మాట్లాబ్ ఉపయోగించి సింగిల్ ఫేజ్ హాఫ్ బ్రిడ్జ్ మరియు ఫుల్ బ్రిడ్జ్ ఇన్వర్టర్

ఆల్టర్నేటింగ్ కరెంట్ (ఎసి) విద్యుత్ సరఫరా దాదాపు అన్ని నివాస, వాణిజ్య మరియు పారిశ్రామిక అవసరాలకు ఉపయోగించబడుతుంది. కానీ AC తో ఉన్న పెద్ద సమస్య ఏమిటంటే భవిష్యత్తులో ఉపయోగం కోసం దీన్ని నిల్వ చేయలేము. కాబట్టి AC DC గా మార్చబడుతుంది మరియు తరువాత DC బ్యాటరీలు మరియు అల్ట్రా కెపాసిటర్లలో నిల్వ చేయబడుతుంది. ఇప్పుడు ఎసి అవసరమైనప్పుడు, ఎసి ఆధారిత ఉపకరణాలను అమలు చేయడానికి డిసి మళ్ళీ ఎసిగా మార్చబడుతుంది. కాబట్టి DC ని AC గా మార్చే పరికరాన్ని ఇన్వర్టర్ అంటారు.

సింగిల్ ఫేజ్ అనువర్తనాల కోసం, సింగిల్ ఫేజ్ ఇన్వర్టర్ ఉపయోగించబడుతుంది. సింగిల్-ఫేజ్ ఇన్వర్టర్‌లో ప్రధానంగా రెండు రకాలు ఉన్నాయి: హాఫ్ బ్రిడ్జ్ ఇన్వర్టర్ మరియు ఫుల్ బ్రిడ్జ్ ఇన్వర్టర్. ఇక్కడ మేము ఈ ఇన్వర్టర్లను ఎలా నిర్మించవచ్చో అధ్యయనం చేస్తాము మరియు MATLAB లోని సర్క్యూట్లను అనుకరిస్తాము.

హాఫ్ బ్రిడ్జ్ ఇన్వర్టర్

ఈ రకమైన ఇన్వర్టర్‌కు రెండు పవర్ ఎలక్ట్రానిక్స్ స్విచ్‌లు (మోస్‌ఫెట్) అవసరం. MOSFET లేదా IGBT మార్పిడి ప్రయోజనం కోసం ఉపయోగించబడుతుంది. సగం వంతెన ఇన్వర్టర్ యొక్క సర్క్యూట్ రేఖాచిత్రం క్రింద ఉన్న చిత్రంలో చూపబడింది.

సర్క్యూట్ రేఖాచిత్రంలో చూపినట్లుగా, ఇన్పుట్ DC వోల్టేజ్ Vdc = 100 V. ఈ మూలం రెండు సమాన భాగాలుగా విభజించబడింది. క్రింద ఉన్న చిత్రంలో చూపిన విధంగా ఇప్పుడు గేట్ పప్పులు MOSFET కి ఇవ్వబడ్డాయి.

అవుట్పుట్ ఫ్రీక్వెన్సీ ప్రకారం, మోస్ఫెట్ యొక్క సమయం మరియు ఆఫ్ సమయం నిర్ణయించబడుతుంది మరియు గేట్ పప్పులు ఉత్పత్తి చేయబడతాయి. మాకు 50Hz AC శక్తి అవసరం, కాబట్టి ఒక చక్రం (0 <t <2π) యొక్క కాల వ్యవధి 20msec. రేఖాచిత్రంలో చూపినట్లుగా, MOSFET-1 మొదటి సగం చక్రం (0 <t <π) కోసం ప్రేరేపించబడుతుంది మరియు ఈ సమయంలో MOSFET-2 ప్రేరేపించబడదు. ఈ కాల వ్యవధిలో, దిగువ చిత్రంలో చూపిన విధంగా ప్రస్తుత బాణం దిశలో ప్రవహిస్తుంది మరియు AC అవుట్పుట్ యొక్క సగం చక్రం పూర్తయింది. లోడ్ నుండి కరెంట్ కుడి నుండి ఎడమకు మరియు లోడ్ వోల్టేజ్ + Vdc / 2 కు సమానం.

