單相全橋逆變電路的控制設(shè)計(jì)

單相全橋逆變電路是一種將直流電能轉(zhuǎn)換為交流電能的電力電子設(shè)備，廣泛應(yīng)用于各種電力系統(tǒng)和電力設(shè)備中。在單相全橋逆變電路中，移相調(diào)壓方式是一種常用的控制方式，通過調(diào)整逆變器的輸出電壓和頻率來實(shí)現(xiàn)對負(fù)載的控制。

單相全橋逆變電路由四個(gè)功率開關(guān)器件組成，通常采用IGBT或MOSFET等器件。這四個(gè)功率開關(guān)器件按照橋式連接方式連接，形成全橋結(jié)構(gòu)。在全橋逆變電路中，直流電源通過四個(gè)功率開關(guān)器件的交替導(dǎo)通和關(guān)斷，將直流電能轉(zhuǎn)換為交流電能。

1.1 單相全橋逆變電路的工作原理

在單相全橋逆變電路中，四個(gè)功率開關(guān)器件按照一定的順序進(jìn)行導(dǎo)通和關(guān)斷，從而實(shí)現(xiàn)直流電能向交流電能的轉(zhuǎn)換。具體來說，當(dāng)一個(gè)功率開關(guān)器件導(dǎo)通時(shí)，另外三個(gè)功率開關(guān)器件處于關(guān)斷狀態(tài)。通過控制四個(gè)功率開關(guān)器件的導(dǎo)通和關(guān)斷順序，可以控制輸出交流電的電壓和頻率。

1.2 單相全橋逆變電路的控制方式

單相全橋逆變電路的控制方式主要有脈寬調(diào)制(PWM)控制和移相調(diào)壓控制兩種。脈寬調(diào)制控制是通過調(diào)整功率開關(guān)器件的導(dǎo)通時(shí)間來控制輸出交流電的電壓和頻率，而移相調(diào)壓控制則是通過調(diào)整功率開關(guān)器件的導(dǎo)通相位來實(shí)現(xiàn)對輸出交流電的控制。

移相調(diào)壓方式是一種通過調(diào)整功率開關(guān)器件的導(dǎo)通相位來實(shí)現(xiàn)對輸出交流電的控制的方法。在單相全橋逆變電路中，移相調(diào)壓方式的工作原理主要包括以下幾個(gè)方面：

2.1 移相控制的基本概念

移相控制是指通過調(diào)整功率開關(guān)器件的導(dǎo)通相位來改變輸出交流電的電壓和頻率。在單相全橋逆變電路中，四個(gè)功率開關(guān)器件的導(dǎo)通相位可以按照一定的順序進(jìn)行調(diào)整，從而實(shí)現(xiàn)對輸出交流電的控制。

2.2 移相控制的實(shí)現(xiàn)方式

在單相全橋逆變電路中，移相控制的實(shí)現(xiàn)方式主要有以下幾種：

2.2.1 單相全橋逆變電路的相位控制

在單相全橋逆變電路中，可以通過調(diào)整四個(gè)功率開關(guān)器件的導(dǎo)通相位來實(shí)現(xiàn)對輸出交流電的控制。具體來說，可以通過控制四個(gè)功率開關(guān)器件的導(dǎo)通時(shí)間，使得輸出交流電的電壓和頻率按照預(yù)定的要求進(jìn)行變化。

2.2.2 單相全橋逆變電路的相位差控制

在單相全橋逆變電路中，還可以通過調(diào)整相鄰兩個(gè)功率開關(guān)器件的導(dǎo)通相位差來實(shí)現(xiàn)對輸出交流電的控制。通過調(diào)整相位差，可以改變輸出交流電的電壓和頻率，從而實(shí)現(xiàn)對負(fù)載的控制。

2.3 移相控制的實(shí)現(xiàn)方法

在單相全橋逆變電路中，移相控制的實(shí)現(xiàn)方法主要有以下幾種：

2.3.1 基于微控制器的移相控制

在單相全橋逆變電路中，可以通過微控制器來實(shí)現(xiàn)移相控制。微控制器可以根據(jù)預(yù)定的控制策略，實(shí)時(shí)調(diào)整四個(gè)功率開關(guān)器件的導(dǎo)通相位，從而實(shí)現(xiàn)對輸出交流電的控制。

