Kokie yra skirtingi diodų vaidmenys pilno tilto ir pusiau tilto inverteriuose?

1, Topologijos skirtumai lemia pagrindinę funkcinę diodų padėtį
(1) Minimalistinė pusiau tilto keitiklio architektūra ir diodo šerdies vaidmuo
Pusinio tilto keitiklis turi dviejų jungiklių dviejų diodų struktūrą, o nuolatinės srovės pusė sudaro du potencialius taškus ± Vdc/2 per kondensatoriaus įtampos padalijimą. Pavyzdžiui, indukcinės apkrovos, kai įjungtas viršutinis tilto peties jungiklis M1, srovės kelias yra Vdc/2 → M1 → apkrova → Vdc/2, o diodas D1 yra atvirkštinio išjungimo būsenoje. Kai M1 išjungtas, apkrovos induktyvumo sukuriama atvirkštinė elektrovaros jėga sudaro laisvos eigos grandinę per D2: apkrova → D2 → Vdc/2, kuri atlieka dvi pagrindines funkcijas:

Įtampos gnybtas: apribokite įtampą, kurią gali atlaikyti jungiklio vamzdis, iki Vdc/2, kad išvengtumėte viršįtampio gedimo;
Energijos grįžtamasis ryšys: suteikia išleidimo kanalą indukcinei energijos kaupimui, kad būtų išvengta įtampos šuolių, atsirandančių dėl staigių srovės pokyčių.
Eksperimentiniai duomenys rodo, kad 1 kW galios pusės tilto keitiklio sistemoje didžiausia D2 laisvosios eigos srovė gali siekti 1,5 karto didesnę už vardinę apkrovos srovę, o jos atvirkštinio atkūrimo laiką reikia kontroliuoti per 100 n, kad būtų užtikrintas perjungimo efektyvumas.

(2) Viso tilto keitiklio perteklinė architektūra ir diodų funkcijos išplėtimas
Pilnas tilto keitiklis turi keturių jungiklių keturių diodų struktūrą, kuri užtikrina išėjimo įtampos poliškumo pasikeitimą kintamu dviejų jungiklių porų laidumu. Jo unikalumas atsispindi:

Dvipolis valdymas: per T1-T4 laidumo derinį galima pasiekti visišką ± Vdc įtampos svyravimą apkrovos gale. Diodai D1-D4 ne tik atlieka laisvosios eigos funkciją, bet ir sudaro energijos grįžtamojo ryšio kanalą;
Apsauga nuo gedimų: kai T1 ir T4 yra klaidingi, D2-D3 gali sudaryti apsaugos nuo trumpojo jungimo kelią, kad būtų išvengta nuolatinės srovės magistralės trumpojo jungimo.
Lyginamieji bandymai rodo, kad didžiausioji atvirkštinė įtampa, kurią diodų patiria viso tilto konstrukcijoje, yra sumažinta 50%, palyginti su pusės tilto konstrukcija, tačiau reikia valdyti didesnes pereinamojo laikotarpio sroves (iki dvigubai didesnę apkrovos srovę).

2, Dinaminis diodų atsakas energijos valdymo mechanizme
(1) Pusinio tilto keitiklio vienakryptis energijos srauto valdymas
Pusinio tilto topologijoje diodai sudaro vienkryptį energijos perdavimo tinklą. Kaip pavyzdį naudojant fotovoltinius mikroinverterius, kai apkrovos galia yra mažesnė už įėjimo galią, indukcinės energijos kaupiklis grąžinamas į nuolatinės srovės magistralę per D2, o diodas turi atitikti šiuos reikalavimus:

Teigiamas įtampos kritimas Mažesnis arba lygus 0,5 V (mažinamas laidumo nuostolis);
Atvirkštinis atkūrimo įkrovimas QRr Mažesnis arba lygus 100nC (sumažina jungiklio nuostolius).
Remiantis tam tikro gamintojo bandymų duomenimis, naudojant greito atkūrimo diodus (pvz., STTH3R06) galima padidinti sistemos efektyvumą 2,3 % ir sumažinti temperatūros kilimą 15 laipsnių.

(2) Viso tilto keitiklio dvikryptis energijos reguliavimas
Visa tilto konstrukcija užtikrina sudėtingesnį energijos valdymą per diodų tinklą:

Aktyvus gnybtas: su transformatoriumi sujungtuose keitikliuose D1-D4 gali sudaryti apkabos grandinę, kad apribotų jungiklio vamzdžio įtampą saugiu diapazonu;
Minkštas perjungimas: kartu su rezonansiniais induktoriais diodai gali sukurti nulinės įtampos perjungimo sąlygas. Pritaikius šią technologiją, 4 kW viso tilto keitiklio perjungimo nuostoliai sumažėjo 65%.
Ypač pažymėtina, kad trijų{0}}fazių pilno tilto keitikliuose diodai taip pat turi atlikti fazės ir fazės energijos balanso funkciją. Kai tam tikros fazės srovė veda, atitinkamos tilto svirties diodas gali nukreipti perteklinę energiją į kitas fazes ir taip pasiekti dinamišką galios paskirstymą.

3, Diodų charakteristikų valdymo strategijos diferenciniai reikalavimai
(1) Paprastas valdymas ir diodo parametrų suderinimas su puse tilto keitiklio
Pusinio tilto konstrukcijoje paprastai naudojamas bipolinis arba vienpolis SPWM valdymas, o diodų reikalavimai yra sutelkti į statines charakteristikas:

Atvirkštinis atkūrimo laikas trr Mažesnis arba lygus 50n (tinka aukšto dažnio perjungimui);
Sankryžos talpa Cj Mažesnė arba lygi 100pF (sumažina jungiklio triukšmą).
Remiantis tam tikro automobilio keitiklio projekto parinkimo duomenimis, naudojant itin greitus atkūrimo diodus (pvz., MUR{0}}), elektromagnetinius trukdžius (EMI) galima sumažinti 8 dB.

(2) Sudėtingas moduliavimas ir dinaminis diodų pritaikymas pilno tilto keitikliuose
Visa tilto struktūra palaiko pažangias moduliavimo technologijas, tokias kaip dažnio dvigubinimo SPWM, dėl kurio diodams keliami aukštesni dinaminiai reikalavimai.

Temperatūros stabilumas: diapazone nuo -40 laipsnių iki 150 laipsnių, priekinio slėgio kritimo kitimo greitis turi būti mažesnis arba lygus 5 mV/laipsniui;
Apsaugos nuo lavinų galimybė: ji turi atlaikyti lavinų energiją, bent 1,5 karto didesnę už vardinę srovę.
Tam tikras pramoninio variklio pavaros dėklas rodo, kad naudojant silicio karbido diodus (pvz., C3D10060E) galima padidinti sistemos efektyvumą iki 98,2 % ir sutrumpinti negyvosios zonos laiką nuo 500 n iki 200 n.

4, našumo palyginimas pagal tipinius taikymo scenarijus
Parametras pusės tilto keitiklis pilnas tilto keitiklis
Diodų skaičius 2, 4
Įtampos įtempis Vdc/2 Vdc
Srovės įtempis 1,5 karto didesnis už apkrovos srovę 2 kartus didesnis už apkrovos srovę
Mažas valdymo sudėtingumas (dvipolis SPWM) ir didelis (dažnio dvigubinimas SPWM)
Tipinis efektyvumas 92-95 % 95-98 %
Kainos koeficientas 1.0 1.8