రెండవ సగం చక్రంలో (π <t <2π), MOSFET-2 ప్రేరేపించబడుతుంది మరియు తక్కువ వోల్టేజ్ మూలం లోడ్‌తో అనుసంధానించబడి ఉంటుంది. లోడ్ నుండి కరెంట్ ఎడమ నుండి కుడికి మరియు లోడ్ వోల్టేజ్ -Vdc / 2 కు సమానం. ఈ కాల వ్యవధిలో, చిత్రంలో చూపిన విధంగా కరెంట్ ప్రవహిస్తుంది మరియు AC అవుట్పుట్ యొక్క ఇతర సగం చక్రం పూర్తయింది.

పూర్తి వంతెన ఇన్వర్టర్

ఈ రకమైన ఇన్వర్టర్‌లో, నాలుగు స్విచ్‌లు ఉపయోగించబడతాయి. సగం వంతెన మరియు పూర్తి వంతెన ఇన్వర్టర్ మధ్య ప్రధాన వ్యత్యాసం అవుట్పుట్ వోల్టేజ్ యొక్క గరిష్ట విలువ. సగం వంతెన ఇన్వర్టర్‌లో, పీక్ వోల్టేజ్ DC సరఫరా వోల్టేజ్‌లో సగం. పూర్తి వంతెన ఇన్వర్టర్‌లో, పీక్ వోల్టేజ్ DC సరఫరా వోల్టేజ్ వలె ఉంటుంది. పూర్తి వంతెన ఇన్వర్టర్ ఆఫ్ సర్క్యూట్లో ఫిగర్ క్రింద చూపించాం.

MOSFET 1 మరియు 2 కొరకు గేట్ పల్స్ ఒకటే. రెండు స్విచ్‌లు ఒకే సమయంలో పనిచేస్తున్నాయి. అదేవిధంగా, మోస్ఫెట్ 3 మరియు 4 ఒకే గేట్ పప్పులను కలిగి ఉంటాయి మరియు అదే సమయంలో పనిచేస్తాయి. కానీ, MOSFET 1 మరియు 4 (నిలువు చేయి) ఒకే సమయంలో పనిచేయవు. ఇది జరిగితే, DC వోల్టేజ్ మూలం షార్ట్ సర్క్యూట్ అవుతుంది.

ఎగువ సగం చక్రం కోసం (0 <t <π), MOSFET 1 మరియు 2 ప్రేరేపించబడతాయి మరియు దిగువ చిత్రంలో చూపిన విధంగా కరెంట్ ప్రవహిస్తుంది. ఈ కాలంలో, ఎడమ నుండి కుడికి ప్రస్తుత ప్రవాహం.

కోసం దిగువ సగం చక్రం (π <t <2π), MOSFET 3 మరియు 4 ప్రేరేపించిన చేసుకోగా మరియు చిత్రంలో చూపిన విధంగా ప్రస్తుత ప్రవహిస్తుందని. ఈ కాల వ్యవధిలో, కుడి నుండి ఎడమ దిశకు ప్రస్తుత ప్రవాహం. పీక్ లోడ్ వోల్టేజ్ రెండు సందర్భాల్లో DC సరఫరా వోల్టేజ్ Vdc వలె ఉంటుంది.

మాట్లాబ్‌లో హాఫ్-బ్రిడ్జ్ ఇన్వర్టర్ యొక్క అనుకరణ

అనుకరణ కోసం సిములింక్ లైబ్రరీ నుండి మోడల్ ఫైల్‌లోని అంశాలను జోడించండి.

