半橋逆變架構(gòu)分析.ppt

半橋逆變架構(gòu)分析,提綱,引言及問題提出 基本原理 架構(gòu)及工作狀態(tài)分析 全橋和三平架構(gòu)簡介 討論,特殊名詞說明,PWM= Pulse Width Modulation SPIKE電壓:尖峰電壓 SNUBBER線路:對尖峰電壓吸收及緩沖線路,引言,下圖是目前公司大部分高頻在線機的結(jié)構(gòu)框圖:,今天我們討論的內(nèi)容就是DC to AC部分,問題1,那么怎么樣才能使DC變?yōu)锳C呢?,簡單的方法之一,如左圖結(jié)構(gòu):開關(guān)管Q1和Q2各導(dǎo)通半個周期.就可以輸出交流方波了. 這個結(jié)構(gòu)就是原始的半橋逆變.,問題2,上面簡單方法得到的交流波形是方波存在很多缺點.比如: 輸出電壓諧波含量高; 輸出電壓不能調(diào)整(有時UPS要求輸出兼容很多種220/230/240V) 那么怎么才能讓方波變成正弦波,理論基礎(chǔ),帶上述問題,下面介紹一個概念: 定義: 沖量相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣性的環(huán)節(jié)上時，其效果基本相同 沖量指窄脈沖的面積 效果基本相同，是指環(huán)節(jié)的輸出響應(yīng)波形基本相同,這四個圖的面積一樣,可以認為它們的沖量相等,理論基礎(chǔ),將以上四種形狀的波形作為下圖a電壓源,圖b為輸出電流響應(yīng).,電路輸入：u(t)，窄脈沖， 電路輸出：i(t)，,理論基礎(chǔ),正弦半波N等分，可看成N個彼此相連的脈沖序列，寬度相等，但幅值不等 用矩形脈沖代替，等幅，不等寬，中點重合，面積（沖量）相等 寬度按正弦規(guī)律變化,下面我們再回過頭來看一個正弦波形,理論基礎(chǔ),那么我們可反推:只要能切出一系列等高不等寬,并且寬度按正弦變化的矩形脈沖,再加一個慣性環(huán)節(jié),那么就可以得一個正弦波形的效果.,SPWM波形脈沖寬度按正弦規(guī)律變化而和正弦波等效的PWM波形要改變等效輸出正弦波幅值，按同一比例改變各脈沖寬度即可,半橋逆變架構(gòu),目前公司高頻機常用的半橋逆變架構(gòu):,驅(qū)動介紹,(2) 加入死區(qū), 防止上下橋短路擊穿,(1) PWM+/-完全互補, PMW+=PWM-,輸出正弦波正半周,輸出正弦波負半周,半橋逆變SNUBBER線路,因為半橋逆變是雙BUS架構(gòu),在關(guān)斷的時刻要承受正負BUS的電壓.這就會導(dǎo)致逆變開關(guān)管的SPIKE電壓比較高.在一般的設(shè)計中都會增加SNUBBER吸收線路.下面介紹幾種半橋SNUBBER結(jié)構(gòu).,1.RC式,2.RCD式,3.變形RCD式,上面只是簡單的介紹了幾種基本形式.想深入了解的可以參見以下附件:,在實際應(yīng)用可以多種形式同時使用,如6-20K的逆變SNUBBER線就同時用了 RCD式和變形的RCD式,以增強吸引效果.,全橋逆變介紹,下圖為全橋逆變的基本架構(gòu),其中V1和V4為一組橋臂,V2和V3為一組橋臂.兩橋臂分別交替導(dǎo)通,當(dāng)然也有一定的 死區(qū).從而改變L和R兩端的電壓極性,實現(xiàn)直流變交流的過程.,三電平逆變架構(gòu)介紹,三電平逆變可以看作是半橋的延伸,英文簡稱NPC(Neutral Point Clamped). 具體的結(jié)構(gòu)圖如下:,I字型,T字型,“I”字型和”T”字型的驅(qū)動波形是一致的.如下圖.,兩種架構(gòu)的比 較及更詳細的說明可以參見這個文檔.有興趣的可以了解一下.,關(guān)于半橋逆變的小結(jié),直流分量問題,之前YHK15/20K出現(xiàn)輸出直流分量偏大的情況. 從架構(gòu)上分析:BUS的不平衡和兩橋的差異會導(dǎo)致輸出電壓的不平衡; LC濾波器的截止頻率1/6開關(guān)頻率, 但實際應(yīng)該根據(jù)電感的溫升, 器件成本來做優(yōu)化設(shè)計;目前6K機器L=1.2mH,C=25uF.取開關(guān)頻率的1/20.,現(xiàn)場討論,1. 2. 3. 現(xiàn)場討論問題屆時提出,會后的討論,有興趣的同事可以找一臺半橋逆變的機器