インバーターは、直接電力を交流電力に変換するパワーエレクトロニクスコンバーターです。このインバーター装置を使用することにより、固定DCを可変周波数および電圧として可変AC電力に変換できます。次に、このインバーターから周波数を変更できます。つまり、要件に応じて40HZ、50HZ、60HZの周波数を生成できます。 DC入力が電圧源である場合、インバーターはVSI（Voltage Source Inverter）として知られています。インバーターには4つのスイッチングデバイスが必要ですが、ハーフブリッジインバーターには2つのスイッチングデバイスが必要です。ブリッジインバータには、ハーフブリッジの2種類があります。 インバーター とフルブリッジインバーター。この記事では、ハーフブリッジインバータについて説明します。
ハーフブリッジインバータとは？
インバーターは、直流電圧を交流電圧に変換する装置であり、4つのスイッチで構成されていますが、ハーフブリッジインバーターには、逆並列に接続された2つのダイオードと2つのスイッチが必要です。 2つのスイッチは相補スイッチです。つまり、最初のスイッチがオンの場合、2番目のスイッチはオフになります。同様に、2番目のスイッチがオンの場合、最初のスイッチはオフになります。
抵抗負荷のある単相ハーフブリッジインバータ
抵抗負荷のある単相ハーフブリッジインバータの回路図を下図に示します。
ハーフブリッジインバーター
ここで、RLは抵抗性負荷Vです。s/ 2は電圧源Sです1およびS二2つのスイッチです、私は0は現在です。各スイッチがダイオードDに接続されている場所1およびD二並行して。上の図では、スイッチS1およびS二自己交換スイッチです。スイッチS1電圧が正で電流が負のときに導通します、スイッチS二電圧が負で、電流が負のときに導通します。ザ・ ダイオード D1電圧が正で電流が負のときに導通します、ダイオードD二電圧が負で、電流が正のときに導通します。
ケース1（スイッチSの場合1オンでS二オフ）： Sスイッチ時10からT / 2の時間でオンになり、ダイオードD1およびD二逆バイアス状態にあり、S二スイッチがオフになっています。
KVL（キルヒホッフの電圧法則）の適用
Vs/ 2-V0= 0
ここで出力電圧V0= Vs/二
ここで出力電流i0= V0/ R = Vs/ 2r
供給電流またはスイッチ電流の場合、電流iS1= i0 = Vs / 2R、iS2= 0およびダイオード電流iD1= iD2= 0。
ケース2（スイッチSの場合二オンでS1オフ） ：スイッチS時二T / 2からTまでの時間、ダイオードDがオンになります。1およびD二逆バイアス状態にあり、S1スイッチがオフになっています。
KVL（キルヒホッフの電圧法則）の適用
Vs/ 2 + V0= 0
ここで出力電圧V0= -Vs/二
ここで出力電流i0= V0/ R = -Vs/ 2r
供給電流またはスイッチ電流の場合、電流iS1= 0、iS2= i0= -Vs/ 2Rとダイオード電流iD1= iD2= 0。
単相ハーフブリッジインバータの出力電圧波形を下図に示します。
ハーフブリッジインバータ出力電圧波形
出力電圧の平均値は
したがって、時間「T」から「ωt」軸への変換からの出力電圧波形を次の図に示します。
出力電圧波形の時間軸の変換
がゼロを掛けるとゼロになります。がT / 2を掛けると、T / 2 =πになります。がTを掛けると、T =2πになります。が3T / 2を掛けると、Tになります。 / 2 =3πなど。このようにして、この時間軸を「ωt」軸に変換できます。
出力電圧と出力電流の平均値は
V0 （平均）= 0
私0 （平均）= 0
出力電圧と出力電流のRMS値は
V0 （RMS）= VS/二
私0 （RMS）= V0 （RMS）/ R = VS/ 2r
インバーターで得られる出力電圧は、純粋な正弦波、つまり方形波ではありません。基本成分を含む出力電圧を下図に示します。
基本成分を含む出力電圧波形
フーリエ級数を使用する
ここでCn、へnおよびbnです
bn= VS/nᴨ（1-cosnᴨ）
bn偶数（n = 2,4,6…..）とbを代入する場合は= 0n奇数を代入する場合は= 2Vs /nπ（n = 1,3,5……）。代替bn= 2Vs /nπおよびanCで= 0nCを取得しますn= 2Vs /nπ。
ϕn=そう-1（にn/ bn）= 0
V01（ ωt） = 2 VS/ᴨ*（なし ωt ）
代替V0（平均）= 0で取得されます
式（1）は次のように書くこともできます。
V0（ ωt） = 2 VS/ᴨ*（なし ωt ）+ 二 VS/3ᴨ*（Sin3 ωt ）+ 二 VS/5ᴨ*（Sin5 ωt ）+…….. +∞
V0（ ωt） = V01（ ωt） + V03（ ωt） + V05（ ωt）
上記の式は、基本波電圧と奇数次高調波で構成される出力電圧です。これらの高調波成分を除去するには、フィルター回路を使用する方法と、パルス幅変調技術を使用する方法の2つがあります。
基本電圧は次のように書くことができます
V01（ ωt） = 2VS/ᴨ*（なし ωt ）
基本電圧の最大値
V01（最大）= 2VS/ᴨ
基本電圧のRMS値は次のとおりです。
V01（RMS）= 2VS/√2ᴨ=√2VS/ᴨ
RMS出力電流の基本的な成分は次のとおりです。
私01（RMS）= V01（RMS）/ R
