什么是半桥逆变器：电路图及其工作原理

逆变器是一种将直流电转换为交流电的电力电子转换器。通过使用这种逆变器设备，我们可以将固定的直流电转换为可变的交流电，作为可变的频率和电压。其次，通过这个逆变器，我们可以改变频率，即我们将能够根据我们的要求产生40HZ、50HZ、60HZ的频率。如果直流输入是电压源，那么逆变器被称为VSI（电压源逆变器）。逆变器需要四个开关器件，而半桥逆变器需要两个开关器件。桥式逆变器有两种类型，即半桥逆变器和全桥逆变器。本文讨论了半桥逆变器。

什么是半桥逆变器？

逆变器是一种将直流电压转换为交流电压的设备，它由四个开关组成，而半桥逆变器需要两个二极管和两个反向并联的开关。这两个开关是互补开关，这意味着当第一个开关接通时，第二个开关将断开。类似地，当第二个接通时，第一个开关将关闭。

带电阻负载的单相半桥逆变器

带电阻负载的单相半桥逆变器的电路图如下图所示。

ding="async" class="size-full wp-image-39029" src="https://uploads.9icnet.com/images/aritcle/20230518/Half.png" alt="Half Bridge Inverter" width="480" height="301" sizes="(max-width: 480px) 100vw, 480px">

其中RL是电阻负载，V<sub>s/2是电压源，S_1.和S_2.这两个开关是吗，我₀是电流。其中每个开关连接到二极管D_1.和D_2.平行地。在上图中，开关S_1.和S_2.是自换向开关。开关S_1.当电压为正而电流为负时将导通，开关S_2.当电压为负，而电流为负时，将导通。二极管D_1.当电压为正而电流为负时，二极管D将导通_2.当电压为负，而电流为正时，将导通。

情况1（当开关S时_1.为ON和S_2.关闭）：当开关S时_1.从0到T/2的时间段为ON，二极管D_1.和D_2.处于反向偏置状态，并且S_2.开关处于断开状态。

应用KVL（基尔霍夫电压定律）

五、_s/2伏₀=0

其中输出电压V₀=伏_s/2

其中输出电流i₀=伏₀/R=伏_s/2小时

在电源电流或开关电流的情况下，电流i_S1=i0=Vs/2R，i_第2页=0和二极管电流i_第1天=我_第2页= 0.

情况2（当开关S时_2.为ON和S_1.关闭）：当开关S时_2.从T/2到T的时间段为ON，二极管D_1.和D_2.处于反向偏置状态，并且S_1.开关处于断开状态。

应用KVL（基尔霍夫电压定律）

五、_s/2+伏₀=0

其中输出电压V₀=-伏_s/2

其中输出电流i₀=伏₀/R=-V_s/2小时

在电源电流或开关电流的情况下，电流i_S1=0，i_第2页=我₀=-伏_s/2R和二极管电流i_第1天=我_第2页= 0.

单相半桥逆变器输出电压波形如下图所示。

输出电压的平均值为

因此，将时间“T”转换为“ωT”轴的输出电压波形如下图所示

当乘以零时，它将为零；当乘以T/2时，它将是T/2=π；当乘以T时，它将是T=2π；当乘以3T/2时，它将是T/2=3π，依此类推。这样，我们可以将这个时间轴转换为“ωT”轴。

输出电压和输出电流的平均值为

五、_{0 （平均值）}= 0

我_{0 （平均值）}= 0

输出电压和输出电流的RMS值为

五、_{0 （均方根）}=伏_S/2

我_{0 （均方根）}=伏_{0 （均方根）}/R=伏_S/2小时

我们在逆变器中得到的输出电压不是纯正弦波，即方波。具有基本分量的输出电压如下图所示。

使用傅立叶级数

其中C_n一_n和b_n是

b_n=伏_S/n个ᴨ（1-cosn）ᴨ)

b_n代入偶数（n=2,4,6…..）和b时为0_n当替换奇数（n=1,3,5……）时，=2Vs/nπ。替代b_n=2Vs/nπ和a_n=0英寸C_n将获得C_n=2Vs/nπ。

ϕ_n=棕褐色^-1（a）_n/b_n)=0

五、_01(ωt）=2五、_S/ᴨ * （原罪 ωt)

替换V_{0（平均值）}=0英寸将获得

方程（1）也可以写成

五、_0(ωt）=2五、_S/ᴨ * （原罪 ωt) +2.五、_S/3ᴨ * （新罪3ωt) +2.五、_S/5ᴨ * （新罪5ωt) +……..+∞

五、_0(ωt）=五、_01(ωt）+五、_03(ωt）+五、_05(ωt）

上述表达式是由基波电压和奇次谐波组成的输出电压。去除这些谐波成分有两种方法：使用滤波电路和使用脉宽调制技术。

基本电压可以写成

五、_01(ωt）=2伏_S/ᴨ * （原罪 ωt)

