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半桥逆变架构分析 提纲 引言及问题提出 基本原理 架构及工作状态分析 全桥和三平架构简介 讨论 特殊名词说明 PWM= Pulse Width Modulation SPIKE电压:尖峰电压 SNUBBER线路:对尖峰电压吸收及缓冲线路 引言 下图是目前公司大部分高频在线机的结构框图: 问题1 那么怎么样才能使DC变为AC呢? 简单的方法之一 问题2 上面简单方法得到的交流波形是方波存在很多缺点.比如: 输出电压谐波含量高; 输出电压不能调整(有时UPS要求输出兼容很多种220/230/240V) 那么怎么才能让方波变成正弦波 理论基础 带上述问题,下面介绍一个概念: 定义: 冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同 冲量指窄脉冲的面积 效果基本相同，是指环节的输出响应波形基本相同 理论基础 将以上四种形状的波形作为下图a电压源,图b为输出电流响应. 理论基础 正弦半波N等分，可看成N个彼此相连的脉冲序列，宽度相等，但幅值不等 用矩形脉冲代替，等幅，不等宽，中点重合，面积（冲量）相等 宽度按正弦规律变化 理论基础 那么我们可反推:只要能切出一系列等高不等宽,并且宽度按正弦变化的矩形脉冲,再加一个惯性环节,那么就可以得一个正弦波形的效果. 半桥逆变架构 目前公司高频机常用的半桥逆变架构: 驱动介绍 半桥逆变SNUBBER线路 因为半桥逆变是双BUS架构,在关断的时刻要承受正负BUS的电压.这就会导致逆变开关管的SPIKE电压比较高.在一般的设计中都会增加SNUBBER吸收线路.下面介绍几种半桥SNUBBER结构. 全桥逆变介绍 三电平逆变架构介绍 三电平逆变可以看作是半桥的延伸,英文简称NPC(Neutral Point Clamped). 具体的结构图如下: 关于半桥逆变的小结 直流分量问题,之前YHK15/20K出现输出直流分量偏大的情况. 从架构上分析:BUS的不平衡和两桥的差异会导致输出电压的不平衡; LC滤波器的截止频率1/6开关频率, 但实际应该根据电感的温升, 器件成本来做优化设计;目前6K机器L=1.2mH,C=25uF.取开关频率的1/20. 现场讨论 1. 2. 3. 现场讨论问题届时提出 会后的讨论 有兴趣的同事可以找一台半桥逆变的机器(高频1-20K的机器都行),用示波器测试一下正负半桥的逆变开关管的驱动波形,观察其与逆变电压波形正负半周有什么对应关系? 谢谢! Reject JAPS * * 今天我们讨论的内容就是DC to AC部分 如左图结构:开关管Q1和Q2各导通半个周期.就可以输出交流方波了. 这个结构就是原始的半桥逆变. 这四个图的面积一样,可以认为它们的冲量相等 电路输入：u(t)，窄脉冲， 电路输出：i(t)， 下面我们再回过头来看一个正弦波形, O u ωt O u ωt O u ωt SPWM波形——脉冲宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的PWM波形要改变等效输出正弦波幅值，按同一比例改变各脉冲宽度即可 (2) 加入死区, 防止上下桥短路击穿 (1) PWM+/-完全互补, PMW+=PWM- 输出正弦波正半周 输出正弦波负半周 1.RC式 2.RCD式 3.变形RCD式 上面只是简单的介绍了几种基本形式.想深入了解的可以参见以下附件: 在实际应用可以多种形式同时使用,如6-20K的逆变SNUBBER线就同时用了RCD式和变形的RCD式,以增强吸引效果. 下图为全桥逆变的基本架构 其中V1和V4为一组桥臂,V2和V3为一组桥臂.两桥臂分别交替导通,当然也有一定的 死区.从而改变L和R两端的电压极性,实现直流变交流的过程. I字型 T字型 “I”字型和”T”字型的驱动波形是一致的.如下图. 两种架构的比较及更详细的说明可以参见这个文档.有兴趣的可以了解一下. *