Једнофазни полу мост и претварач пуног моста помоћу матлаба

Наизменичне струје (ац) напајање се користи за скоро све стамбене, комерцијалне и индустријске потребе. Али највећи проблем код АЦ је тај што се не може чувати за будућу употребу. Дакле, наизменична струја се претвара у једносмерну, а затим се једносмерна струја складишти у батерије и ултра-кондензаторе. И сада кад год је потребан АЦ, ДЦ се поново претвара у АЦ за покретање уређаја заснованих на АЦ. Тако се уређај који претвара једносмерну струју у наизменичну назива Инвертер.

За једнофазне примене користи се једнофазни претварач. Постоје углавном две врсте једнофазних претварача: претварач са пола моста и претварач са пуним мостом. Овде ћемо проучити како се ови претварачи могу изградити и симулираће склопове у МАТЛАБ-у.

Инвертер са пола моста

Ова врста претварача захтева два прекидача за енергетску електронику (МОСФЕТ). МОСФЕТ или ИГБТ се користе у сврху пребацивања. Схема споја претварача са полумостовима приказана је на доњој слици.

Као што је приказано на дијаграму кола, улазни једносмерни напон је Вдц = 100 В. Овај извор је подељен на два једнака дела. Сада се импулси капија дају МОСФЕТ-у, као што је приказано на доњој слици.

Према излазној фреквенцији, одлучује се о времену укључења и времену искључења МОСФЕТ-а и генеришу се импулси на вратима. Потребно нам је напајање наизменичном струјом од 50 Хз, тако да временски период једног циклуса (0 <т <2π) износи 20 мс. Као што је приказано на дијаграму, МОСФЕТ-1 се активира у првом полуциклу (0 <т <π) и током овог временског периода МОСФЕТ-2 се не покреће. У овом временском периоду струја ће тећи у смеру стрелице као што је приказано на доњој слици и завршен је полуциклус АЦ излаза. Струја из терета је здесна улево, а напон оптерећења једнак је + Вдц / 2.

У другом полу циклусу (π <т <2π), МОСФЕТ-2 се активира и извор нижег напона је повезан са оптерећењем. Струја од терета је лево-десно, а напон оптерећења је једнак -Вдц / 2. У овом временском периоду струја ће тећи како је приказано на слици и завршен је други полуциклус АЦ излаза.

Фулл Бридге Инвертер

У овој врсти претварача користе се четири прекидача. Главна разлика између пола моста и претварача пуног моста је максимална вредност излазног напона. У претварачу на пола моста, вршни напон је половина напона једносмерне струје. У претварачу пуног моста вршни напон је једнак напону једносмерне струје. Цирцуит диаграм пуног моста регулатора је као што је приказано у наставку слици.

Пулсни улаз за МОСФЕТ 1 и 2 је исти. Оба прекидача раде истовремено. Слично томе, МОСФЕТ 3 и 4 имају исте импулсне сигнале и раде истовремено. Али, МОСФЕТ 1 и 4 (вертикални крак) никада не раде истовремено. Ако се то догоди, извор једносмерног напона ће бити кратко спојен.

За горњи полуциклус (0 <т <π), МОСФЕТ 1 и 2 се активирају и струја ће тећи како је приказано на доњој слици. У овом временском периоду струја тече с лева на десно.

За доњи полуциклус (π <т <2π), МОСФЕТ 3 и 4 се активирају и струја ће тећи како је приказано на слици. У овом временском периоду струја тече здесна улево. Вршни напон оптерећења је исти као једносмерни напон напајања Вдц у оба случаја.

Симулација претварача са пола моста у МАТЛАБ-у

За симулацију додајте елементе у датотеку модела из библиотеке Симулинк.

1) 2 извора једносмерне струје - по 50В

2) 2 МОСФЕТ-а

3) Отпорно оптерећење

4) Генератор импулса

5) НЕ капија

6) Повергуи

7) Мерење напона

8) ГОТО и ОД

Повежите све компоненте према шеми кола. Снимак екрана датотеке модела Халф Бридге Инвертер приказан је на доњој слици.

