हाफ ब्रिज इन्वर्टर क्या है: सर्किट आरेख और इसकी कार्यप्रणाली

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इन्वर्टर एक पॉवर इलेक्ट्रॉनिक कन्वर्टर है जो डायरेक्ट पॉवर को अल्टरनेटिंग पॉवर में परिवर्तित करता है। इस इन्वर्टर डिवाइस का उपयोग करके, हम फिक्स्ड डीसी को वेरिएबल एसी पावर में बदल सकते हैं, जो कि वैरिएबल फ्रीक्वेंसी और वोल्टेज के रूप में होता है। दूसरे इस इन्वर्टर से हम फ्रीक्वेंसी को अलग-अलग कर सकते हैं यानी हम अपनी आवश्यकता के अनुसार 40HZ, 50HZ, 60HZ फ्रीक्वेंसी जेनरेट कर पाएंगे। यदि dc इनपुट एक वोल्टेज स्रोत है तो इन्वर्टर को VSI (वोल्ट सोर्स इन्वर्टर) के रूप में जाना जाता है। इनवर्टर को चार स्विचिंग उपकरणों की आवश्यकता होती है जबकि आधे-पुल इन्वर्टर को दो स्विचिंग उपकरणों की आवश्यकता होती है। पुल इनवर्टर दो प्रकार के होते हैं वे आधे पुल होते हैं पलटनेवाला और पूर्ण-पुल इन्वर्टर। इस लेख में आधा-पुल इन्वर्टर पर चर्चा की गई है।

आधा-पुल इन्वर्टर क्या है?

इन्वर्टर एक उपकरण है जो डीसी वोल्टेज को एसी वोल्टेज में परिवर्तित करता है और इसमें चार स्विच होते हैं जबकि आधे-पुल इन्वर्टर में दो डायोड और दो स्विच की आवश्यकता होती है जो एंटी-पैरेलल में जुड़े होते हैं। दो स्विच पूरक स्विच हैं जिसका मतलब है कि जब पहला स्विच चालू है तो दूसरा स्विच बंद होगा, इसी तरह जब दूसरा स्विच चालू होगा तो पहला स्विच बंद होगा।




प्रतिरोधक लोड के साथ सिंगल फेज हाफ ब्रिज इन्वर्टर

प्रतिरोधक भार के साथ एकल-चरण आधा-पुल इन्वर्टर का सर्किट आरेख नीचे दिए गए आंकड़े में दिखाया गया है।

आधा पुल इन्वर्टर

आधा पुल इन्वर्टर



जहां आरएल प्रतिरोधक भार है, वीरों/ 2 वोल्टेज स्रोत है, एस1और एसदोदो स्विच हैं, iवर्तमान है। जहां प्रत्येक स्विच डायोड डी से जुड़ा हुआ है1और डीदोसमानांतर रूप से। उपरोक्त आंकड़े में, स्विच एस1और एसदोसेल्फ-कम्यूटिंग स्विच हैं। स्विच एस1वोल्टेज पॉजिटिव है और करंट निगेटिव होने पर कंडक्ट करेगा, एस स्विच करेगादोवोल्टेज के नकारात्मक होने पर आचरण करेगा, और धारा ऋणात्मक है। डायोड1वोल्टेज के पॉजिटिव होने और करंट के नेगेटिव होने पर कंडक्ट करेगा, डायोड डीदोवोल्टेज के ऋणात्मक होने पर आचरण करेगा, और धारा धनात्मक होती है।

केस 1 (जब स्विच एस1ON और S हैदोबंद है): जब स्विच एस10 से टी / 2 की समयावधि पर है, डायोड डी1और डीदोपूर्वाग्रह स्थिति में हैं और एसदोस्विच ऑफ है।

केवीएल लागू करना (किरचॉफ वोल्ट कानून)


वीरों/ 2-वी= 0

जहां आउटपुट वोल्टेज वी= वीरों/दो

जहां आउटपुट करंट i= वी/ आर = वीरों/ २ आर

आपूर्ति चालू या स्विच चालू के मामले में, वर्तमान मैंएस 1= i0 = Vs / 2R, iएस 2= 0 और डायोड करंट iडी 1= मैंडी 2= 0।

केस 2 (जब स्विच एसदोON और S है1बंद है) : जब स्विच एसदोटी / 2 से टी, डायोड डी की समय अवधि से चालू है1और डीदोपूर्वाग्रह स्थिति में हैं और एस1स्विच ऑफ है।

केवीएल लागू करना (किरचॉफ वोल्ट कानून)

