全橋式逆變器是全橋式(Full Bridge)PWM DC/DC轉換器的主要組成部分,其主電路如圖1所示,它是由四只開關管V1~V2,及其反并聯二極管D1~D4,和輸出變壓器Tr,等組成的。輸人直流電源電壓為Ui,輸出交流電壓為U。,變壓器Tr,的初級繞組接于兩橋臂中點A和B兩點,變壓器的初級繞組匝數為w1,次級繞組匝數為W2,變比Κ=W1/W2。全橋式逆變器可以采用雙極性控制、有限雙極性控制和移相控制方式。
1.雙極性控制方式
全橋式逆變器采用雙極性控制方式的工作波形如圖1(b)、(c)所示。開關管V1~V2采用的是PWM控制方式。在一個開關周期TS的前半周,開關管V1和V4導通,導通時間為TOn,DU為占空比,
后半周期開關管V2和V3導通,導通時間也為TOn。在開關管V1和V4導通時,如不計開關管的通態(tài)壓降,則變壓器初級繞組上的電壓為UAB=-Ui;在開關管V2和V3導通時,初級繞組上的電壓為uAB=-Ui;在開關管V1和V4與V2和V3都關斷時,初級繞組上的電壓UAB=0,在變壓器次級開路時,變壓器初級繞組上電壓UAB的波形,如圖1(b)所示,是一個方波電壓。調節(jié)開關管的導通時間,亦即調節(jié)占空比DU,就可以調節(jié)電壓uAB的脈沖寬度,從而達到調節(jié)電壓UAB有效值大小的目的。次級電壓U。的波形與UAB相同,其幅值為Ui/K.
如果次級接的是電阻負載RLd,則流過負載的電流為isO。電流is,的波形與電壓UO、UAB相同,其幅值為
。變壓器初級電流iP的波形和次級電流is相同,其幅值
。此式也可以寫成
式中R1,為次級負載電阻RLd;折算到初級的值??芍?,如果變壓器為理想變壓器,則接在變壓器次級的負載電阻RLd與不用變壓器,而在A、B兩端直接接人電阻R1的效果是一樣的。故在開關管V1和V4導通時,流過V1和V4的電流為
,在開關管V2和V3導通時,流過V2和V3的電流也為
,此時開關管V1~V4的反并聯二極管D1~D4中沒有電流流過。
圖3-29 雙極性控制方式
如果在變壓器的次級接的是電感負載L,在開關管V1和V4導通時,變壓器初級電壓為UAB=Ui,次級電壓UO=K0在電壓UO的作用下,負載電流 從零開始增加,增加的速度為
。此電流在
時,即開關管V1和V4將關斷時達到最大值
在開關管V1和V4關斷時,此 電流不可能發(fā)生突然變化,仍將按照原來的方向流動。故必將使二極管D3和D2導通,于是電壓UAB=-Ui,Uo的極性反向。在反向電壓的作用下 ,負載電感電流將減小,減小的速度與開關管V1和V4開通時的增加速度相同。在這種情況下,變壓器初級和次級的電壓波形,和電阻負載時有 很大的差別,出現了一塊陰影面積。在純電感負載時此陰影的面積,和電阻負載時的UAB:面積大小相同。故輸出電壓Uo的波形不僅由開關管v1和v4的導通狀態(tài)決定,而且還與負載的性質有關。當占空比DU≥
,即開關管V1和v4的導通時間Ton≥Ts/4時,電壓UAB的波形變成脈寬為180°電角的方波。即當DU在
~1的范圍內變化時,電壓UAB和Uo始終是180°脈寬的方波,不受占空比Du變化的影響。由以上分析可知,全橋式逆變器在電感負載時不宜采用這種脈寬控制方式。