एकल चरण आधा पुल और पूर्ण पुल इन्वर्टर जिसमें मटलब का उपयोग किया जाता है

अल्टरनेटिंग करंट (AC) बिजली की आपूर्ति का उपयोग लगभग सभी आवासीय, वाणिज्यिक और औद्योगिक जरूरतों के लिए किया जाता है। लेकिन एसी के साथ सबसे बड़ा मुद्दा यह है कि इसे भविष्य के उपयोग के लिए संग्रहीत नहीं किया जा सकता है। इसलिए AC को DC में बदला जाता है और फिर DC को बैटरी और अल्ट्रा कैपेसिटर में स्टोर किया जाता है। और अब जब भी एसी की जरूरत होती है, तो एसी आधारित उपकरणों को चलाने के लिए डीसी को फिर से एसी में बदल दिया जाता है। तो जो उपकरण DC को AC में परिवर्तित करता है उसे इन्वर्टर कहा जाता है ।

एकल चरण अनुप्रयोगों के लिए, एकल चरण इन्वर्टर का उपयोग किया जाता है। मुख्य रूप से दो प्रकार के एकल-चरण इन्वर्टर हैं: हाफ ब्रिज इन्वर्टर और फुल ब्रिज इन्वर्टर । यहां हम अध्ययन करेंगे कि ये इनवर्टर कैसे बनाए जा सकते हैं और MATLAB में सर्किट का अनुकरण करेंगे।

आधा पुल इन्वर्टर

इस प्रकार के इन्वर्टर के लिए दो पावर इलेक्ट्रॉनिक्स स्विच (MOSFET) की आवश्यकता होती है। MOSFET या IGBT का उपयोग स्विचिंग उद्देश्य के लिए किया जाता है। आधे पुल इन्वर्टर का सर्किट आरेख नीचे दिए गए आंकड़े में दिखाया गया है।

जैसा कि सर्किट आरेख में दिखाया गया है, इनपुट डीसी वोल्टेज Vdc = 100 V है। इस स्रोत को दो समान भागों में विभाजित किया गया है। अब MOSFET को गेट दाल दी जाती है जैसा कि नीचे दिए गए आंकड़े में दिखाया गया है।

आउटपुट फ्रिक्वेंसी के अनुसार, MOSFET का ON और OFF समय तय किया जाता है और गेट पल्स उत्पन्न होते हैं। हमें 50Hz AC पावर की आवश्यकता है, इसलिए एक चक्र की समय अवधि (0 <t <2 is) 20msec है। जैसा कि आरेख में दिखाया गया है, MOSFET-1 को पहले आधे चक्र (0 <t <this) के लिए ट्रिगर किया जाता है और इस समय अवधि के दौरान MOSFET-2 को ट्रिगर नहीं किया जाता है। इस समयावधि में, करंट तीर की दिशा में प्रवाहित होगा जैसा कि नीचे की आकृति में दिखाया गया है और एसी आउटपुट का आधा चक्र पूरा हो गया है। लोड से वर्तमान दाएं से बाएं और लोड वोल्टेज + Vdc / 2 के बराबर है।

दूसरे छमाही चक्र (π <t < 2 half) में, MOSFET-2 को ट्रिगर किया जाता है और निचले वोल्टेज स्रोत को लोड के साथ जोड़ा जाता है। लोड से वर्तमान को सही दिशा में छोड़ा गया है और लोड वोल्टेज -Vdc / 2 के बराबर है। इस समयावधि में, करंट प्रवाहित होगा जैसा कि चित्र में दिखाया गया है और AC आउटपुट का दूसरा आधा चक्र पूरा हो गया है।

