成的半橋逆變電路。

每個二極管和每個晶閘管和三線直流電源反并聯，電源端提供平衡直流電壓。

下面為該半橋逆變器的基本配置，負載為RL負載。

在單相逆變器中，我們可以使用其他功率半導體開關器件，如IGBT、功率MOS關等，不一定說一定是要晶閘管。

這里假設，每個晶閘管在其柵極信號存在期間導通，并在該信號移除時換向。晶閘管T1和晶閘管T2的門控信號分別為 ig1 和 ig2 。

負載RL連接在A點和B點之間。A點始終被視為相對于B點的+ve。如果電流沿著該方向流動，假設電流為+ve，類似地，如果電流從B流向A，則電流被視為－ve。

由于感性負載，輸出電壓波形與R負載相似，然而，輸出電流波形于輸出電壓波形并不相似。

在RL負載輸出的情況下，電流 I0 是時間的指數函數，輸出電流滯后輸出電壓一個角度pin。

Φ = tan -1 (ωL/R)

單相電壓型半橋逆變電路

單相電壓型半橋逆變電路主要用于將直流電源轉換為交流電源。

電路組成部分

直流輸入電源：提供穩定的直流電壓。

兩個全控型開關器件：如IGBTQ（絕緣柵雙極型晶體管）或MOSFET（金屬氧化物半導體場效應管），用于控制電流的流向和開關狀態。

負載：逆變電路的輸出端所連接的電器設備。

電容器：在直流側可能需要串聯兩個電容器，以提供穩定的直流電壓，并控制兩個電容器電壓的均衡（某些設計中可能不包含此元件）。

工作原理

開關狀態控制：通過控制兩個全控型開關器件的通斷，實現直流到交流的轉換。當其中一個開關閉合時，直流電源的正極連接到交流負載上，同時負載上出現正向電壓；當該開關斷開時，負載上出現反向電壓。兩個開關交替工作，使得負載上的電流和電壓形成類似正弦波的波形。

開關脈沖產生：當有源開關閉合時，有源開關端的電壓為零，此時有源開關兩端的電流在有源開關上形成了一個陡峭的脈沖，被稱為開關脈沖。開關脈沖導致負載上的電流逐漸上升，同時負載的電壓也逐漸增加。

無源開關作用：當有源開關斷開時，負載的電流開始通過無源開關（如二極管），此時負載上的電壓逐漸下降。由于無源開關的導通壓降低于有源開關，因此負載電壓下降的速度較快。

單相電壓型半橋逆變電路優缺點

優點

（1）結構簡單：單相電壓型半橋逆變電路相較于其他類型的逆變電路，其結構較為簡單，使用的器件相對較少。

（2）控制方便：通過控制有源開關（如功率MOSFET晶體管）和無源開關（如二極管）的通斷，可以方便地實現直流到交流的轉換。

缺點

（1）輸出電壓幅值限制：單相電壓型半橋逆變電路的輸出交流電壓的幅值僅為直流輸入電壓的一半（即Um=Ud/2，其中Ud為直流輸入電壓），這在一定程度上限制了其應用范圍。電容器電壓均衡問題：直流側需要兩個電容器串聯，工作時需要控制兩個電容器電壓的均衡，這增加了電路的復雜性和成本。

（2）變壓器利用率較低：由于半橋電路的特性，其變壓器的利用率相對較低，這可能導致能量的浪費。

（3）帶感性負載能力差：單相電壓型半橋逆變電路在帶感性負載時，可能表現出較差的性能，因為感性負載會導致電流波形畸變，進而影響輸出電壓的質量。

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