1) 2 డిసి సోర్స్ - 50 వి

2) 2 మోస్ఫెట్

3) నిరోధక లోడ్

4) పల్స్ జనరేటర్

5) గేట్ కాదు

6) పవర్‌గుయ్

7) వోల్టేజ్ కొలత

8) GOTO మరియు FROM

సర్క్యూట్ రేఖాచిత్రం ప్రకారం అన్ని భాగాలను కనెక్ట్ చేయండి. హాఫ్ బ్రిడ్జ్ ఇన్వర్టర్ మోడల్ ఫైల్ యొక్క స్క్రీన్ షాట్ క్రింద ఉన్న చిత్రంలో చూపబడింది.

గేట్ పల్స్ 1 మరియు గేట్ పల్స్ 2 MOSFET1 మరియు MOSFET2 కొరకు గేట్ పప్పులు, ఇవి గేట్ జనరేటర్ సర్క్యూట్ నుండి ఉత్పత్తి చేయబడతాయి. గేట్ పల్స్ పల్స్ జెనరేటర్ ద్వారా ఉత్పత్తి అవుతుంది. ఈ సందర్భంలో, MOSFET1 మరియు MOSFET2 ఒకే సమయంలో ప్రేరేపించబడవు. ఇది జరిగితే వోల్టేజ్ మూలం షార్ట్ సర్క్యూట్ అవుతుంది. MOSFET1 మూసివేయబడినప్పుడు, ఆ సమయంలో MOSFET2 తెరవబడుతుంది మరియు MOSFET2 మూసివేయబడినప్పుడు MOSFET1 ఆ సమయంలో తెరిచి ఉంటుంది. కాబట్టి, మేము ఏదైనా ఒక మోస్ఫెట్ కోసం గేట్ పల్స్ను ఉత్పత్తి చేస్తే, అప్పుడు మేము ఆ పల్స్ను టోగుల్ చేయవచ్చు మరియు ఇతర మోస్ఫెట్ కోసం ఉపయోగించవచ్చు.

గేట్ పల్స్ జనరేటర్

పై చిత్రం MATLAB లోని పల్స్ జనరేటర్ బ్లాక్ కోసం పరామితిని చూపుతుంది. కాలం 2E -3 అంటే 20 మిసె ఉంది. మీకు 60Hz ఫ్రీక్వెన్సీ అవుట్పుట్ అవసరమైతే, వ్యవధి 16.67 msec అవుతుంది. పల్స్ వెడల్పు కాలంలో శాతం పరంగా ఉంది. అంటే, గేట్ పల్స్ ఈ ప్రాంతానికి మాత్రమే ఉత్పత్తి అవుతుంది. ఈ సందర్భంలో, మేము దీనిని 50% వద్ద సెట్ చేసాము, అంటే 50% పీరియడ్ గేట్ పల్స్ ఉత్పత్తి అవుతుంది మరియు 50% పీరియడ్ గేట్ పల్స్ ఉత్పత్తి చేయబడవు. ఫేజ్ డిలే, 0 సె సెట్ మేము ద్వారం పల్స్ ఏ ఆలస్యం ఇవ్వడం లేదు అర్థం. ఏదైనా దశ ఆలస్యం ఉంటే, ఈ సమయం తరువాత గేట్ పల్స్ ఉత్పత్తి అవుతాయి. ఉదాహరణకు, దశ ఆలస్యం 1e-3 అయితే 10msec తర్వాత గేట్ పల్స్ ఉత్పత్తి అవుతుంది.

ఈ విధంగా మనం MOSFET1 కోసం గేట్ పల్స్‌ను ఉత్పత్తి చేయవచ్చు మరియు ఇప్పుడు మేము ఈ గేట్ పల్స్‌ను టోగుల్ చేసి MOSFET2 కోసం ఉపయోగిస్తాము. అనుకరణలో, మేము తార్కిక NOT గేట్‌ను ఉపయోగిస్తాము. NOT గేట్ విలోమ అవుట్పుట్ అంటే అది 1 నుండి 0 మరియు 0 నుండి 1 గా మారుస్తుంది. ఈ విధంగా, మేము ఖచ్చితంగా వ్యతిరేక గేట్ పల్స్ ను పొందవచ్చు, తద్వారా DC మూలం ఎప్పుడూ షార్ట్ సర్క్యూట్ చేయబడదు.

