インバーターは、DC入力電源を出力側で標準の大きさと周波数の対称AC電圧に変換する電気機器です。それはまたとして名付けられます DCからACへのコンバーター。理想的なインバータの入力と出力は、正弦波と非正弦波のいずれかで表すことができます。インバーターへの入力源が電圧源である場合、そのインバーターは電圧源インバーター（VSI）と呼ばれ、インバーターへの入力源が電流源である場合、それは電流源インバーター（CSI）と呼ばれます。。インバータは、使用する負荷の種類に応じて2種類に分類されます。単相インバーター、および三相インバーター。単相インバータはさらにハーフブリッジインバータとフルブリッジインバータの2種類に分類されます。この記事では、フルブリッジインバータの詳細な構造と動作について説明します。

単相フルブリッジインバーターとは何ですか？

定義： フルブリッジ単相インバータは、適切なスイッチングシーケンスに基づいてスイッチのオンとオフを調整することにより、DC入力のアプリケーションで方形波AC出力電圧を生成するスイッチングデバイスです。生成される出力電圧は+ Vdcの形式です。、-Vdc、または0。

インバータの分類

インバータは5種類に分類されます

出力特性に応じて

方形波インバーター
その波動インバーター
変更された正弦波インバーター。

インバーターのソースによると

電流源インバーター
電圧源インバーター

負荷の種類に応じて

単相インバーター

ハーフブリッジインバーター
フルブリッジインバーター

三相インバーター

180度モード
120度モード

異なるPWM技術によると

シンプルパルス幅変調（SPWM）
マルチパルス幅変調（MPWM）
正弦波パルス幅変調（SPWM）
修正正弦波パルス幅変調（MSPWM）

出力レベルの数に応じて。

通常の2レベルインバーター
マルチレベルインバーター。

建設

フルブリッジインバーターの構造は、4つのチョッパーで構成され、各チョッパーは1対のチョッパーで構成されます。トランジスタまたはサイリスタとダイオード、ペアで接続されている

T1とD1は並列に接続されており、
T4とD2は並列に接続されています。
T3とD3は並列に接続されており、
T2とD4は並列に接続されています。

負荷V0は「AB」のチョッパーのペアの間に接続され、T1とT4の端端子は以下に示すように電圧源VDCに接続されます。

フルブリッジ単相インバータの回路図

等価回路は、以下のようにスイッチの形で表すことができます。

ダイオード電流方程式

単相フルブリッジインバーターの動作

を使用した単相フルブリッジの動作 RLC負荷インバータは以下のシナリオで説明できます

オーバーダンピングとアンダーダンピング

DC励起をRLC負荷に適用した場合、0からT / 2までのグラフから。得られた出力負荷電流は正弦波形です。 RLC負荷が使用されているため、RLC負荷のリアクタンスはXLとXCの2つの条件で表されます。

Codition1： XL> XCの場合、負荷が遅れているように機能し、過減衰システムと呼ばれ、

条件2： XLの場合フルブリッジインバータ波形

フルブリッジインバータ波形

伝導角

それぞれの伝導角スイッチ各ダイオードは、V0とI0の波形を使用して決定できます。

遅延負荷状態で

ケース1： φからπまで、V0> 0およびI0> 0の場合、S1、S2が導通します。
ケース2： 0からφまで、V0> 0およびI0<0 then diodes D1, D2 conducts
ケース3： π+φから2πまで、V0<0 and I0 < 0 then switches S3, S4 conducts
ケース4： πからπ+φ、V0 0を形成すると、ダイオードD3、D4が導通します。

先行負荷状態で

ケース1： 0からπ–φ、V0> 0、I0> 0の場合、S1、S2が導通します。

ケース2： π-φからπまで、V0> 0およびI0<0 then diodes D1, D2 conducts

ケース3： πから2πへ-φ、V0<0 and I0 < 0 then switches S3, S4 conducts

ケース4： フォーム2π-φから2π、V0 0、次にダイオードD3、D4が導通

ケース5： φが0になる前に、D3とD4が導通します。

したがって、各ダイオードの導通角は 「ファイ」 とそれぞれの伝導角サイリスタまたはトランジスタは 「Π-φ」。

強制転流と自己転流

自己転流状況は、先行負荷状態で観察できます

グラフから、「φからπ–φ」、S1とS2が導通し、「π–φ」の後、D1、D2が導通していることがわかります。この時点で、D1とD2の両端の順方向電圧降下は1ボルトです。ここで、S1とS2は「π–φ」の後に負の電圧に面しているため、S1とS2はオフになります。したがって、この場合、自己転流が可能です。

