全橋變換器工作原理是什么？手把手帶你設(shè)計(jì)一款全橋變換器！

一直以來，全橋變換器都是大家的關(guān)注焦點(diǎn)之一。因此針對大家的興趣點(diǎn)所在，小編將為大家?guī)?a href="/tags/全橋變換器" target="_blank">全橋變換器的相關(guān)介紹，詳細(xì)內(nèi)容請看下文。

一、全橋變換器及其工作原理

全橋變換器，顧名思義，是一種采用全橋電路結(jié)構(gòu)的電力變換器。它通常由四個(gè)功率開關(guān)管（如IGBT、MOSFET等）組成全橋電路，通過高頻開關(guān)動(dòng)作實(shí)現(xiàn)對直流電的斬波和控制，進(jìn)而輸出所需的交流電信號(hào)。全橋變換器不僅具有較高的輸出電壓和輸出功率，還具備良好的波形控制能力和穩(wěn)定性，是現(xiàn)代電力轉(zhuǎn)換和控制領(lǐng)域中的重要產(chǎn)品。

全橋變換器的工作原理主要基于高頻開關(guān)管對直流電源的控制和變換。具體來說，其工作原理可以分為以下幾個(gè)步驟：

1、直流輸入 ：全橋變換器的輸入端接收直流電源，該直流電源可以是電池組、整流橋輸出的直流電等。

2、開關(guān)管控制 ：通過控制四個(gè)開關(guān)管的通斷狀態(tài)，將直流電源分割成不同時(shí)間段的電流路徑。這些開關(guān)管通常成對工作，形成兩個(gè)半橋電路，每個(gè)半橋電路包含兩個(gè)開關(guān)管。

3、電壓變換 ：在開關(guān)管的控制下，直流電源被斬波成高頻交流信號(hào)。這些交流信號(hào)的頻率、幅值和相位取決于開關(guān)管的控制方式和參數(shù)。

4、濾波與整流 ：高頻交流信號(hào)經(jīng)過濾波電路和整流電路后，被轉(zhuǎn)換為平滑的直流電或所需的交流電波形（如正弦波、方波等）。濾波電路用于去除高頻噪聲和紋波，確保輸出信號(hào)的穩(wěn)定性。

5、輸出控制 ：通過調(diào)整開關(guān)管的占空比、頻率等參數(shù)，可以實(shí)現(xiàn)對輸出電壓、電流和功率的精確控制。此外，還可以引入反饋控制系統(tǒng)，根據(jù)輸出信號(hào)的實(shí)際值與目標(biāo)值的偏差進(jìn)行調(diào)整，以實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。

二、全橋PFC AC/DC變換器設(shè)計(jì)

單相全橋整流器的輸入是單相交流電源，輸出是直流電壓，采用雙閉環(huán)控制方式。外環(huán)為直流電壓的控制回路，用來控制輸出電壓的穩(wěn)定，內(nèi)環(huán)為電感電流回路，用來調(diào)整輸入電壓與輸入電流同相位，達(dá)到單位功率因數(shù)的效果。

單相全橋整流器的電流回路模型可以采用上幾期的逆變器模型，其控制方塊圖的設(shè)計(jì)如下圖所示。

電流環(huán)設(shè)計(jì)：

電流回路控制器采用反饋與前饋控制并用，假設(shè)輸入電流可以與輸入電壓同相位達(dá)到單位功率并網(wǎng)，前向控制信號(hào)可以消除輸入電壓為電流回路的擾動(dòng)。因此，電流回路的控制回路為：

根據(jù)上圖可以看出電流環(huán)的帶寬是由K1決定，一般情況下電流環(huán)帶寬為開關(guān)頻率的十分之一到五分之一。

整流器的電流命令是外環(huán)的電壓回路的輸出。為了保證輸入電流與輸入電壓同相位從而將電壓環(huán)的輸出乘以與輸出電壓同相位的單位正弦波作為電流環(huán)的電流命令。

電壓環(huán)設(shè)計(jì)：

交流側(cè)的輸入功率為：

基于有功功率平衡可知，

直流側(cè)由電容充電可知：

考慮到電路中的二次諧波分量，電壓外環(huán)的帶寬需要遠(yuǎn)小于120Hz以保證輸出電流低失真，但是帶寬過小電壓環(huán)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)太差。因此，最佳的帶寬一般定在20Hz，使之兼顧電壓響應(yīng)速度與輸入電流失真。

選擇type II型控制器后可參考電流環(huán)設(shè)置進(jìn)行計(jì)算參數(shù)K、Z與P。

最后，小編誠心感謝大家的閱讀。你們的每一次閱讀，對小編來說都是莫大的鼓勵(lì)和鼓舞。希望大家對全橋變換器已經(jīng)具備了初步的認(rèn)識(shí)，最后的最后，祝大家有個(gè)精彩的一天。