Пулс 1 и гате импулс 2 су импулси капија за МОСФЕТ1 и МОСФЕТ2 који се генеришу из кола генератора капија. Пулс гејта генерише ПУЛСЕ ГЕНЕРАТОР. У овом случају, МОСФЕТ1 и МОСФЕТ2 не могу се активирати истовремено. Ако се то догоди, извор напона ће бити кратко спојен. Када је МОСФЕТ1 затворен, МОСФЕТ2 ће бити отворен у то време, а када је МОСФЕТ2 затворен, МОСФЕТ1 је отворен у то време. Дакле, ако генеришемо импулс на капији за било који МОСФЕТ, тада можемо да пребацимо тај пулс и користимо га за други МОСФЕТ.

Гате Пулсе генератор

Горња слика приказује параметар блока генератора импулса у МАТЛАБ-у. Период је 2е-3 средства 20 мсец. Ако вам је потребан излаз фреквенције 60Хз, период ће бити 16,67 мсец. Ширина импулса је смислу процента периода. То значи да се импулс на капији генерише само за ово подручје. У овом случају, поставили смо ово на 50%, што значи да се генерише 50% периодни импулс на капији и да се не генерише 50% периодни импулс на капији. Кашњење фаза је постављена 0 сек, значи да се не дају никакав застој до капије пулс. Ако постоји било какво кашњење фазе, то значи да ће се импулс гејта генерисати након овог времена. На пример, ако је фазно кашњење 1е-3, онда ће се импулс гејта генерисати након 10мсец.

На тај начин можемо генерисати импулс гејта за МОСФЕТ1 и сада ћемо укључити тај импулс гејта и користити га за МОСФЕТ2. У симулацији ћемо користити логички НОТ гате. НОТ улаз обрнут према излазу значи да ће претворити 1 у 0 и 0 у 1. Ево како можемо тачно добити импулс супротне капије тако да извор једносмерне струје никада неће бити кратко спојен.

У пракси не можемо користити 50% ширине импулса. МОСФЕТ-у или било којем електричном прекидачу треба мало времена да се искључи. Да би се избегао кратки спој извора, ширина импулса је подешена на око 45% како би се омогућило време за искључивање МОСФЕТ-ова. Овај временски период познат је као мртво време. Али, у сврху симулације, можемо користити 50% ширине импулса.

Излазни таласни облик за претварач са пола моста

Овај снимак екрана је за излазни напон на оптерећењу. На овој слици видимо да је вршна вредност напона оптерећења 50В, што је половина напајања једносмерном струјом, а фреквенција 50Хз. За комплетан један циклус потребно време је 20 мс.

Симулација претварача пуног моста у МАТЛАБ-у

Ако добијете излаз претварача с пола моста, онда је лако имплементирати претварач са пуним мостом, јер већина ствари остаје иста. И код пуног претварача моста потребна су нам само два импулса на вратима, што је исто као претварач са половичним мостом. Један импулс капија је за МОСФЕТ 1 и 2, а инверзни импулс гејта је за МОСФЕТ 3 и 4.

Потребни елементи

1) 4 - МОСФЕТ

2) 1 извор једносмерне струје

3) Отпорно оптерећење

4) Мерење напона

5) Генератор импулса

6) ГОТО и ОД

7) повергуи

Повежите све компоненте као што је приказано на доњем снимку екрана.

Облик излазног таласа за претварач пуног моста

Овај снимак екрана је за излазни напон на оптерећењу. Овде можемо видети да је вршна вредност напона оптерећења једнака једносмерном напону напајања који је 100В.

Комплетну шетњу кроз Видео како направити и симулирати Халф Бридге и Фулл Бридге Инвертер можете погледати у МАТЛАБ-у испод.