全橋式逆變器/雙極性控制方式

全橋式逆變器是全橋式(Full Bridge)PWM DC/DC轉(zhuǎn)換器的主要組成部分，其主電路如圖1所示，它是由四只開關(guān)管V1～V2，及其反并聯(lián)二極管D1～D4，和輸出變壓器Tr，等組成的。輸人直流電源電壓為Ui，輸出交流電壓為U。，變壓器Tr，的初級(jí)繞組接于兩橋臂中點(diǎn)A和B兩點(diǎn)，變壓器的初級(jí)繞組匝數(shù)為w1，次級(jí)繞組匝數(shù)為W2，變比Κ=W1/W2。全橋式逆變器可以采用雙極性控制、有限雙極性控制和移相控制方式。

1.雙極性控制方式

全橋式逆變器采用雙極性控制方式的工作波形如圖1(b)、(c)所示。開關(guān)管V1～V2采用的是PWM控制方式。在一個(gè)開關(guān)周期TS的前半周，開關(guān)管V1和V4導(dǎo)通，導(dǎo)通時(shí)間為TOn，DU為占空比,

后半周期開關(guān)管V2和V3導(dǎo)通，導(dǎo)通時(shí)間也為TOn。在開關(guān)管V1和V4導(dǎo)通時(shí)，如不計(jì)開關(guān)管的通態(tài)壓降，則變壓器初級(jí)繞組上的電壓為UAB=-Ui;在開關(guān)管V2和V3導(dǎo)通時(shí)，初級(jí)繞組上的電壓為uAB=-Ui;在開關(guān)管V1和V4與V2和V3都關(guān)斷時(shí)，初級(jí)繞組上的電壓UAB=0，在變壓器次級(jí)開路時(shí)，變壓器初級(jí)繞組上電壓UAB的波形，如圖1(b)所示，是一個(gè)方波電壓。調(diào)節(jié)開關(guān)管的導(dǎo)通時(shí)間，亦即調(diào)節(jié)占空比DU，就可以調(diào)節(jié)電壓uAB的脈沖寬度，從而達(dá)到調(diào)節(jié)電壓UAB有效值大小的目的。次級(jí)電壓U。的波形與UAB相同，其幅值為Ui/K.

如果次級(jí)接的是電阻負(fù)載RLd，則流過負(fù)載的電流為isO。電流is，的波形與電壓UO、UAB相同，其幅值為

。變壓器初級(jí)電流iP的波形和次級(jí)電流is相同，其幅值

。此式也可以寫成

式中R1，為次級(jí)負(fù)載電阻RLd;折算到初級(jí)的值。可知，如果變壓器為理想變壓器，則接在變壓器次級(jí)的負(fù)載電阻RLd與不用變壓器，而在A、B兩端直接接人電阻R1的效果是一樣的。故在開關(guān)管V1和V4導(dǎo)通時(shí)，流過V1和V4的電流為

，在開關(guān)管V2和V3導(dǎo)通時(shí)，流過V2和V3的電流也為

，此時(shí)開關(guān)管V1～V4的反并聯(lián)二極管D1～D4中沒有電流流過。

圖3-29 雙極性控制方式

如果在變壓器的次級(jí)接的是電感負(fù)載L，在開關(guān)管V1和V4導(dǎo)通時(shí)，變壓器初級(jí)電壓為UAB=Ui，次級(jí)電壓UO=K0在電壓UO的作用下，負(fù)載電流 從零開始增加，增加的速度為

。此電流在

時(shí)，即開關(guān)管V1和V4將關(guān)斷時(shí)達(dá)到最大值

在開關(guān)管V1和V4關(guān)斷時(shí)，此 電流不可能發(fā)生突然變化，仍將按照原來的方向流動(dòng)。故必將使二極管D3和D2導(dǎo)通，于是電壓UAB=-Ui,Uo的極性反向。在反向電壓的作用下 ，負(fù)載電感電流將減小，減小的速度與開關(guān)管V1和V4開通時(shí)的增加速度相同。在這種情況下，變壓器初級(jí)和次級(jí)的電壓波形，和電阻負(fù)載時(shí)有 很大的差別，出現(xiàn)了一塊陰影面積。在純電感負(fù)載時(shí)此陰影的面積，和電阻負(fù)載時(shí)的UAB：面積大小相同。故輸出電壓Uo的波形不僅由開關(guān)管v1和v4的導(dǎo)通狀態(tài)決定，而且還與負(fù)載的性質(zhì)有關(guān)。當(dāng)占空比DU≥

，即開關(guān)管V1和v4的導(dǎo)通時(shí)間Ton≥Ts/4時(shí)，電壓UAB的波形變成脈寬為180°電角的方波。即當(dāng)DU在

～1的范圍內(nèi)變化時(shí)，電壓UAB和Uo始終是180°脈寬的方波，不受占空比Du變化的影響。由以上分析可知，全橋式逆變器在電感負(fù)載時(shí)不宜采用這種脈寬控制方式。