Mitkä ovat diodien eri tehtävät täyssilta- ja puolisiltainverttereissä?

1, Topologiaerot määräävät diodien perustavanlaatuisen toiminnallisen sijainnin
(1) Puolisiltainvertterin minimalistinen arkkitehtuuri ja diodiytimen rooli
Puolisiltainvertteri käyttää kaksoiskytkinkaksoisdiodirakennetta, ja DC-puoli muodostaa kaksi potentiaalipistettä ± Vdc/2 kondensaattorin jännitteen jaon kautta. Esimerkkinä induktiiviset kuormat, kun ylemmän sillan varsikytkin M1 on kytketty päälle, virtatie on Vdc/2 → M1 → kuorma → Vdc/2 ja diodi D1 on käänteisessä katkaisutilassa. Kun M1 on kytketty pois päältä, kuorman induktanssin synnyttämä käänteinen sähkömotorinen voima muodostaa vapaakäyntipiirin D2:n kautta: kuorma → D2 → Vdc/2, jolla saavutetaan kaksi päätoimintoa:

Jännitepuristin: Rajoita kytkinputken kestämä jännite arvoon Vdc/2 ylijännitteen rikkoutumisen välttämiseksi;
Energian takaisinkytkentä: Tarjoaa vapautuskanavan induktiivista energian varastointia varten estääkseen äkillisten virranmuutosten aiheuttamat jännitepiikit.
Kokeelliset tiedot osoittavat, että 1 kW:n puolisiltainvertterijärjestelmässä D2:n vapaakäyntivirran huippu voi olla 1,5 kertaa nimelliskuormitusvirta, ja sen käänteistä palautumisaikaa on säädettävä 100 n:n sisällä kytkentätehokkuuden varmistamiseksi.

(2) Redundantti arkkitehtuuri ja täyden siltainvertterin dioditoimintojen laajennus
Täyssiltainvertteri käyttää neljän kytkimen neljän diodin rakennetta, joka saavuttaa lähtöjännitteen napaisuuden vaihdon kahden kytkinparin vuorottelevan johtumisen kautta. Sen ainutlaatuisuus näkyy:

Bipolaarinen ohjaus: T1-T4-johtavuuden yhdistelmällä voidaan saavuttaa täydellinen jännitteen heilahdus ± Vdc kuormituspäässä. Diodit D1-D4 eivät ainoastaan ​​suorita vapaakäyntitoimintoa, vaan muodostavat myös energian takaisinkytkentäkanavan;
Vikasuojaus: Kun T1 ja T4 ovat molemmat väärässä, D2-D3 voi muodostaa oikosulkusuojausreitin DC-väylän oikosulun estämiseksi.
Vertailutestaus osoittaa, että diodien kantama vastajännitehuippu koko siltarakenteessa pienenee 50 % verrattuna puolisiltarakenteeseen, mutta suurempia transienttivirtoja (jopa kaksinkertainen kuormitusvirta) on käsiteltävä.

2, Diodien dynaaminen vaste energianhallintamekanismissa
(1) Puolisiltainvertterin yksisuuntainen energiavirran ohjaus
Puolisiltatopologiassa diodit muodostavat yksisuuntaisen energiansiirtoverkon. Esimerkkinä aurinkosähköisten mikroinvertterien sovelluksesta, kun kuormitusteho on pienempi kuin syöttöteho, induktiivinen energiavarasto syötetään takaisin tasavirtaväylään D2:n kautta ja diodin on täytettävä seuraavat vaatimukset:

Positiivinen jännitehäviö Vähemmän tai yhtä suuri kuin 0,5 V (vähentää johtavuushäviötä);
Käänteinen palautusvaraus QRr Pienempi tai yhtä suuri kuin 100 nC (vähentää kytkinhäviöitä).
Tietyn valmistajan testitietojen mukaan nopean palautusdiodien (kuten STTH3R06) käyttö voi lisätä järjestelmän tehokkuutta 2,3 % ja vähentää lämpötilan nousua 15 astetta.

(2) Täyssiltainvertterin kaksisuuntainen energiansäätö
Täysi siltarakenne mahdollistaa monimutkaisemman energianhallinnan diodiverkon kautta:

Aktiivinen puristin: Muuntajakytketyissä inverttereissä D1-D4 voi muodostaa puristinpiirin rajoittamaan kytkinputken jännitettä turvalliselle alueelle;
Pehmeä kytkentätoteutus: Yhdessä resonanssiinduktorien kanssa diodit voivat luoda nollajännitteen kytkentäolosuhteita. Tämän tekniikan käyttöönoton jälkeen 4 kW:n täyden siltainvertterin kytkentähäviö pieneni 65 %.
On erityisen huomionarvoista, että kolmessa{0}}vaiheisessa täyssiltainvertterissä diodien on myös suoritettava vaiheen välinen energiatasapaino. Kun tietyn vaiheen virta johtaa, vastaavan siltavarren diodi voi ohjata ylimääräisen energian virtaamaan muihin vaiheisiin, jolloin saavutetaan dynaaminen tehonjako.

3, Diodien ominaisuuksien ohjausstrategian erovaatimukset
(1) Puolisiltainvertterin yksinkertainen ohjaus ja diodiparametrien sovitus
Puolisiltarakenne käyttää yleensä bipolaarista tai unipolaarista SPWM-ohjausta, ja diodien vaatimukset keskittyvät staattisiin ominaisuuksiin:

Käänteinen palautusaika trr Vähemmän tai yhtä suuri kuin 50 ns (sopii korkean taajuuden vaihtamiseen);
Liitoskapasitanssi Cj Pienempi tai yhtä suuri kuin 100 pF (vähentää kytkimen kohinaa).
Tietyn auton invertteriprojektin valintatietojen mukaan ultranopeiden palautusdiodien (kuten MUR860) käyttö voi vähentää sähkömagneettista häiriötä (EMI) 8 dB:llä.

(2) Täyssiltainverttereiden diodien monimutkainen modulointi ja dynaaminen sovittaminen
Täysi siltarakenne tukee kehittyneitä modulaatiotekniikoita, kuten taajuuden kaksinkertaistavaa SPWM:ää, joka asettaa korkeammat dynaamiset vaatimukset diodeille

Lämpötilan vakaus: Välillä -40 astetta ~ 150 astetta eteenpäin suuntautuvan painehäviön muutosnopeuden tulee olla pienempi tai yhtä suuri kuin 5 mV/aste;
Lumivyörynestokyky: Sen on kestettävä lumivyöryenergiaa, joka on vähintään 1,5 kertaa nimellisvirta.
Tietty teollisuusmoottorikäyttötapaus osoittaa, että piikarbididiodien (kuten C3D10060E) käyttö voi parantaa järjestelmän tehokkuutta 98,2 prosenttiin ja lyhentää kuolleen alueen aikaa 500 n:stä 200 n:iin.

4, Suorituskyvyn vertailu tyypillisissä sovellusskenaarioissa
Parametri puolisiltainvertteri täyssiltainvertteri
Diodien lukumäärä 2, 4
Jännitejännite Vdc/2 Vdc
Virtajännitys 1,5 kertaa kuormitusvirta 2 kertaa kuormitusvirta
Matala ohjauksen monimutkaisuus (bipolaarinen SPWM) ja korkea (taajuuden kaksinkertainen SPWM)
Tyypillinen hyötysuhde 92-95 % 95-98 %
Kustannuskerroin 1.0 1.8