基本电压的最大值

五、_{01（最大值）}=2伏_S/ᴨ

基本电压的RMS值为

五、_{01（均方根）}=2伏_S/√2ᴨ=√2伏_S/ᴨ

RMS输出电流的基本分量为

我_{01（均方根）}=伏_{01（均方根）}/对

我们必须得到失真因子，失真因子用g表示。

克=五、_{01（均方根）}/五_{0（均方根）}=基本电压的均方根值/输出电压的总均方根值

通过替换五、_{01（均方根）}和五、_{0（均方根）}g中的值将得到

g=2√2/ᴨ

总谐波失真表示为

在输出电压中，总谐波失真THD=48.43%，但根据IEEE，总谐波畸变应为5%。

单相桥式逆变器的基本功率输出为

P₀₁=（V_{01（均方根）})^2./R=I^2._{01（均方根）}R

通过使用上述公式，我们可以计算出基本功率输出。

通过这种方式，我们可以计算单相半桥逆变器的各种参数。

带R-L负载的单相半桥逆变器

R-L负载的电路图如下图所示。

带R-L负载的单相半桥逆变器的电路图由两个开关、两个二极管和电压源组成。R-L负载连接在A点和O点之间，A点始终被视为正，O点被视为负。如果电流从A点流到O点，则电流将被视为正，类似地，如果电流从点流到A点，则该电流将被认为是负。

在R-L负载的情况下，输出电流将是时间的指数函数，并滞后输出电压一个角度。

ϕ=棕褐色的^-1(ω升/升）

带R负载的单相半桥逆变器的运行

工作操作基于以下时间间隔

（i） 间隔i（0<t<t1）：在该持续时间内，两个开关都断开，二极管D2处于反向偏置状态。在这个间隔中，电感器通过二极管D1释放其能量，并且输出电流从其负的最大值（-Imax）呈指数下降到零。

通过将KVL应用于此时间间隔，将获得

输出电压V₀>0; 输出电流反向流动，因此，i₀<0; 开关电流i_S1=0和二极管电流i_第1天=-i0

（ii）间期ii（t1＜t＜t/2）：在此持续时间内，开关S_1.和S_2.并且S2断开，并且两个二极管都处于反向偏置状态。在这个间隔中，电感器开始存储能量，并且输出电流从零增加到其正最大值（Imax）。

应用KVL将获得

输出电压V₀>0; 输出电流沿正向流动，因此，i₀>0; 开关电流i_S1=我₀和二极管电流i_第1天= 0

（iii）间期iii（T/2<T<t2）：在此持续时间内，开关S_1.和S_2.断开，二极管D_1.处于反向偏置和D_2.处于正向偏置状态，处于反向偏置状态。在此期间，电感器通过二极管D释放能量_2.输出电流从其正的最大值（I_最大值)至零。

应用KVL将获得

输出电压V₀<0; 输出电流沿正向流动，因此，i₀>0; 开关电流i_S1=0和二极管电流i_第1天= 0

（iv）间期iv（t2＜t＜t）：在此持续时间内，开关S_1.为OFF和S_2.闭合，二极管D_1.和D_2.处于反向偏置。在此间隔内，电感器充电至负最大值（-I_最大值)至零。

应用KVL将获得

输出电压V₀<0; 输出电流沿相反/反向流动，因此i₀<0; 开关电流i_S1=0和二极管电流i_第1天= 0

时间间隔汇总如下表所示

序号	时间间隔	设备传导	输出电压（V0)	输出Curent公司(我0)	开关电流（iS1)	开关二极管（i第1天 )
1.	0＜t＜t1.	D1.	五、0>0	我0<0	0	–我0
2.	吨1.＜t＜t/2	S1.	五、0>0	我0>0	我0	0
3.	T/2＜T＜T2.	D2.	五、0<0	我0>0	0	0
4.	吨2.＜t＜t	S2.	五、0<0	我0<0	0	0

带RL负载的单相半桥逆变器的输出电压波形如下图所示。

半桥逆变器与全桥逆变器

半桥逆变器和全桥逆变器的区别如下表所示。

序号	半桥逆变器	全桥逆变器
1.	半桥逆变器效率高	全桥逆变器而且效率很高
2.	在半桥逆变器中，输出电压波形为正方形、准正方形或PWM	在全桥逆变器中，输出电压波形为正方形、准正方形或PWM
3.	半桥逆变器中的峰值电压是直流电源电压的一半	全桥逆变器中的峰值电压与直流电源电压相同
4.	半桥逆变器包含两个开关	全桥逆变器包含四个开关
5.	输出电压为E0=电子直流/2	输出电压为E0=电子直流
6.	基本输出电压为E1.=0.45电子直流	基本输出电压为E1.=0.9 E直流
7.	这种类型的逆变器产生双极电压	这种类型的逆变器产生单极电压

优势

单相半桥逆变器的优点是

• 电路很简单
• 成本较低

缺点

单相半桥逆变器的缺点是

• 变压器利用率（TUF）低
• 效率低

因此，这一切都是关于半桥逆变器的概述，半桥逆变器和全桥逆变器之间的区别，优点，缺点，单相半桥逆变器与电阻负载进行了讨论。这里有一个问题要问你，半桥逆变器有哪些应用？