वीरों/ 2 + वी= 0

जहां आउटपुट वोल्टेज वी= -वीरों/दो

जहां आउटपुट करंट i= वी/ आर = -वीरों/ २ आर

आपूर्ति चालू या स्विच चालू के मामले में, वर्तमान मैंएस 1= 0, iएस 2= मैं= -वीरों/ 2 आर और डायोड करंट iडी 1= मैंडी 2= 0।

एकल-चरण आधा-पुल इन्वर्टर आउटपुट वोल्टेज तरंग नीचे के आंकड़े में दिखाया गया है।

आधा पुल इन्वर्टर आउटपुट वोल्टेज वेवफॉर्म

आधा पुल इन्वर्टर आउटपुट वोल्टेज वेवफॉर्म

आउटपुट वोल्टेज का औसत मूल्य है

इसलिए आउटपुट वोल्टेज तरंग को ‘T’ से voltage ”t 'अक्ष में परिवर्तित करने के समय से नीचे की आकृति में दिखाया गया है

आउटपुट वोल्टेज वेवफॉर्म के टाइम एक्सिस को परिवर्तित करना

आउटपुट वोल्टेज वेवफॉर्म के टाइम एक्सिस को परिवर्तित करना

जब शून्य से गुणा किया जाता है, तो यह शून्य होगा जब T / 2 से गुणा किया जाएगा, यह T / 2 = ly होगा जब T से गुणा किया जाएगा, तो यह T = 2π होगा जब 3T / 2 से गुणा किया जाएगा, तो यह T / 2 होगा। / 2 = 3π और इसी तरह। इस तरह, हम इस समय अक्ष को can axist 'अक्ष में परिवर्तित कर सकते हैं।

आउटपुट वोल्टेज और आउटपुट करंट का औसत मूल्य है

वी (औसत)= 0

मैं (औसत)= 0

आउटपुट वोल्टेज और आउटपुट करंट का RMS मान है

वी (RMS)= वीरों/दो

मैं (RMS)= वी (RMS)/ आर = वीरों/ २ आर

एक इन्वर्टर में हमें जो आउटपुट वोल्टेज मिल रहा है, वह शुद्ध सिन्यूव्यू नहीं है, यानी एक स्क्वायर वेव। मूलभूत घटक के साथ आउटपुट वोल्टेज नीचे दिए गए आंकड़े में दिखाया गया है।

मौलिक घटक के साथ आउटपुट वोल्टेज तरंग

मौलिक घटक के साथ आउटपुट वोल्टेज तरंग

फूरियर श्रृंखला का उपयोग करना

जहां सीएन, सेवा मेरेएनऔर बीएनकर रहे हैं

एन= वीरों/ n / (1-cosnᴨ)

द बीएन= 0 जब संख्याओं को प्रतिस्थापित करते हुए (n = 2,4,6… ..) और बीएन= 2V / nπ जब विषम संख्या (n = 1,3,5 ……) प्रतिस्थापित करते हैं। पदार्थ बीएन= 2 वी / एनπ और एएन= 0 में सीएनC मिलेगाएन= 2V / nπ।

φएन= तो-1(सेवा मेरेएन/ बीएन) = 0

वी01 ( ωt) = २ वीरों/ / * (बिना ωt )

पदार्थ V0 (avg)= 0 में मिलेगा

समीकरण (1) के रूप में भी लिखा जा सकता है

वी0 ( ωt) = २ वीरों/ / * (बिना ωt ) + दो वीरों/ 3 / * (सिन 3) ωt ) + दो वीरों/ 5 / * (सिन 5) ωt ) + …… .. + +

वी0 ( ωt) = वी01 ( ωt) + वी03 ( ωt) + वी05 ( ωt)

उपरोक्त अभिव्यक्ति आउटपुट वोल्टेज है जिसमें मौलिक वोल्टेज और विषम हार्मोनिक्स शामिल हैं। इन हार्मोनिक घटकों को हटाने के दो तरीके हैं: फ़िल्टर सर्किट का उपयोग करना और नाड़ी चौड़ाई मॉडुलन तकनीक का उपयोग करना।

मौलिक वोल्टेज के रूप में लिखा जा सकता है

वी01 ( ωt) =2Vरों/ / * (बिना ωt )

मौलिक वोल्टेज का अधिकतम मूल्य

वी01 (अधिकतम)=2Vरों/ ᴨ

मौलिक वोल्टेज का आरएमएस मान है

वी01 (आरएमएस)=2Vरों/ ᴨ2√ = ᴨ2Vरों/ ᴨ

RMS आउटपुट करंट का मूलभूत घटक है

मैं01 (आरएमएस)= वी01 (आरएमएस)/ आर

हमें विरूपण कारक प्राप्त करना है, विरूपण कारक को जी द्वारा चिह्नित किया गया है।

जी = वी01 (आरएमएस)/ वी0 (RMS) = मूल वोल्टेज का आरएमएस मूल्य / आउटपुट वोल्टेज का कुल आरएमएस मूल्य