पूर्ण ब्रिज इन्वर्टर

इस प्रकार के इन्वर्टर में, चार स्विच का उपयोग किया जाता है। आधा पुल और पूर्ण पुल पलटनेवाला के बीच मुख्य अंतर आउटपुट वोल्टेज का अधिकतम मूल्य है। आधे पुल इन्वर्टर में, पीक वोल्टेज डीसी आपूर्ति वोल्टेज का आधा है। पूर्ण पुल इन्वर्टर में, पीक वोल्टेज डीसी आपूर्ति वोल्टेज के समान है। पूर्ण पुल पलटनेवाला के सर्किट आरेख के रूप में आंकड़ा नीचे में दिखाया गया है।

MOSFET 1 और 2 के लिए गेट पल्स समान हैं। दोनों स्विच एक ही समय पर काम कर रहे हैं। इसी तरह, MOSFET 3 और 4 में एक ही समय में एक ही गेट दाल और ऑपरेटिंग है। लेकिन, MOSFET 1 और 4 (वर्टिकल आर्म) कभी भी एक साथ नहीं चलते हैं। यदि ऐसा होता है, तो डीसी वोल्टेज स्रोत कम परिचालित किया जाएगा।

ऊपरी आधे चक्र के लिए (0 <t < half), MOSFET 1 और 2 ट्रिगर हो जाते हैं और नीचे प्रवाह के रूप में दिखाया जाएगा। इस समय अवधि में, बाएं से दाएं दिशा में वर्तमान प्रवाह।

के लिए निचले आधे चक्र (π <टी <2π), MOSFET 3 और 4 शुरू हो जाते हैं और के रूप में चित्र में दिखाया गया वर्तमान प्रवाह होगा। इस समय अवधि में, दाएं से बाएं दिशा में वर्तमान प्रवाह। शिखर लोड वोल्टेज दोनों मामलों में डीसी आपूर्ति वोल्टेज वीडीसी के समान है।

MATLAB में हाफ-ब्रिज इन्वर्टर का अनुकरण

सिमुलेशन के लिए सिमुलिंक लाइब्रेरी से मॉडल फ़ाइल में तत्व जोड़ें।

1) 2 डीसी स्रोत - 50 वी प्रत्येक

2) 2 MOSFET

3) प्रतिरोधक भार

4) पल्स जनरेटर

5) गेट नहीं

६) पवरगई

7) वोल्टेज माप

8) GOTO और FROM

सर्किट आरेख के अनुसार सभी घटकों को कनेक्ट करें। हाफ ब्रिज इन्वर्टर मॉडल फ़ाइल का स्क्रीनशॉट नीचे की छवि में दिखाया गया है।

गेट पल्स 1 और गेट पल्स 2 MOSFET1 और MOSFET2 के लिए गेट दाल हैं जो गेट जनरेटर सर्किट से उत्पन्न होता है। गेट पल्स पल्स जनरेटर द्वारा उत्पन्न होता है। इस स्थिति में, MOSFET1 और MOSFET2 को एक ही समय में चालू नहीं किया जा सकता है। यदि ऐसा होता है, तो वोल्टेज स्रोत कम परिचालित किया जाएगा। जब MOSFET1 बंद हो जाता है, MOSFET2 उस समय खुला होगा, और जब MOSFET2 बंद होता है, उस समय MOSFET1 खुला होता है। इसलिए, यदि हम किसी एक MOSFET के लिए गेट पल्स उत्पन्न करते हैं, तो हम उस पल्स को टॉगल कर सकते हैं और अन्य MOSFET के लिए उपयोग कर सकते हैं।

गेट पल्स जनरेटर

छवि से ऊपर MATLAB में पल्स जनरेटर ब्लॉक के लिए पैरामीटर दिखाता है । अवधि 2 ई -3 साधन 20 msec है। यदि आपको 60 हर्ट्ज आवृत्ति आउटपुट की आवश्यकता है, तो अवधि 16.67 मिसे होगी। पल्स चौड़ाई अवधि के प्रतिशत के रूप में है। इसका मतलब है कि, इस क्षेत्र के लिए गेट पल्स उत्पन्न होता है। इस मामले में, हम इसे 50% पर सेट करते हैं, इसका मतलब है कि 50% पीरियड गेट पल्स उत्पन्न होता है और 50% पीरियड गेट पल्स उत्पन्न नहीं होता है। चरण देरी, 0 सेकंड सेट हम गेट नाड़ी के लिए किसी भी देरी दे रही है नहीं कर रहे हैं इसका मतलब है। यदि कोई चरण देरी है, तो इसका मतलब है कि इस समय के बाद गेट पल्स उत्पन्न होगा। उदाहरण के लिए, यदि चरण विलंब 1e-3 है तो 10msec के बाद गेट पल्स उत्पन्न होगा।