歪み係数を取得する必要があります。歪み係数はgで表されます。
g = V01（RMS）/ V0（RMS） =基本電圧のrms値/出力電圧の合計RMS値
を置き換えることによって V01（RMS） そして V0（RMS） gの値は
g =2√2/ᴨ
合計 高調波歪み として表されます
出力電圧では、全高調波歪みTHD = 48.43％ですが、IEEEによると、全高調波歪みは5％である必要があります。
単相ブリッジインバータの基本出力は
P01=（V01（rms））二/ R = I二01（rms）R
上記の式を使用することにより、基本電力出力を計算できます。
このようにして、単相ハーフブリッジインバータのさまざまなパラメータを計算できます。
R-L負荷の単相ハーフブリッジインバーター
R-L負荷の回路図を下図に示します。
R-L負荷の単相ハーフブリッジインバーター
R-L負荷の単相ハーフブリッジインバータの回路図は、2つのスイッチ、2つのダイオード、および電圧源で構成されています。 R-L負荷はAポイントとOポイントの間に接続され、ポイントAは常に正と見なされ、ポイントOは負と見なされます。電流がポイントAからOに流れる場合、電流は正と見なされます。同様に、電流がポイントからAに流れる場合、電流は負と見なされます。
R-L負荷の場合、出力電流は時間に対する指数関数になり、出力電圧よりも角度だけ遅れます。
ϕ = そう-1（（ ω L / R）
R負荷のある単相ハーフブリッジインバータの運転
作業操作は、次の時間間隔に基づいています
（i）間隔I（0
この時間間隔にKVLを適用すると、次のようになります。
出力電圧V0> 0出力電流は逆方向に流れるため、i0<0 switch current iS1= 0およびダイオード電流iD1= -i0
（ii）間隔II（t1
KVLを適用すると
出力電圧V0> 0出力電流は順方向に流れるため、i0> 0スイッチ電流iS1= i0およびダイオード電流iD1= 0
（iii）間隔III（T / 2
KVLを適用すると
出力電圧V0<0 The output current flows in the forward direction, therefore, i0> 0スイッチ電流iS1= 0およびダイオード電流iD1= 0
（iv）間隔IV（t2
KVLを適用すると
出力電圧V0<0 The output current flows in the opposite/reverse direction therefore i0<0 switch current iS1= 0およびダイオード電流iD1= 0
ハーフブリッジインバータの動作モード
時間間隔の要約を以下の表に示します。
| S.NO | 時間間隔 | デバイスの伝導 | 出力電圧（V0 ） | 出力 電流 （（ 私0 ） | スイッチ電流（iS1 ） | スイッチダイオード（iD1 ） |
| 1 | 0 | D1 | V0> 0 | 私0<0 | 0 | - 私0 |
| 二 | t1 | S1 | V0> 0 | 私0> 0 | 私0 | 0 |
| 3 | T / 2 | D二 | V0<0 | 私0> 0 | 0 | 0 |
| 4 | t二 | S二 | V0<0 | 私0<0 | 0 | 0 |
RL負荷の単相ハーフブリッジインバータの出力電圧波形を下図に示します。
R-L負荷の単相ハーフブリッジインバータの出力電圧波形
ハーフブリッジインバーターとフルブリッジインバーター
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違いを下表に示します。
| S.NO | 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 |
1 | ハーフブリッジインバータの効率が高い | フルブリッジインバーターまた、効率が高い |
二 | ハーフブリッジインバーターでは、出力電圧波形は正方形、準正方形、またはPWMです。 | フルブリッジインバーターでは、出力電圧波形は正方形、準正方形、またはPWMです。 |
3 | ハーフブリッジインバータのピーク電圧はDC電源電圧の半分です | フルブリッジインバータのピーク電圧はDC電源電圧と同じです |
4 | ハーフブリッジインバーターには2つのスイッチが含まれています | フルブリッジインバーターには4つのスイッチが含まれています |
5 | 出力電圧はEです0= EDC/二 | 出力電圧はEです0= EDC |
6 | 基本出力電圧はEです1= 0.45 EDC | 基本出力電圧はEです1= 0.9 EDC |
7 | このタイプのインバーターはバイポーラ電圧を生成します | このタイプのインバーターは単極電圧を生成します |
利点
単相ハーフブリッジインバータの利点は次のとおりです。
- 回路はシンプル
- コストが安い
短所
単相ハーフブリッジインバータの欠点は次のとおりです。
- TUF（変圧器利用率）が低い
- 効率が悪い
したがって、これはすべてについてです ハーフブリッジインバータの概要 、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違い、長所、短所、抵抗性負荷のある単相ハーフブリッジインバータについて説明します。ここにあなたへの質問があります、ハーフブリッジインバーターのアプリケーションは何ですか？
