H橋(H-Bridge),因外形與H相似故得名,常用于逆變器(DC-AC轉換,即直流變交流)。通過開關的開合,將直流電(來自電池等)逆變為某個頻率或可變頻率的交流電,用于驅動交流電機(異步電機等)。
h橋用于直流電機工作原理
上圖中所示為一個典型的直流電機控制電路。電路得名于“H橋驅動電路”是因為它的形狀酷似字母H。4個三極管組成H的4條垂直腿,而電機就是H中的橫杠(注意:圖只是示意圖,而不是完整的電路圖,其中三極管的驅動電路沒有畫出來)。
H橋式電機驅動電路包括4個三極管和一個電機。要使電機運轉,必須導通對角線上的一對三極管。根據不同三極管對的導通情況,電流可能會從左至右或從右至左流過電機,從而控制電機的轉向。
要使電機運轉,必須使對角線上的一對三極管導通。例如,如下圖所示,當Q1管和Q4管導通時,電流就從電源正極經Q1從左至右穿過電機,然后再經Q4回到電源負極。按圖中電流箭頭所示,該流向的電流將驅動電機順時針轉動。當三極管Q1和Q4導通時,電流將從左至右流過電機,從而驅動電機按特定方向轉動(電機周圍的箭頭指示為順時針方向)。
上圖所示為另一對三極管Q2和Q3導通的情況,電流將從右至左流過電機。當三極管Q2和Q3導通時,電流將從右至左流過電機,從而驅動電機沿另一方向轉動(電機周圍的箭頭表示為逆時針方向)。
h橋用于逆變器工作原理
如上圖所示單相橋式逆變電路工作原理開關T1、T4閉合,T2、T3斷開:u0=Ud;開關T1、T4斷開,T2、T3閉合:u0=-Ud;當以頻率fS交替切換開關T1、T4和T2、T3時,則在負載電阻R上獲得交變電壓波形(正負交替的方波),其周期Ts=1/fS,這樣,就將直流電壓E變成了交流電壓uo。uo含有各次諧波,如果想得到正弦波電壓,則可通過濾波器濾波獲得。
主電路開關T1~T4,它實際是各種半導體開關器件的一種理想模型。逆變電路中常用的開關器件有快速晶閘管、可關斷晶閘管(GTO)、功率晶體管(GTR)、功率場效應晶體管(MOSFET)、絕緣柵晶體管(IGBT)。
在實際運用中,開關器件存在損耗:導通損耗(conductionlosses)和換相損耗(commutationlosses)和門極損耗(gatelosses)。其中門極損耗極小可忽略不計,而導通損耗和換相損耗隨著開關頻率的增加而增加。
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