單相橋式pwm逆變電路的工作原理

單相橋式pwm逆變電路的工作原理

單相橋式PWM逆變電路是一種常見(jiàn)的逆變電路，可以將直流電轉(zhuǎn)換為交流電。其特點(diǎn)是使用四個(gè)反向?qū)ǖ墓β使芗?，通過(guò)控制開(kāi)關(guān)管的不同通斷，實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出波形的調(diào)節(jié)。下面將詳細(xì)介紹單相橋式PWM逆變電路的工作原理。

1. 基本構(gòu)成

單相橋式PWM逆變電路由直流電源、橋式電路、濾波電路和控制電路四部分組成。其中，直流電源提供輸入電源，橋式電路用于實(shí)現(xiàn)交流電輸出，濾波電路用于光滑輸出波形，控制電路用于控制橋式電路的開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)PWM控制。

2. 工作原理

當(dāng)交流電源供電時(shí)，將電源的正端接在橋式電路的AC輸入端，負(fù)端接在橋式電路的GND端。在橋式電路中，有兩組導(dǎo)通模式，即$AB$組和$CD$組。每一組由兩個(gè)功率管$M_1$和$M_2$組成，分別為正向和反向通電。根據(jù)導(dǎo)通模式的不同，可以實(shí)現(xiàn)橋式電路輸出正負(fù)半周交流電。

在PWM控制電路的作用下，控制開(kāi)關(guān)管$M_1$和$M_2$的導(dǎo)通和閉合時(shí)間，從而調(diào)節(jié)輸出波形的電壓和頻率。通常采用開(kāi)關(guān)管的脈寬調(diào)制（PWM）技術(shù)，即控制開(kāi)關(guān)管開(kāi)啟的時(shí)間，使其產(chǎn)生脈沖信號(hào)。根據(jù)脈沖信號(hào)的寬度，可以調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通的時(shí)間，從而控制輸出電壓。

通過(guò)控制開(kāi)關(guān)管的不同組合，可以實(shí)現(xiàn)不同的輸出波形，如正弦波、方波、三角波等。同時(shí)，由于逆變電路的輸出是交流電，因此可以用于諸如機(jī)床、加熱設(shè)備、變頻空調(diào)等領(lǐng)域。

3. 實(shí)現(xiàn)控制

在實(shí)現(xiàn)控制時(shí)，PWM控制電路一般采用單片機(jī)或FPGA實(shí)現(xiàn)。具體地，需要通過(guò)AD采樣模塊采集輸出波形，并對(duì)采樣結(jié)果進(jìn)行比較，以確定開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通時(shí)間。其中，AD采集模塊一般采用調(diào)制解調(diào)（A/D）轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)，采樣精度通常在12位到16位之間。

此外，還需要利用計(jì)數(shù)器進(jìn)行時(shí)序控制，控制開(kāi)關(guān)管的開(kāi)啟和關(guān)閉時(shí)間，從而實(shí)現(xiàn)PWM控制。采用這種方式，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出波形的精確控制，同時(shí)提高了電路的穩(wěn)定性。

4. 總結(jié)

單相橋式PWM逆變電路是一種常見(jiàn)的逆變電路，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、輸出精度高、可靠性強(qiáng)等特點(diǎn)。在實(shí)際應(yīng)用中，可以根據(jù)具體要求調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通的時(shí)間，實(shí)現(xiàn)所需的輸出波形。因此，在大功率電力電子控制系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用。