“単相からの三相電力 ”

フルブリッジインバータ波形

強制転流状況は、遅延負荷状態で観察できます

グラフから、「oからφ」、D1とD2が導通し、πからφ、S1、S2が導通して短絡していることがわかります。「φ」以降、D3とD4はS1とS2がオフの場合にのみ導通しますが、この条件はS1とS2を強制的にオフにすることによってのみ満たすことができます。したがって、強制の概念を使用しますスイッチング。

数式

1）。各ダイオードの導通角は ファイ

2）。各サイリスタの導通角は π-φ 。

3）。自己転流は、回路のターンオフ時に力率負荷または減衰不足のシステムでのみ可能です。 t_c=φ/ w₀ _。ここで、w0は基本周波数です。

4）。フーリエ級数 V₀（t）= ∑_{n = 1,3,5}^a[4 V_DC/nπ] Sin n w₀t

5）。私₀（t）= ∑_{n = 1,3,5}^a[4 V_DC/nπlz_nl]罪nw₀t +φ_n

6）。 V_01max= 4 V_DC/ Pi

7）。私_01max= 4 V_DC/πZ₁

8）。 Mod Z_n= R^二+（n w₀L – 1 / n w₀C）ここで、n = 1,2,3,4…..

9）。ファイ_n=そう^-1[（ / R]

10）。基本変位係数 F_DF= cos ファイ

11）。ダイオード電流方程式I_D波形は次のようになります

私_{D01（平均）}= 1 /2π[∫₀^ファイ私_最大01罪（w₀t-φ₁）] dwt

私_D01（rms）= [1 /2π[∫₀^ファイ私₀₁^二_最大なし^二（v₀t-φ₁）dwt]]^1/2

ダイオード電流方程式

12）。スイッチまたはサイリスタの電流方程式I_T波形は次のようになります

私_{T01（平均）}= 1 /2π[∫_ファイ^円周率私_最大01罪（w₀t-φ₁）] dwt

私_T01（rms）= [1 /2π[∫_ファイ^円周率私₀₁^二_最大なし^二（v₀t-φ₁）dwt]]^1/2

サイリスタ波形

単相フルブリッジインバーターの利点

以下は利点です

回路に電圧変動がない
高入力電圧に適しています
エネルギー効率
の現在の評価パワーデバイス負荷電流に等しい。

単相フルブリッジインバーターのデメリット

以下はデメリットです

フルブリッジインバーター（95％）の効率はブリッジインバーター（99％）の半分未満です。
損失が大きい
高ノイズ。

単相フルブリッジインバータの用途

以下はアプリケーションです

低電力および中電力の例の方形波などのアプリケーションに適用可能/ 準方形波電圧
歪んだ正弦波は、高出力アプリケーションの入力として使用されます
高速パワー半導体デバイスを使用すると、出力の高調波成分を次のように減らすことができます。 PWM テクニック
ACのような他のアプリケーション可変モーター、暖房誘導装置、待機する電源
ソーラーインバーター
コンプレッサー等

したがって、インバーターは電気機器ですこれは、DC入力電源を出力側で標準の大きさと周波数の非対称AC電圧に変換します。単相インバータは、負荷の種類により、ハーフブリッジインバータとフルブリッジインバータの2種類に分類されます。この記事では、フルブリッジ単相インバータについて説明します。これは、4つのサイリスタと4つのダイオードで構成されており、これらが一緒になってスイッチのように機能します。スイッチの位置に応じて、フルブリッジインバータが動作します。ハーフブリッジに対するフルブリッジの主な利点は、ハーフブリッジインバータと比較して、出力電圧が入力電圧の2倍、出力電力が4倍であることです。