Vienna整流器工作原理资料讲解.docx

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1、Vienna整流器工作原理Vienna整流器拓扑结构如图1所示［6］,主要由可控功率开关器件(IGBT)和功率二极管组成，其中每相桥臂包含2个可控功率开关器件和4个功率二极管卫・1曲佻I掘圈I3in™整流器拓扑结构以A相为例分析Vienna整流器的工作原理。当功率开关器件Sal、Sa2均开通时,A相输入端u被钳位于直流母线中点o,此时电压uuo=0,如图2(a)、(b)所示;当功率开关器件Sa1、Sa2均关断时此时电压uuo=udc/2或者uuo=-udc/2(udc为直流母线电压),电压极性决定于

2、A相电流的极性：若电流极性为正,A相输入端u经二极管Da2、Da1和直流母线正极相连，则uuo=udc/2;若电流极性为负,A相输入端u经二极管Da3、Da4和直流母线负极相连，则uuo=-udc/2,如图2(c)、(d)所示。B、C相桥臂的分析与A相相同正極性电流邇路(h)均开週赋负极性电施跻正极性唱流逋歸Cd)均关贖时.负极性电流邇站比相电流涼向分析20世纪加年代塔期.由奥地利缤也期人于的学考站提出三相三开关—电平(VIENNA扑"电路扔扑如图I卫所示『因所術开关器件少*M每个功率器件虏涿受的最

3、大电压为输出电压的一半.而恨具吸引力。幻2.2节弁绍的三相六开关全桥站构比较有如下优点'0VIENNA^'构比六开黄全桥茴单*虜本低1②如舉两肯能呈都足单相流I—II2-相5开关…电T怦C电塔VIENNA&构比夭幵矣全桥的效率高，交流恻的滥波器爪寸比天开关全桥小，性能更好星③在纹波淀的情况下*VIENNA构输入电感的值比六开次全折的小°VIENNA的不足之处定陡免只能T向流动.比枚结隈表明.用于中等功率场合时，WENNA*】』卜尼一种很有塩濮前益的制［扑0」，考Jg到vrFNNzX构的土述特点•氓宦

4、漲用该給构实现本课1.2.1拓扑结构根据直流侧储能元件可将PWM整流器分为电压型和电流型两类，电压型整流器因为控制方法和储能效率更佳而成为研究的重点.三相全桥PWM整流器将相控整流中的晶闸管替代为全控型器件，在电力电子领域己经得到了广泛的应用。其拓扑结构如图1・1所示，通过控制6个全控型器件的导通关断，获得高功率因数和低电流谐波。电电舟ffi1-1三相全桥PWM整流器拓扑Fig.1-1Three-phasefull-bridgePWMrectifiertopology但是曲于受限于开关管的应力，该拓

5、扑仅适用于中小功率场合，要应用于髙压大功率场合需要进行器件串联，这样会引来器件的均压、均流等一系列问题，影响系统的可靠性C针对两电平整流器的问题，多电平整流器开始得到关注。1980年，日本长冈科技大学的南波江$(A.Nabae)等人在1AS年会上最早提出中点箝位式三电平变换器拓扑"・二极管箝位式三电平將流器用两个串联的电容将直流母线电压分为三个电平，毎个桥臂用四个开关管串联，用一对串联托位二极管和内侧开关管并联,实现中点箝位，形成中点耗f位变换器(NeutralPointClamped,NPC),其

6、拓扑结构如图1・2所示。響冒響c,疔疔疔图1-2二极管箝位式三电平整流器拓扑因其三电平特性，系统对网侧输入的谐波相比两电平拓扑更低，在相同电压情况下,由于电平数的增多，电平之间跳变时产生的dv/dt降低。主功率管关断时只承受直流母线电压的一半，特别适用于高压大功率应用场合，但是由于功率开关及二极管的增多，增加了系统的成本。1994年J.WKolar提岀了一种两彖限中点箝位式三电平PWM整流器拓扑(VIENNA整流器)⑹。该拓扑从二极管整流器演化而来，在a、b、c三相输入端和直流母线电容中点各连接一个

7、双向并关，形成三电平结构。如图1・3(a)所示。(a)(b)图1-3VIENNA整流器主电路拓扑Fig.1-3MaincircuittopologyofVIENNArectifier其双向开关形式也可以变为由两个带反并联二极管的IGBT共发射极反向串联构成，本文主电路拓扑双向开关即选用这种形式，如图l-3(b)所示。和三相全桥PWM整流器相比较，VIENNA整流器具有如下优势叫cn：(1)VIENNA整流器的结构更简单，成本更低；(2)在能量单相流动情况下，VIENNA整流器效率高，交流侧的滤波器尺

8、寸更小，性能更好，