第三次谐波注入应用于三相/三水平三个单向开关PWM整流器

R.Brindha¹,V.Ganapathy¹,S.Apnapriya¹,J.Venkataraman¹
SRM大学印度钦奈

文摘

介绍了三次谐波注入应用于三相/三水平三个单向开关pwm整流器。一般维也纳整流转换器是用来消除低频谐波线电流而实现统一的功率因数整流器输入终端和负载直流输出电压。调制方案包含三次谐波频率调节当前直流环节。然后调制电流流通的ac-side维也纳整流器,用锯齿形自耦变压器。上述提议的技术是在实验室垫建模/仿真软件平台

关键字

维也纳整流器,第三次谐波注入,功率因数校正。

介绍

功率因数校正(PFC)电路被广泛需要AC-to-DC能量转换系统,使用电力电子设备. .然而,桥整流天生吸引非正弦电流电源,使得它不适用于高功率应用程序由于严格的规定进行EM(电磁)能量,以及大电流压力组件。对于高功率应用,正弦电流必须积极的使用一种提高前端变换器或通过复杂的电磁过滤输入传统二极管整流器和可控硅整流器交流主要画了一个脉冲电流,系统中产生大量谐波电流。控制整流器被列为被孤立或non-isolated。对于三相整流器,non-isolated拓扑源于磁耦合的孤立的拓扑(因此隔离)通过分裂电感器的使用。然而,在大多数情况下大,低频输出电压纹波是无法忍受的直接使用[1]。

直流-直流转换器通常是作为第二阶段交直流转换器和隔离是在第二阶段实现的。因为这个原因没有必要使用一个孤立的前端交直流转换器[2]。目前研究在三个积极三相整流器的拓扑结构。第一个拓扑是一个象限,说明,单刀开关,两级变换器。这种拓扑形状使用单个开关输入电流和输出一个正电压。第二个拓扑是四个象限,三相,six-switch,两级变换器,正如操作所暗示的,双向电流能力。6个开关用于形状输入电流和输出也是一个积极的铁路。第三个拓扑是一个象限,三相,threeswitch,三级拓扑。输入电流波形控制的三个开关和输出直流铁路是一个积极的分歧。第三个拓扑也被称为维也纳提到整流器和目前大多数的研究主要集中在这种类型的整流器和变体。 Several Harmonic reduction techniques are evaluated on the basis of their ability to operate with low THD in the input line current[3][4].

结果表明,第三次谐波电流注入方法(图1)是最适合当需要直流稳压输出。这是因为第三开关评级很低谐波电流循环方法,控制和降低复杂性。除了有源功率因数校正技术越来越要求功能离线工业设备[5]。提高变换器拓扑在早期研究[6]进行功率因数校正,而拓扑为大功率应用程序可以运行在连续模式和不连续模式降低功率。探讨的是模拟三次谐波注入的性能应用于维也纳整流器和流通技术,将生成一个调节输出电压和线电流低谐波失真。

1。使用三次谐波注入操作维也纳整流器

维也纳整流器和当前流通网络连接到实用程序。每个在二极管桥式整流二极管进行120度。当前流通网络由一个锯齿形连接变压器每一次绕组一分为二,连接一个共同阶段的实用程序的输出节点[7]。控制电路部队直流连接端电流含有直流分量和不同的高阶谐波根据瞬时输入。电压和输出电压的关系。

独立开关控制。在第一种方法中,电流的整流被迫有两个组件:一个直流分量和三阶谐波分量在两种模式下的操作。巴克电感电流的链接模式将由一个直流分量和三阶谐波的倍数。在第二个方法中,电感电流的关系被迫由直流和谐波分量只有三分之一。因此当前的整流器将有一个直流分量和三阶谐波组件的多个操作模式。

2。单相运行的维也纳整流器

以上为维也纳整流电路是单相的操作,如果线路电流ia是正的,和控制开关Qa,转换器极之间的电压和直流母线中点N(即。vAN) Vdc / 2。传导路径对于这种情况见图2 (a)。如果线路电流ia是正的,和控制开关Qa,电压范是0,在这种情况下,传导路径见图2 (b)。同样,如果线路电流ia是负的,范可以是直流电压/ 2如果Qa或零切换开关Qa,如图2中所示(c)和2 (d),分别。工作原理也适用于阶段腿B和C。

