हाफ ब्रिज इन्वर्टर क्या है: सर्किट आरेख और इसकी कार्यप्रणाली

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

जहां आरएल प्रतिरोधक भार है, वी_रों/ 2 वोल्टेज स्रोत है, एस₁और एस_दोदो स्विच हैं, i_०वर्तमान है। जहां प्रत्येक स्विच डायोड डी से जुड़ा हुआ है₁और डी_दोसमानांतर रूप से। उपरोक्त आंकड़े में, स्विच एस₁और एस_दोसेल्फ-कम्यूटिंग स्विच हैं। स्विच एस₁वोल्टेज पॉजिटिव है और करंट निगेटिव होने पर कंडक्ट करेगा, एस स्विच करेगा_दोवोल्टेज के नकारात्मक होने पर आचरण करेगा, और धारा ऋणात्मक है। डायोड घ₁वोल्टेज के पॉजिटिव होने और करंट के नेगेटिव होने पर कंडक्ट करेगा, डायोड डी_दोवोल्टेज के ऋणात्मक होने पर आचरण करेगा, और धारा धनात्मक होती है।

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

केवीएल लागू करना (किरचॉफ वोल्ट कानून)

वी_रों/ 2-वी_०= 0

जहां आउटपुट वोल्टेज वी_०= वी_रों/दो

जहां आउटपुट करंट i_०= वी_०/ आर = वी_रों/ २ आर

आपूर्ति चालू या स्विच चालू के मामले में, वर्तमान मैं_{एस 1}= i0 = Vs / 2R, i_{एस 2}= 0 और डायोड करंट i_{डी 1}= मैं_{डी 2}= 0।

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

केवीएल लागू करना (किरचॉफ वोल्ट कानून)

वी_रों/ 2 + वी_०= 0

जहां आउटपुट वोल्टेज वी_०= -वी_रों/दो

जहां आउटपुट करंट i_०= वी_०/ आर = -वी_रों/ २ आर

आपूर्ति चालू या स्विच चालू के मामले में, वर्तमान मैं_{एस 1}= 0, i_{एस 2}= मैं_०= -वी_रों/ 2 आर और डायोड करंट i_{डी 1}= मैं_{डी 2}= 0।

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

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

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_{० (औसत)}= 0

मैं_{० (औसत)}= 0

आउटपुट वोल्टेज और आउटपुट करंट का RMS मान है

वी_{० (RMS)}= वी_रों/दो

मैं_{० (RMS)}= वी_{० (RMS)}/ आर = वी_रों/ 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

फूरियर श्रृंखला का उपयोग करना

जहां सी_एन, सेवा मेरे_एनऔर बी_एनकर रहे हैं

ख_एन= वी_रों/ n / (1-cosnᴨ)

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

φ_एन= तो^-1(सेवा मेरे_एन/ बी_एन) = 0

वी_{01 ( ωt)} = २ वी_रों/ / * (बिना ωt )

पदार्थ V_{0 (avg)}= 0 में मिलेगा

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

वी_{0 ( ωt)} = २ वी_रों/ / * (बिना ωt ) + दो वी_रों/ 3 / * (सिन 3) ωt ) + दो वी_रों/ 5 / * (सिन 5) ωt ) + …… .. + +

वी_{0 ( ωt)} = वी_{01 ( ωt)} + वी_{03 ( ωt)} + वी_{05 ( 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

वी_{01 ( ωt)} =2V_रों/ / * (बिना ωt )

मौलिक वोल्टेज का अधिकतम मूल्य

वी_{01 (अधिकतम)}=2V_रों/ ᴨ

मौलिक वोल्टेज का आरएमएस मान है

वी_{01 (आरएमएस)}=2V_रों/ ᴨ2√ = ᴨ2V_रों/ ᴨ

RMS आउटपुट करंट का मूलभूत घटक है

मैं_{01 (आरएमएस)}= वी_{01 (आरएमएस)}/ आर

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

जी = वी_{01 (आरएमएस)}/ वी_{0 (RMS)} = मूल वोल्टेज का आरएमएस मूल्य / आउटपुट वोल्टेज का कुल आरएमएस मूल्य

प्रतिस्थापित करके वी_{01 (आरएमएस)} तथा वी_{0 (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

पी_०१= (वी_{01 (आरएमएस)})^दो/ आर = मैं^दो_{01 (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 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_०> 0 आउटपुट वर्तमान रिवर्स दिशा में बहती है, इसलिए, मैं_०<0 switch current i_{एस 1}= 0 और डायोड वर्तमान i_{डी 1}= -आई ०

(ii) अंतराल II (t1) इस अवधि में, स्विच एस₁और एस_दोबंद 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_०> 0 आउटपुट करंट आगे की दिशा में बहता है, इसलिए, i_०> 0 स्विच चालू i_{एस 1}= मैं_०और डायोड करंट i_{डी 1}= 0

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

केवीएल लगाने पर मिलेगा

आउटपुट वोल्टेज वी_०<0 The output current flows in the forward direction, therefore, i_०> 0 स्विच चालू i_{एस 1}= 0 और डायोड वर्तमान i_{डी 1}= 0

(iv) अंतराल IV (t2) इस अवधि में, स्विच एस₁ऑफ और एस है_दोबंद हैं और डायोड डी₁और डी_दोपूर्वाग्रह में हैं। इस अंतराल में, प्रारंभ करनेवाला नकारात्मक अधिकतम मूल्य (-I) का आरोप लगाया_{मैक्स}) को शून्य कर दिया।

केवीएल लगाने पर मिलेगा

आउटपुट वोल्टेज वी_०<0 The output current flows in the opposite/reverse direction therefore i_०<0 switch current i_{एस 1}= 0 और डायोड वर्तमान i_{डी 1}= 0

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 (वी० )	उत्पादन वर्तमान () मैं० )	स्विच वर्तमान (i)एस 1 )	स्विच डायोड (i)डी 1 )
1	०1	घ1	वी०> 0	मैं०<0	०	- मैं०
दो	टी1	रों1	वी०> 0	मैं०> 0	मैं०	०
३	टी / 2दो	घदो	वी०<0	मैं०> 0	०	०
४	टीदो	रोंदो	वी०<0	मैं०<0	०	०

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

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 “सौर बैटरी चार्ज नियंत्रक सर्किट आरेख ”	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
३	आधा पुल इन्वर्टर में शिखर वोल्टेज डीसी आपूर्ति वोल्टेज का आधा है	पूर्ण-पुल इन्वर्टर में शिखर वोल्टेज डीसी आपूर्ति वोल्टेज के समान है
४	आधा पुल इन्वर्टर में दो स्विच होते हैं	पूर्ण-पुल इन्वर्टर में चार स्विच होते हैं
५	आउटपुट वोल्टेज ई है०= ईडीसी/दो	आउटपुट वोल्टेज ई है०= ईडीसी
६	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?