Vienna整流器工作原理

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个功率二极管图1整流器拓扑结构(a)二极管整流器拓扑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。，此时电压uuo=0,如图2(a)、(b)所示;当功率开关器件Sal、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=ud

2、c/2;若电流极性为负，A相输入端u经二极管Da&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(43,.S_均开诅时.正核性电钢逋塔(h)均开通时,员根性电流通路孔3、均关斯时.正松性母流通路5)均美断时,负秘性田流通路七相电施荷向分析i欢在下载20世纪9。年代后期.用奥地利维也纳大学的学#J.W.Kular提出三相三升美电平(VIENNA)拓扑、也路拓扑如图1.2所示-因所需升关器件少,H每个功率器件所承受的最大电压为输出电压的一半.而很具吸引力与2,2节介结的三相六开关全桥姑构比较有如下优点，VIENNA结境比六JI关全桥商牝成本

3、低、如果两者能最都是单相流劾图12三和工开美.由平PFC电畦VIENNA结构比六开美全桥的效率高，交流恻的滤波器只寸比六开美全桥小，性能史妤*在纹波烷的KS况下，VIENNAS构输入也感的值比六开X全折的小。VIENNATJ不足之仕是能量只能向流动.比较结果表明，用于中等功率场合时.VTENNA拓止是一种很有发底前弟的拓扑气考虑到VTENNA结构的上述特点,决定来用该结构实现本课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整流器将用控整流中的晶闸管替代为全控型器件，在电力电子领域巳经得到了广泛

4、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龟流谐波.中中整K1-1三相全析PWM整流器拓扑Fig.1-1Three-phasefulkbridgePWMrectifiertojology但是由于受限于开关管的应力，该拓扑仅适用于中小功率场合，要应用于高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#针对两电平整流器的问题，务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章(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整流器用两个串联的电容将直流母线电压分

5、为三个电平，每个桥臀用四个开关管串联，用一对串联并位二极管和内侧开美馒并联,宾现中点箱位，形成中点箝位变换器(NeutralPointClamped,NPC).其拓扑结构如图1-2所示.ffl1-2二极管箱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W/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提出了一种两象限中点箝位式三电平PWM整流器拓扑(VIENNA整流器)该拓扑从二极管整流器演化而来，在机Lc三杓输入端和直流母线电容中点各连接一个双向开关，形成三电平结构。如图l-3(a)所示*(a)(M1-3VIENNA整流器主电路拓扑Fig.I-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共发射极反向由联构成，本文主电路拓扑双向升关即选用这种形式，如图13(b)所示。和三相全桥PWM整流器相比较，