Вена исправить

Рис. 1: Схема венского выпрямителя.

Венский выпрямитель — это выпрямитель с широтно-импульсной модуляцией , изобретенный в 1993 году Иоганном В. Коларом в TU Wien , государственном исследовательском университете в Вене, Австрия.

Функции

Венский выпрямитель обеспечивает следующие возможности:

• Трехфазный трехуровневый трехключевой ШИМ- выпрямитель с регулируемым выходным напряжением
• Трехпроводной вход, без подключения к нейтрали
• Омическое поведение сети
• Система повышения (постоянный входной ток)
• Однонаправленный поток мощности
• Высокая плотность мощности
• Низкий уровень кондуктивных синфазных электромагнитных помех (EMI)
• Простое управление для стабилизации потенциала нейтральной точки
• Низкая сложность, низкие затраты на реализацию
• Низкие потери переключения
• Надежная работа (гарантирующая омическое поведение сети) при сильно несбалансированных сетевых напряжениях и в случае сбоя в сети.

Топология

Венский выпрямитель представляет собой однонаправленный трехфазный трехключевой выпрямитель с трехуровневой широтно-импульсной модуляцией (ШИМ). Его можно рассматривать как трехфазный диодный мост со встроенным повышающим преобразователем .

Приложения

Рис. 2: Виды сверху и снизу выпрямителя Вена мощностью 10 кВт с воздушным охлаждением (ШИМ 400 кГц).

Венский выпрямитель полезен везде, где используются шестиключевые преобразователи для достижения синусоидального сетевого тока и контролируемого выходного напряжения, когда отсутствует обратная связь по энергии от нагрузки в сеть. На практике использование Венского выпрямителя выгодно, когда пространство достаточно ограничено, чтобы оправдать дополнительные затраты на оборудование. К ним относятся:

• Источники питания для телекоммуникаций.
• Источники бесперебойного питания .
• Входные каскады преобразовательных систем переменного тока.

На рисунке 2 показаны виды сверху и снизу венского выпрямителя мощностью 10 кВт с воздушным охлаждением (ШИМ 400 кГц) с синусоидальным входным током s и контролируемым выходным напряжением. Размеры составляют 250 x 120 x 40 мм, что обеспечивает плотность мощности 8,5 кВт/дм. ³ . Общий вес преобразователя 2,1 кг.

Кривые тока и напряжения

Рис. 3: Изменение во времени фаз напряжения ua, ub, uc фаз тока ia, ib, ic. Сверху вниз: 1) сетевые напряжения ua, ub, uc. 2) сетевые токи ia, ib, ic. 3) напряжение выпрямителя на uДаМ (см. рис. 1), формирующее входной ток. 4. Ток средней точки выходных конденсаторов (i0 на рис. 1). 5. Напряжение между средней точкой сети M и средней точкой 0 выходного напряжения. Примечание. Внутренняя индуктивность сети не учитывается, поэтому напряжение на конденсаторах фильтра равно напряжению сети.

На рис. 3 показано поведение системы, рассчитанное с помощью симулятора силовой электроники. Между средней точкой выходного напряжения (0) и средней точкой сети (M) появляется синфазное напряжение u0M, что характерно для трехфазных преобразовательных систем.

Контроль тока и баланс нейтральной точки на стороне постоянного тока

Можно отдельно управлять формой входного тока в каждой ветви диодного моста, вставив в узел двунаправленный переключатель, как показано на рисунке 3. Переключатель Та управляет током, управляя намагниченностью дросселя. При включении заряжается индуктор, который пропускает ток через двунаправленный переключатель. При отключении переключателя ток увеличивается, минуя переключатель и протекая через обратные диоды Da+ и Da-. Это приводит к появлению отрицательного напряжения на катушке индуктивности и ее истощению. Это демонстрирует способность топологии управлять током в фазе с сетевым напряжением ( возможность коррекции коэффициента мощности ).

Для создания синусоидальной входной мощности, которая находится в фазе с напряжением ${\underline {i}}_{D}=G\star {\underline {u}}_{C}\approx G\star {\underline {u}}_{1}$ средний пространственный вектор напряжения за период импульса должен удовлетворять: ${\underline {u}}_{D}\star ={\underline {u}}-j\omega _{1}L_{1}{\underline {1}}_{D}$ Для высоких частот переключения или низких индуктивностей нам потребуется ( $L1$) ${\underline {u}}_{D}\star \approx {\underline {u}}_{1}$. Доступные векторы пространства напряжений, необходимые для входного напряжения, определяются состояниями переключения. $(sa,sb,sc)$ и направление фазных токов. Например, для $iDa>0,iDb,iDc<0$, т.е. для фазового диапазона $\phi _{1}=-30^{\circ }...+30^{\circ }$ периода( $\phi _{1}$) фаза входного пространственного вектора тока равна $i_{D}\approx i_{1}$). На рис. 4 показаны состояния проводимости системы, и отсюда мы получаем входные пространственные векторы, показанные на рис. 5.

Рис. 5. Состояния проводимости Венского выпрямителя для ia>0, ib,ic<0, действительны в $60^{o}$ сектора периода T1 sa, sb и sc характеризуют коммутационное состояние системы. Стрелки представляют физическое направление и значение текущей средней точки i0.

См. также

• Варшавский выпрямитель