3所示。维也纳操作使用曲折变压器整流器

调节当前的计划在直流环节(I d + i3)和(I d - i3),如图1所示。ID是currentand2i3直流分量的三次谐波调制直流母线电感电流。减少线路电流的谐波环流的三次谐波电流与图1的帮助说明。这两个源的电流增加,中点n, 2和i3正在流通,通过交流的锯齿形自耦变压器整流器。的交错连接提出了高磁化阻抗基本三次谐波电流(零)。第三总谐波电流2 i3将同样的三条腿的变压器,是当前iaj流入每条腿. .线电流iaj,接近正弦波形状,减少了谐波含量。同样相同的操作阶段腿B和C。如果实用电压的畸变导致零序电压分量,它提出了潜在的中点n在图1中对效用中立。然而,没有零序电流会流由于零序电压的效用,因为当前的中性锯齿形自耦变压器是被迫2 i3。

4所示。控制器的框图

的电压源端和第三谐波方案应用然后乘以连接中间直流环节电压值保持这个值获得再次增加了电流的直流分量和三次谐波调制电流的直流环节然后应用滞后控制器产生脉冲应用于维也纳的三个开关整流器。

5。概念和计算最佳变形

2 i3are的振幅和相位变化,以最小化总均方根值thefirst49harmonic组件的线电流。这个分析是基于假设的锯齿形自耦变压器提供了零阻抗零序三次谐波电流和无限阻抗nonzero-sequence基本频率正弦脉宽调制电压,是最简单的调制方案理解但无法充分利用可用的直流总线电源电压。由于这个问题,三次谐波注入脉冲宽度调制(THIPWM)技术是提高整流器的性能。参考后,考虑组成的波形基本组件

y = sinθ+一个罪3θ

q =一个¯害怕害怕一个½¯½t和是一个参数进行优化,同时保持y (t)的最大振幅下团结。y的最大值(t)发现通过设置其导数q等于零。因此

因此,两种可能的值的

= 1/3和= 1/6

我们可以看到的负面价值大于团结使。因此,只有有效的解决方案是1/6和所需的波形,

y = sinθ+ 1/6罪3θ

我们看到的这三次谐波产生的振幅增加15.5%的基本相电压。六分之一的三次谐波的峰值√3/2补充道。基本的振幅等于1。= 1时的峰值振幅峰值振幅的基本等于2 /√3添加了第三次谐波的六分之一。注入第三个谐波分量的基本组件提供以下为三相调制波形。

二世。仿真结果

维也纳使用三相正弦电流整流器拓扑结构使用垫模仿了实验室平台的正弦电流整流器模拟从一个平衡的三个阶段,60赫兹,462.5(相间)供应源电感mh (Ls) 1。

6。维也纳使用曲折变压器整流器

6.1控制器

6.2功率因数校正

6.3三相电源电流

6.4三次谐波注入

它可以指出电压¯他们之间一个½¯害怕一个½¯害怕一个½¯害怕一个½¯害怕害怕一个½¯½和共同不是正弦在这种情况下,但实际相电压线圈是正弦振幅峰值为463.5 v,这导致了线间电压300 v附近,实现充分利用直流环节的电压。正弦波脉宽调制相比,这三次谐波注入法给15%的直流环节电压利用率。

三世。结果与讨论

维也纳(THD的整体性能的整流器在第三次谐波是1.06%以下表格列是由于阶段R, S T在当前第三输入电流的谐波实验获得扭曲展示在表i输入电流畸变的同意理论预测,和扭曲的约3%可以忽略影响整流器的输入操作和输入电流的畸变。

四。结论

提出三相three-switch三级(维也纳)整流电路实现。提出的控制方法和控制电路,整流执行三相交流直流转换生成正弦输入电流脉动和附近统一功率因数降低,同时平衡两个直流输出电压。第三次谐波注入技术中起着重要作用在减少的THD实用程序控制的三相线电流转换器。最优注入电流的幅值和相角与点火角变化。本文详细分析确定最优的关系注入电流的幅值和相角以及点火角进行了界面吸引了输入电流的谐波失真小于5%和监管提供了一种直流电压输出。

引用

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