ఆచరణలో, మేము 50% పల్స్ వెడల్పును ఉపయోగించలేము. MOSFET లేదా ఏదైనా పవర్ ఎలక్ట్రికల్ స్విచ్ ఆఫ్ చేయడానికి చిన్న సమయం పడుతుంది. మూలం యొక్క షార్ట్ సర్క్యూట్‌ను నివారించడానికి, MOSFET లను ఆపివేయడానికి సమయాన్ని అనుమతించడానికి పల్స్ వెడల్పు 45% చుట్టూ సెట్ చేయబడింది. ఈ కాల వ్యవధిని డెడ్ టైమ్ అంటారు. కానీ, అనుకరణ ప్రయోజనం కోసం, మేము 50% పల్స్ వెడల్పును ఉపయోగించవచ్చు.

హాఫ్-బ్రిడ్జ్ ఇన్వర్టర్ కోసం అవుట్పుట్ తరంగ రూపం

ఈ స్క్రీన్ షాట్ లోడ్ అంతటా అవుట్పుట్ వోల్టేజ్ కోసం. ఈ చిత్రంలో, లోడ్ వోల్టేజ్ యొక్క గరిష్ట విలువ 50V, ఇది DC సరఫరాలో సగం మరియు ఫ్రీక్వెన్సీ 50Hz. పూర్తి చక్రం కోసం, అవసరమైన సమయం 20 msec.

మాట్లాబ్‌లో పూర్తి వంతెన ఇన్వర్టర్ యొక్క అనుకరణ

మీరు సగం వంతెన ఇన్వర్టర్ యొక్క అవుట్పుట్ పొందినట్లయితే, పూర్తి వంతెన ఇన్వర్టర్ను అమలు చేయడం సులభం, ఎందుకంటే అన్ని విషయాలు చాలా వరకు ఒకే విధంగా ఉంటాయి. లో పూర్తి వంతెన ఇన్వర్టర్ కూడా, మేము సగం వంతెన ఇన్వర్టర్ అదే ఇది కేవలం రెండు గేట్ పప్పులు అవసరం. ఒక గేట్ పల్స్ MOSFET 1 మరియు 2 కోసం మరియు ఈ గేట్ పల్స్ యొక్క విలోమం MOSFET 3 మరియు 4 లకు ఉంటుంది.

ఎలిమెంట్స్ అవసరం

1) 4 - మోస్ఫెట్

2) 1 DC మూలం

3) నిరోధక లోడ్

4) వోల్టేజ్ కొలత

5) పల్స్ జనరేటర్

6) GOTO మరియు FROM

7) పవర్‌గుయ్

స్క్రీన్ షాట్ క్రింద చూపిన విధంగా అన్ని భాగాలను కనెక్ట్ చేయండి.

పూర్తి వంతెన ఇన్వర్టర్ కోసం అవుట్పుట్ వేవ్ రూపం

ఈ స్క్రీన్ షాట్ లోడ్ అంతటా అవుట్పుట్ వోల్టేజ్ కోసం. ఇక్కడ మనం చూడవచ్చు, లోడ్ వోల్టేజ్ యొక్క గరిష్ట విలువ 100V అయిన DC సరఫరా వోల్టేజ్కు సమానం.

దిగువ మాట్లాబ్‌లో హాఫ్ బ్రిడ్జ్ మరియు ఫుల్ బ్రిడ్జ్ ఇన్వర్టర్‌ను ఎలా నిర్మించాలో మరియు అనుకరించాలో వీడియో ద్వారా మీరు పూర్తి నడకను తనిఖీ చేయవచ్చు.