Vienna整流器工作原理

1、Vienna整流器工作原理Vienna整流器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示6,主要由可控功率開(kāi)關(guān)器件(IGBT)和功率二極管組成，其中每相橋臂包含 2個(gè)可控功率開(kāi)關(guān)器件和4個(gè)功率二極管a -A 1$圖I '整流器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)(a)二極管整流器拓?fù)湟訟相為例分析Vienna整流器的工作原理。當(dāng)功率開(kāi)關(guān)器件Sal、Sa2均開(kāi)通時(shí),A相輸入端u被鉗位于直流母線中點(diǎn)o,此時(shí)電壓uuo=0,如圖2(a)、(b)所示;當(dāng)功率開(kāi)關(guān)器件 Sa1、Sa2均關(guān)斷時(shí) 此時(shí)電壓uuo=udc/2或者uuo=-udc/2(udc 為直流母線電壓),電壓極性決定于 A相電流的極性：若電流極性為正,A相輸入端u經(jīng)二極管Da2、Da

2、1和直流母線正 極相連，則uuo=udc/2;若電流極性為負(fù),A相輸入端u經(jīng)二極管Da3、Da4和直流母線負(fù)極相連，則uuo=-udc/2,如圖2(c)、 (d)所示。B、C相橋臂的分析與 A相相同(-)S小翼均關(guān)斷時(shí)，3幾、匯均其斷時(shí),間氏均開(kāi)逋時(shí)，時(shí)亂均開(kāi)邇時(shí)正極性電疣通路負(fù)極性電流通路正極性電流逋躋負(fù)極性電流通路圖2 A相電眾流向分析酣世紀(jì)90年代后期由奧地利維也納大學(xué)的學(xué)者J.WK曲r提出二相二JF關(guān)二電平 (VrFNNA)Ri撲*電路插撲如圖1.2所示，因所而開(kāi)關(guān)器件少、4何個(gè)功率器件所承受的 最人電壓為輸出電壓的一半.1簡(jiǎn)很貝吸引力u與Z2節(jié)介紹的三相六開(kāi)關(guān)全橋結(jié)構(gòu)比較 佇如下優(yōu)點(diǎn)

3、：VIENNA結(jié)構(gòu)比六開(kāi)關(guān)全橋簡(jiǎn)單.成本低：如果兩者徒屋部是單相流L UJ圈1.2 T相三開(kāi)艾匸電平PFC電豬VIENNA結(jié)構(gòu)L匕六開(kāi)關(guān)全橋的效亭髙、交流側(cè)的漲波器尺寸比六開(kāi)關(guān)全橋小，性能更好； 在紋波定的情況下.VIENNA結(jié)構(gòu)輸入電感的值比六開(kāi)關(guān)全橋的小.VIENNA的不 足Z處是能雖只能單向流動(dòng)。比較緒果表明，用于中等功率場(chǎng)合小人VIENNA fii撲是一 種很肓發(fā)展前最的拓?fù)銲叫 考慮到VIENNA 構(gòu)的上述特點(diǎn)，決定采用該紀(jì)構(gòu)實(shí)現(xiàn)木課1.2.1拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)根據(jù)直流側(cè)儲(chǔ)能元件可將PWM整流器分為電壓型和電流型兩類(lèi)，電壓型整流器因?yàn)?控制方法和儲(chǔ)能效率更佳而成為研究的重點(diǎn)。三相全橋PWM整流

4、器將相控整流中的晶閘管替代為全控型器件，在電力電子領(lǐng)域已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示，通過(guò)控制6個(gè)全控型器件的導(dǎo)通關(guān)斷, 獲得高功率因數(shù)和低電流諧波。圖1-1三相全橋PWM整流器拓?fù)銯igl Three-phase full-bridge PWM rectifier topology但是由于受限于開(kāi)關(guān)管的應(yīng)力，該拓?fù)鋬H適用于中小功率場(chǎng)合，要應(yīng)用于高壓大功率 場(chǎng)合需要進(jìn)行器件串聯(lián)，這樣會(huì)引來(lái)器件的均壓、均流等一系列問(wèn)題，影響系統(tǒng)的可靠性。 針對(duì)兩電平整流器的問(wèn)題，多電平整流器開(kāi)始得到關(guān)注。1980年，日本長(zhǎng)岡科技大學(xué)的南波江章(A.Nabae)等人在IAS年會(huì)上最早提出中點(diǎn)箝 位式三

5、電平變換器拓?fù)?。二極管箝位式三電平整流器用兩個(gè)串聯(lián)的電容將直流母線電壓分為三個(gè)電平，每個(gè)橋臂用四個(gè)廿關(guān)管串聯(lián)，用一對(duì)串聯(lián)箝位二極管和內(nèi)側(cè)開(kāi)關(guān)管并聯(lián), 實(shí)現(xiàn)中點(diǎn)箝位，形成中點(diǎn)箝位變換器(Neutral Point Clamped, NPC),其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1-2 所示。圖12二極管箝位式三電平整流器拓?fù)湟蚱淙娖教匦?，系統(tǒng)對(duì)網(wǎng)側(cè)輸入的諧波相比兩電平拓?fù)涓?，在相同電壓情況下, 由于電平數(shù)的增多，電平之間跳變時(shí)產(chǎn)生的dv/dt降低。主功率管關(guān)斷時(shí)只承受直流母線 電壓的一半，特別適用于高壓大功率應(yīng)用場(chǎng)合，但是由于功率開(kāi)關(guān)及二極管的增多，增加 了系統(tǒng)的成本。1994年J.W.Kolar提出了一種兩彖限中點(diǎn)箝位式三電平PWM整流器拓?fù)?VIENNA 整流器)。該拓?fù)鋸亩O管整流器演化而來(lái)，在a、b、c三相輸入端和直流母線電容中 點(diǎn)各連接一個(gè)雙向開(kāi)關(guān)，形成三電平結(jié)構(gòu)。如圖l3(a)所示。(a)(b)圖13 VIENNA整流器主電路拓?fù)銯ig. 1-3 Main circuit topology of VIENNA rectifier其雙向開(kāi)關(guān)形式也可以變?yōu)橛蓛蓚€(gè)帶反并聯(lián)二極管的IGBT共發(fā)射極反向串聯(lián)構(gòu)成， 本文主電路拓?fù)潆p向開(kāi)關(guān)即選用這種形式，如圖l3(b)所示。和三相全橋PWM整流器相比