प्रतिस्थापित करके वी01 (आरएमएस) तथा वी0 (RMS) जी में मान मिलेगा

g = 2 /2 / /

संपूर्ण हार्मोनिक विकृति के रूप में व्यक्त किया गया है

आउटपुट वोल्टेज में कुल हार्मोनिक विरूपण THD = 48.43% है, लेकिन IEEE के अनुसार, कुल हार्मोनिक विरूपण 5% होना चाहिए।

सिंगल-फ़ेज़ ब्रिज इन्वर्टर का मूलभूत बिजली उत्पादन है

पी०१= (वी01 (आरएमएस))दो/ आर = मैंदो01 (आरएमएस)आर

उपरोक्त सूत्र का उपयोग करके हम मौलिक बिजली उत्पादन की गणना कर सकते हैं।

इस तरह, हम एकल-चरण आधा-पुल इन्वर्टर के विभिन्न मापदंडों की गणना कर सकते हैं।

आर-एल लोड के साथ सिंगल फेज हाफ ब्रिज इन्वर्टर

आर-एल लोड का सर्किट आरेख नीचे दिए गए आंकड़े में दिखाया गया है।

आर-एल लोड के साथ सिंगल फेज हाफ ब्रिज इन्वर्टर

आर-एल लोड के साथ सिंगल फेज हाफ ब्रिज इन्वर्टर

आर-एल लोड के साथ एकल-चरण आधा-पुल इन्वर्टर के सर्किट आरेख में दो स्विच, दो डायोड और वोल्टेज की आपूर्ति होती है। R-L लोड A बिंदु और O बिंदु के बीच जुड़ा हुआ है, बिंदु A को हमेशा सकारात्मक माना जाता है और बिंदु O को नकारात्मक माना जाता है। यदि बिंदु A से O तक का वर्तमान प्रवाह है, तो धारा को धनात्मक माना जाएगा, उसी प्रकार यदि बिंदु से A तक का प्रवाह वर्तमान है तो धारा को ऋणात्मक माना जाएगा।

आर-एल लोड के मामले में, आउटपुट करंट एक एक्सपोनेंशियल फंक्शन होगा और आउटपुट वोल्टेज को एक एंगल से लैग करेगा।

ϕ = तोह फिर-1() ω एल / आर)

आर-लोड के साथ सिंगल फेज हाफ ब्रिज इन्वर्टर का संचालन

कार्य संचालन निम्नलिखित समय अंतराल पर आधारित है

(i) अंतराल I (0) इस अवधि में, दोनों स्विच बंद हैं और डायोड डी 2 रिवर्स बायस स्थिति में है। इस अंतराल में, प्रारंभ करनेवाला डायोड डी 1 के माध्यम से अपनी ऊर्जा जारी करता है, और आउटपुट वर्तमान अपने नकारात्मक अधिकतम मूल्य (-मैक्स) से शून्य तक तेजी से घटता है।

इस बार केवीएल लागू करने से अंतराल मिलेगा

आउटपुट वोल्टेज वी> 0 आउटपुट वर्तमान रिवर्स दिशा में बहती है, इसलिए, मैं<0 switch current iएस 1= 0 और डायोड वर्तमान iडी 1= -आई ०

(ii) अंतराल II (t1) इस अवधि में, स्विच एस1और एसदोबंद हैं और S2 OFF हैं और दोनों डायोड रिवर्स बायस कंडीशन में हैं। इस अंतराल में, प्रारंभ करनेवाला ऊर्जा को संग्रहीत करना शुरू कर देता है, और आउटपुट वर्तमान शून्य से अपने सकारात्मक अधिकतम मूल्य (इमैक्स) तक बढ़ जाता है।

केवीएल लगाने पर मिलेगा

आउटपुट वोल्टेज वी> 0 आउटपुट करंट आगे की दिशा में बहता है, इसलिए, i> 0 स्विच चालू iएस 1= मैंऔर डायोड करंट iडी 1= 0

(iii) अंतराल III (टी / 2) इस अवधि में, दोनों स्विच एस1और एसदोऑफ और डायोड डी हैं1पूर्वाग्रह और डी में हैदोफॉरवर्डिंग में पूर्वाग्रह उल्टा पूर्वाग्रह की स्थिति में हैं। इस अंतराल में, प्रारंभ करनेवाला डायोड डी के माध्यम से अपनी ऊर्जा जारी करता हैदो। आउटपुट करंट अपने सकारात्मक अधिकतम मूल्य (I) से तेजी से घटता हैमैक्स) को शून्य कर दिया।

