Qu'est-ce qu'un onduleur à pont complet: fonctionnement et son application

L'onduleur est un appareil électrique qui convertit l'alimentation d'entrée CC en tension alternative symétrique d'amplitude et de fréquence standard du côté sortie. Il est également nommé comme Convertisseur DC en AC . Une entrée et une sortie d'onduleur idéales peuvent être représentées sous forme d'onde sinusoïdale ou non sinusoïdale. Si la source d'entrée de l'onduleur est une source de tension, alors l'onduleur est appelé un onduleur de source de tension (VSI) et si la source d'entrée de l'onduleur est une source de courant, il est appelé onduleur de source de courant (CSI). . Les onduleurs sont classés en 2 types selon le type de charge utilisée, c'est-à-dire monophasé onduleurs et onduleurs triphasés. Les onduleurs monophasés sont en outre classés en 2 types d'onduleur demi-pont et d'onduleur pont complet. Cet article explique la construction détaillée et le fonctionnement d'un onduleur à pont complet.

Qu'est-ce qu'un onduleur à pont complet monophasé?

Définition: Un onduleur monophasé à pont complet est un dispositif de commutation qui génère une tension de sortie CA en onde carrée sur l'application d'une entrée CC en ajustant l'interrupteur en position ON et OFF en fonction de la séquence de commutation appropriée, où la tension de sortie générée est de la forme + V CC. , -Vdc, ou 0.

Classification des onduleurs

Les onduleurs sont classés en 5 types:

Selon les caractéristiques de sortie

• Onduleur carré
• Son onduleur
• Onduleur sinusoïdal modifié.

Selon la source de l'onduleur

• Inverseur de source de courant
• Onduleur de source de tension

Selon le type de charge

Onduleur monophasé

• Onduleur demi-pont
• Onduleur à pont complet

Onduleurs triphasés

• Mode 180 degrés
• Mode 120 degrés

Selon différentes techniques PWM

• Simple modulation de largeur d'impulsion (SPWM)
• Modulation de largeur d'impulsion multiple (MPWM)
• Modulation de largeur d'impulsion sinusoïdale (SPWM)
• Modulation de la largeur d'impulsion sinusoïdale modifiée (MSPWM)

Selon le nombre de niveaux de sortie.

• Onduleurs réguliers à 2 niveaux
• Onduleur à plusieurs niveaux.

Construction

La construction de l'onduleur à pont complet est, il se compose de 4 hacheurs où chaque hacheur se compose d'une paire d'un transistor ou un thyristor et un diode , paire connectée ensemble qui est

• T1 et D1 sont connectés en parallèle,
• T4 et D2 sont connectés en parallèle,
• T3 et D3 sont connectés en parallèle, et
• T2 et D4 sont connectés en parallèle.

Une charge V0 est connectée entre la paire de hacheurs à «AB» et les bornes d'extrémité de T1 et T4 sont connectées à la source de tension VDC comme indiqué ci-dessous.

Schéma de circuit de l'onduleur monophasé à pont complet

Un circuit équivalent peut être représenté sous la forme du commutateur comme indiqué ci-dessous

Équation de courant de diode

Fonctionnement de l'onduleur à pont complet monophasé

Le fonctionnement du pont complet monophasé utilisant Charge RLC l'onduleur peut être expliqué à l'aide des scénarios suivants

Suramortissement et sous-amortissement

Du graphique de 0 à T / 2 si nous appliquons une excitation CC à la charge RLC. Le courant de charge de sortie obtenu est sous forme d'onde sinusoïdale. Puisque la charge RLC est utilisée, la réactance de la charge RLC est représentée dans 2 conditions par XL et XC

Codition1: Si XL> XC, il agit comme une charge retardée et est appelé comme un système suramorti et

Condition2: Si XL

Forme d'onde d'inverseur de pont complet

Angle de conduction

Angle de conduction de chacun changer et chaque diode peut être déterminée en utilisant la forme d'onde de V0 et I0.

À la condition de charge retardée

Cas 1: De φ à π, V0> 0 et I0> 0 puis commutateurs S1, S2 conduit
Cas 2: De 0 à φ, V0> 0 et I0<0 then diodes D1, D2 conducts
Cas 3: De π + φ à 2 π, V0<0 and I0 < 0 then switches S3, S4 conducts
Cas 4: Forme π à π + φ, V0 0 puis les diodes D3, D4 conduisent.

À la condition de charge principale

Cas 1: De 0 à π - φ, V0> 0 et I0> 0 puis commutateurs S1, S2 conduit

Cas 2: De π - φ à π, V0> 0 et I0<0 then diodes D1, D2 conducts

Cas 3: De π à 2 π - φ, V0<0 and I0 < 0 then switches S3, S4 conducts

Cas 4: Forme 2 π - φ à 2 π, V0 0 puis les diodes D3, D4 conduisent

Cas 5: Avant φ à 0, D3 et D4 conduisent.