इस तरह हम MOSFET1 के लिए गेट पल्स उत्पन्न कर सकते हैं और अब हम MOSFET2 के लिए इस गेट पल्स को टॉगल करेंगे और इसका उपयोग करेंगे। सिमुलेशन में, हम तार्किक गेट का उपयोग नहीं करेंगे। आउटपुट का उलटा नहीं होता है, इसका मतलब है कि यह 1 से 0 और 0 से 1. में बदल जाएगा। यह है कि, हम ठीक विपरीत गेट पल्स प्राप्त कर सकते हैं ताकि डीसी स्रोत कभी भी छोटा न हो।

व्यावहारिक रूप से, हम 50% पल्स चौड़ाई का उपयोग नहीं कर सकते हैं। MOSFET या किसी भी बिजली के इलेक्ट्रिकल स्विच को बंद होने में कम समय लगता है। स्रोत के शॉर्ट सर्किट से बचने के लिए, MOSFETs को बंद करने के लिए समय की अनुमति देने के लिए पल्स की चौड़ाई लगभग 45% निर्धारित की जाती है। इस समय अवधि को डेड टाइम के रूप में जाना जाता है । लेकिन, सिमुलेशन उद्देश्य के लिए, हम 50% पल्स चौड़ाई का उपयोग कर सकते हैं।

हाफ-ब्रिज इन्वर्टर के लिए आउटपुट तरंग

यह स्क्रीनशॉट लोड के दौरान आउटपुट वोल्टेज के लिए है। इस छवि में, हम देख सकते हैं कि, लोड वोल्टेज का शिखर मूल्य 50V है, जो डीसी आपूर्ति का आधा है और आवृत्ति 50Hz है। एक चक्र पूरा करने के लिए, आवश्यक समय 20 मिसे है।

MATLAB में पूर्ण पुल इन्वर्टर का अनुकरण

यदि आपको आधा पुल इन्वर्टर का आउटपुट मिलता है, तो पूर्ण पुल इन्वर्टर को लागू करना आसान है, क्योंकि सभी चीजें समान रहती हैं। में पूर्ण पुल पलटनेवाला भी, हम केवल दो गेट दालों जो आधा पुल पलटनेवाला रूप में ही है की जरूरत है। एक गेट पल्स MOSFET 1 और 2 के लिए है और इस गेट पल्स का व्युत्क्रम MOSFET 3 और 4 के लिए है।

तत्वों की आवश्यकता है

1) 4 - MOSFET

2) 1 डीसी स्रोत

3) प्रतिरोधक भार

4) वोल्टेज माप

5) पल्स जनरेटर

6) गोटो और FROM

7) पॉवरगुई

नीचे दिए गए स्क्रीनशॉट में दिखाए गए अनुसार सभी घटकों को कनेक्ट करें।

फुल ब्रिज इन्वर्टर के लिए आउटपुट वेव फॉर्म

यह स्क्रीनशॉट पूरे लोड पर आउटपुट वोल्टेज के लिए है। यहां हम देख सकते हैं कि, लोड वोल्टेज का शिखर मूल्य डीसी आपूर्ति वोल्टेज के बराबर है जो 100 वी है।

आप नीचे MATLAB में हाफ ब्रिज और फुल ब्रिज इन्वर्टर का निर्माण और अनुकरण करने के तरीके के वीडियो के माध्यम से पूर्ण चलने की जांच कर सकते हैं।