केवीएल लगाने पर मिलेगा

आउटपुट वोल्टेज वी<0 The output current flows in the forward direction, therefore, i> 0 स्विच चालू iएस 1= 0 और डायोड वर्तमान iडी 1= 0

(iv) अंतराल IV (t2) इस अवधि में, स्विच एस1ऑफ और एस हैदोबंद हैं और डायोड डी1और डीदोपूर्वाग्रह में हैं। इस अंतराल में, प्रारंभ करनेवाला नकारात्मक अधिकतम मूल्य (-I) का आरोप लगायामैक्स) को शून्य कर दिया।

केवीएल लगाने पर मिलेगा

आउटपुट वोल्टेज वी<0 The output current flows in the opposite/reverse direction therefore i<0 switch current iएस 1= 0 और डायोड वर्तमान iडी 1= 0

हाफ ब्रिज इन्वर्टर के ऑपरेटिंग मोड

हाफ ब्रिज इन्वर्टर के ऑपरेटिंग मोड

समय अंतराल का सारांश नीचे दी गई तालिका में दिखाया गया है

एस.एन.ओ. समय अंतराल डिवाइस का संचालन करता है आउटपुट वोल्टेज (वी ) उत्पादन वर्तमान () मैं ) स्विच वर्तमान (i)एस 1 ) स्विच डायोड (i)डी 1 )
1 11वी> 0 मैं<0 - मैं
दो टी1 रों1वी> 0 मैं> 0 मैं
टी / 2दो दोवी<0 मैं> 0
टीदो रोंदो वी<0 मैं<0

आरएल लोड के साथ एकल-चरण आधा-पुल इन्वर्टर का आउटपुट वोल्टेज तरंग नीचे के आंकड़े में दिखाया गया है।

आर-एल लोड के साथ सिंगल फेज हाफ ब्रिज इन्वर्टर का आउटपुट वोल्टेज वेवफॉर्म

आर-एल लोड के साथ सिंगल फेज हाफ ब्रिज इन्वर्टर का आउटपुट वोल्टेज वेवफॉर्म

हाफ ब्रिज इन्वर्टर बनाम पूर्ण ब्रिज इन्वर्टर

आधे-पुल इन्वर्टर और पूर्ण-पुल इन्वर्टर के बीच का अंतर नीचे दी गई तालिका में दिखाया गया है।

एस.एन.ओ.

आधा पुल इन्वर्टर

पूर्ण ब्रिज इन्वर्टर

1

आधे-पुल इन्वर्टर में दक्षता अधिक है पूर्ण-पुल इन्वर्टर मेंभी,दक्षता अधिक है

दो

आधे-पुल इन्वर्टर में आउटपुट वोल्टेज वेवफॉर्म वर्ग, अर्ध वर्ग या पीडब्लूएम हैं पूर्ण-पुल इन्वर्टर में आउटपुट वोल्टेज वेवफॉर्म वर्ग, अर्ध वर्ग या पीडब्लूएम हैं

आधा पुल इन्वर्टर में शिखर वोल्टेज डीसी आपूर्ति वोल्टेज का आधा है पूर्ण-पुल इन्वर्टर में शिखर वोल्टेज डीसी आपूर्ति वोल्टेज के समान है

आधा पुल इन्वर्टर में दो स्विच होते हैं पूर्ण-पुल इन्वर्टर में चार स्विच होते हैं

आउटपुट वोल्टेज ई है= ईडीसी/दो आउटपुट वोल्टेज ई है= ईडीसी

मौलिक आउटपुट वोल्टेज ई है1= 0.45 ईडीसी मौलिक आउटपुट वोल्टेज ई है1= 0.9 ईडीसी

इस प्रकार के इन्वर्टर द्विध्रुवी वोल्टेज उत्पन्न करते हैं इस प्रकार के इन्वर्टर एकाधिकार वोल्टेज उत्पन्न करते हैं

लाभ

एकल-चरण आधा-पुल इन्वर्टर के फायदे हैं

  • सर्किट सरल है
  • लागत कम है

नुकसान

एकल-चरण आधा-पुल इन्वर्टर के नुकसान हैं

  • टीयूएफ (ट्रांसफॉर्मर यूटिलाइजेशन फैक्टर) कम है
  • दक्षता कम है

इस प्रकार, यह सब के बारे में है आधा पुल इन्वर्टर का अवलोकन आधे-पुल इन्वर्टर और पूर्ण-पुल इन्वर्टर, फायदे, नुकसान, प्रतिरोधक लोड के साथ एकल-चरण आधा-पुल इन्वर्टर के बीच अंतर पर चर्चा की गई है। यहां आपके लिए एक सवाल है, आधे-पुल इन्वर्टर के आवेदन क्या हैं?