Par conséquent, l'angle de conduction de chaque diode est 'Phi' et l'angle de conduction de chacun Thyristor ou le transistor est «Π - φ».

Commutation forcée et autocommutation

La situation d'auto-commutation peut être observée dans la condition de charge principale

À partir du graphique, nous pouvons observer que «φ à π - φ», S1 et S2 sont conducteurs et après que «π - φ», D1, D2 sont conducteurs, à ce stade, la chute de tension directe entre D1 et D2 est de 1 Volt. Où S1 et S2 font face à une tension négative après «π - φ» et donc S1 et S2 s'éteignent. Par conséquent, l'auto-commutation est possible dans ce cas.

Forme d'onde d'inverseur de pont complet

Une situation de commutation forcée peut être observée dans une condition de charge retardée

A partir du graphique, nous pouvons observer que «o à φ», D1 et D2 sont conducteurs, et de π à φ, S1 et S2 sont conducteurs et court-circuités. Après «φ» D3 et D4 ne conduisent que si S1 et S2 sont désactivés, mais cette condition ne peut être satisfaite qu'en forçant S1 et S2 à s'éteindre. Par conséquent, nous utilisons le concept de commutation .

Formules

1). L'angle de conduction de chaque diode est Phi

2). L'angle de conduction de chaque thyristor est π - φ .

3). L'autocommutation n'est possible que dans la charge de facteur de puissance principale ou le système sous-amorti à l'heure de coupure du circuit t_c= φ / w_{0 .}Où w0 est la fréquence fondamentale.

4). Série Fourier V₀(t) = ∑_{n = 1,3,5}^une[4 V_DC/ nπ] Sin n w₀t

5). je₀(t) = ∑_{n = 1,3,5}^une[4 V_DC/ nπ l z_nl] Sin n w₀t + φ_n

6). V_01max= 4 V_dc/ Pi

7). je_01max= 4 V_dc/ π Z₁

8). Mod Z_n= R^deux+ (n w₀L - 1 / n w₀C) où n = 1,2,3,4… ..

9). Phi_n= donc^-1[( / R]

dix). Facteur de déplacement fondamental F_DF= cos Phi

11). Équation de courant de diode I_réet la forme d'onde est donnée comme suit

je_{D01 (moyenne)}= 1 / 2π [∫₀^Phije_{01 max}Péché (w₀t - φ₁)] dwt

je_{D01 (rms)}= [1 / 2π [∫₀^Phije₀₁^deux_maxSans^deux(v₀t - φ₁) dwt]]^1/2

Équation de courant de diode

12). Équation de courant de commutateur ou de thyristor I_Tet la forme d'onde est donnée comme suit

je_{T01 (moyenne)}= 1 / 2π [∫_Phi^Pije_{01 max}Péché (w₀t - φ₁)] dwt

je_{T01 (rms)}= [1 / 2π [∫_Phi^Pije₀₁^deux_maxSans^deux(v₀t - φ₁) dwt]]^1/2

Forme d'onde de thyristor

Avantages de l'onduleur à pont complet monophasé

Voici les avantages

• Absence de fluctuation de tension dans le circuit
• Convient pour une tension d'entrée élevée
• A faible consommation
• La cote actuelle du dispositifs d'alimentation est égal au courant de charge.

Inconvénients de l'onduleur à pont complet monophasé

Voici les inconvénients

• L'efficacité de l'onduleur à pont complet (95%) est inférieure à la moitié de l'onduleur à pont (99%).
• Les pertes sont élevées
• Bruit élevé.

Applications de l'onduleur à pont complet monophasé

Voici les applications

• Applicable dans des applications comme par exemple une onde carrée de faible et moyenne puissance / onde quasi carrée Tension
• Une onde sinusoïdale déformée est utilisée comme entrée dans les applications haute puissance
• En utilisant des dispositifs semi-conducteurs de puissance à grande vitesse, le contenu harmonique à la sortie peut être réduit de PWM techniques
• d'autres applications comme AC moteur variable , chauffage appareil à induction , Etre prêt source de courant
• Onduleurs solaires
• compresseurs, etc.

Donc, un onduleur est un appareil électrique qui convertit l'alimentation d'entrée CC en tension alternative asymétrique d'amplitude et de fréquence standard du côté sortie. Selon le type de charge, un onduleur monophasé est classé en 2 types, comme l'onduleur demi-pont et l'onduleur pont complet. Cet article explique les onduleurs monophasés à pont complet. Il se compose de 4 thyristors et 4 diodes qui agissent ensemble comme des interrupteurs. En fonction des positions des interrupteurs, l'onduleur à pont complet fonctionne. Le principal avantage du pont complet sur demi-pont est que la tension de sortie est 2 fois la tension d'entrée et la puissance de sortie 4 fois par rapport à un onduleur demi-pont.