2.3.2 基于模擬電路的移相控制

在單相全橋逆變電路中，還可以通過模擬電路來實(shí)現(xiàn)移相控制。通過設(shè)計(jì)合適的模擬電路，可以實(shí)現(xiàn)對四個(gè)功率開關(guān)器件導(dǎo)通相位的實(shí)時(shí)調(diào)整，從而實(shí)現(xiàn)對輸出交流電的控制。

移相調(diào)壓方式在單相全橋逆變電路中有著廣泛的應(yīng)用，主要包括以下幾個(gè)方面：

3.1 電力系統(tǒng)的調(diào)壓控制

在電力系統(tǒng)中，通過采用單相全橋逆變電路的移相調(diào)壓方式，可以實(shí)現(xiàn)對電力系統(tǒng)的電壓和頻率的實(shí)時(shí)控制，從而保證電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

3.2 電力設(shè)備的調(diào)速控制

在電力設(shè)備中，如電動(dòng)機(jī)、變壓器等，通過采用單相全橋逆變電路的移相調(diào)壓方式，可以實(shí)現(xiàn)對設(shè)備的調(diào)速控制，從而提高設(shè)備的運(yùn)行效率和性能。

3.3 可再生能源的并網(wǎng)控制

在可再生能源領(lǐng)域，如太陽能、風(fēng)能等，通過采用單相全橋逆變電路的移相調(diào)壓方式，可以實(shí)現(xiàn)對可再生能源的并網(wǎng)控制，從而提高可再生能源的利用率和經(jīng)濟(jì)效益。

單相全橋逆變器的模式 單相全橋逆變器的工作分為 4種模式 ：

1、模式Ⅰ(t1< t < T/2)

T1和T2觸發(fā)脈沖，T1和T2同時(shí)導(dǎo)通，負(fù)載電壓變?yōu)?Vdc。應(yīng)用KVL：Vs – V0 = 0，輸出電壓Vo=Vs。

負(fù)載電流的路徑為： (+)Vdc-T1-負(fù)載- T2-Vdc(-)。

在時(shí)刻T/2，輸出電流達(dá)到最大值，由于電壓和電流的極性相同，

T1在此時(shí)關(guān)斷。在此期間，負(fù)載電流和負(fù)載電壓變?yōu)檎担虼斯β蕪碾娫戳飨蜇?fù)載。

模式Ⅰ(t1< t < T/2)

2、模式 II (T/2 < t < t2)

在此模式下，一旦T1 和T2關(guān)閉，負(fù)載上的電壓極性就會因感性負(fù)載而發(fā)生變化。

當(dāng)二極管 D3 和 D4 導(dǎo)通時(shí)，負(fù)載電流流經(jīng)路徑：D3 -(+)Vdc-Vdc(-)-二極管 D4。

在此模式下，功率從負(fù)載流向電源。

模式 II (T/2 < t < t2)

3、模式III(t2 < t < T)

在此模式期間， T1 和 T2 關(guān)閉，而 T3 和 T4開啟 。

負(fù)載兩端的電壓 變?yōu)?-Vdc ， 電流流經(jīng)路徑 ：(+)Vdc - T3-負(fù)載-T4-Vdc(-)

由于在此期間負(fù)載電壓和負(fù)載電流均為負(fù)，因此

功率通過電源流向負(fù)載

模式III(t2 < t < T)

4、模式 Ⅳ (0 < t < t1)

在此模式下，當(dāng) T3 和T4 關(guān)閉時(shí)， 負(fù)載兩端電壓的極性會發(fā)生變化。

由于二極管D1 和 D2導(dǎo)通，負(fù)載電流流經(jīng)路徑：二極管 D1-(+)Vdc-Vdc(-)- 二極管 D2-負(fù)載。

在此模式下，當(dāng)負(fù)載電流方向反轉(zhuǎn)時(shí)， 功率從負(fù)載流向電源 。