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逆变电源H桥上的串联电容设计的重要性

文章来源:稳压电源公司,时间:2017-09-18 09:46    点击量:

    在逆变电源电路设计中经常会看到在很多资料中提到逆变电源H桥,所谓H桥实际上就是全桥,因其外形酷似字母"H"而得名.这部分的逆变电源电路虽然并不复杂,但其中的一些问题还是值得我们去研究的.本文将通过一个疑问来为大家讲解逆变电源H桥中隔离变压器串联的电容作用.

逆变电源H桥上的串联电容设计的重要性
    想要解答这个疑问,首先就需要了解逆变电源中高频隔离变压器的工作环境,由于逆变电源电路和逆变电源元件参数的差异会导致隔离变压器的正反推动电流不均衡,该不均衡通过N个震荡周期的累加后会把隔离变压器的磁路拉向饱和.这样逆变电源器就会损坏.在输出回路中增加了隔直电容后,不均衡的直流成分就会被电容滤除.这样逆变电源器便会恢复正常工作.

    而电容器,顾名思义通常简称其容纳电荷的器件为电容,用字母C表示.电容器是电子设备中大量使用的电子逆变电源元件之一,广泛应用于逆变电源电路中的隔直通交、耦合、旁路、滤波、调谐回路、能量转换、控制等方面.任何两个彼此绝缘且相隔很近的导体(包括导线)间都构成一个电容器.

    综合来说,逆变电源中H桥上和隔离变压器串联的电容起限流作用.在频率一定时相当于一个定值电阻,但是电阻耗电,而电容几乎不耗电.电容容量大,逆变电源功率就大,反之电容容量小,逆变电源功率就小.而且逆变电源中隔离变压器制作会简单不少,能够节约铜材,减少成本,减少体积.

    可见隔离变压器上的电容对于逆变电源来说是非常重要的,不仅关系到逆变电源的正常工作,还关系到整体设计的结构与成本.如果电容发挥正常的功能,那么就能够为设计者大幅减少设计的复杂性,并通过减小体积的方式来节约成本的同时令体积小巧,增加竞争力.

    H桥-基本概念H桥(H-Bridge), ,因外形与H相似故得名,常用于逆变电源器(DC-AC转换,即直流变交流).通过开关的开合,将直流电(来自电池等)逆变电源为某个频率或可变频率的交流电,用于驱动交流电机(异步电机等).

    工作原理H桥逆变电源(单相)H桥逆变电源(单相)如右图所示单相桥式逆变电源电路工作原理开关T1、T4闭合,T2、T3断开:u0=Ud; 开关T1、T4断开,T2、T3闭合:u0=- Ud; 当以频率fS交替切换开关T1、T4和 T2 、T3 时 , 则 在 负载电 阻 R上 获 得交变电压波形(正负交替的方波),其周期 Ts=1/fS,这样,就将直流电压E变成了 交流电压uo.uo含有各次谐波,如果想 得到正弦波电压,则可通过滤波器滤波 获得.

    主电路开关T1~T4,它实际是各种半导体开关器件的 一种理想模型.逆变电源电路中常用的开关器件有快速晶闸管、可关断晶闸管(GTO)、功率晶体管(GTR)、功率场效应晶体管(MOSFET)、绝缘栅晶体管(IGBT).

    在实际运用中,开关器件存在损耗:导通损耗(conduction losses) 和换相损耗(commutation losses) 和门极损耗(gate losses).其中门极损耗极小可忽略不计,而导通损耗和换相损耗随着开关频率的增加而增加.

    串联电容器-基本概念串联电容器的等效电容量的倒数等于各个电容器的电容量的倒数之和:1/C总=1/C1+1/C2+……+1/Cn .电容并联可增大电容量,串联减小.比如手头没有大电容,只有小的,就可以并起来用,反之,没有小的就可以用大的串起来用.串联电容器也是一种无功补偿设备通常串联在330kV及以上的超高压线路中,其主要作用是从补偿(减少)电抗的角度来改善系统电压,以减少电能损耗,提高系统的稳定性.

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