Универсальный подход к исследованию AC/DC-преобразователей повышающего типа
Аннотация
В настоящее время широко распространены трехфазные AC/DC-преобразователи повышающего типа, корректирующие коэффициент мощности. Они обеспечивают электромагнитную совместимость преобразователя с сетью и снижают нагрузку на сеть путем обеспечения пропорциональности и синфазности фазных токов фазным напряжениям.
Трехфазный AC/DC-преобразователь повышающего типа как правило содержит входные силовые реакторы и трехфазный мостовой выпрямитель. В таких устройствах повышение коэффициента мощности достигается посредством применения трех чопперов на базе силовых ключей двухсторонней проводимости или силовых транзисторных стоек. Наличие в схеме рассматриваемого класса преобразователей достаточно большого числа управляемых приборов и элементов, состояние которых зависит от докоммутационного состояния, существенно усложняет исследование электрических процессов преобразователя.
Описан принцип сокращения эквивалентных схем, необходимых для исследования электрических процессов исследуемых преобразователей. Он следует из допущений, базирующихся на целевом режиме работы AC/DC-преобразователя повышающего типа. С применением данного принципа сокращения эквивалентных схем с использованием аппарата теории электрических цепей (уравнений Киргофа или метода контурных токов) изучены три преобразователя. Даны примеры использования предложенного подхода при исследовании AC/DC-преобразователей, собранных по трехфазной схеме (так называемых Виенна-выпрямителей). Предложенный подход позволил снизить до восьми штук количество анализируемых эквивалентных схем, а выводы, сделанные посредством анализа полученных схем, помогли выбрать наилучшую схему трехфазного AC/DC-преобразователя повышающего типа. Полученные результаты представляют интерес для разработчиков трехфазных корректоров мощности, источников бесперебойного питания, преобразователей частоты и других AC/DC-преобразователей с повышенными требованиями к коэффициенту мощности, КПД и себестоимости устройства.
Литература
2. Зиновьев Г.С. Силовая электроника. М: Юрайт, 2015.
3. Dyakin N., Dyakin S., Volskiy S. Application of Multi-converter in the Peak Power Corrector // Proc. Power Conversion Intelligent Motion Conf. Nuremberg, 2013. Pp. 1643—1650.
4. Kolar J.W. Friedli T. The Essence of Three- phase PFC Rectifier Systems. Pt. I // IEEE Trans. Power Electronics. 2013. V. 28. No. 1. Рp. 176—198.
5. Вилков А.Е. Исследование и разработка трёхфазных активных выпрямителей с пофазным управлением: автореф. дис. … канд. техн. наук. М.: МЭИ, 2013.
6. Чаплыгин Е., Тьинь В.Т., Ан Н.Х. Виенна-выпрямитель — трехфазный корректор коэффициента мощности // Силовая электроника. 2006. № 1. С. 20—23.
7. Краснов И.Ю., Черемисин В.Н. Проектирование активного корректора коэффициента мощности и имитационное моделирование его работы // Известия Томского политехн. ун-та. 2009. Т. 314. № 4. С. 92—97.
8. Чаплыгин Е.Е., Вилков А.Е. Трехфазные активные выпрямители с пофазным управлением // Практическая силовая электроника. 2011. № 3 (43). С. 14—20.
9. Брылина О.Г., Гельман М.В. Исследование трехфазного активного выпрямителя // Электротехнические системы и комплексы. 2014. № 1 (22). С. 47—50.
10. Kajiwara K., Kuboyama S., Higuchi T., Kolar J.W., Kurokawa F. A New Digital Current Control AC-DC Converter for Wind Turbine // Proc. Intern. Conf. Renewable Energy Research and Appl. Austin, 2016. Pp. 559—571.
11. Dandan Z., Jiuhe W., Dongjin S. Passivity Based Power Control of Three-phase Three-switch Vienna Rectifier // Proc. III Intern. Conf. Machinery, Materials and Information Techn. Appl. 2015. Pp. 1127—1132.
12. Попов В.П. Основы теории цепей. М.: Юрайт, 2013.
13. Бурков А.Т. Электронная техника и преобразователи. М.: Транспорт, 1999.
---
Для цитирования: Сорокин Д.А., Вольский С.И. Универсальный подход к исследованию AC/DC-преобразователей повышающего типа // Вестник МЭИ. 2019. № 2. С. 65—72. DOI: 10.24160/1993-6982-2019-2-65-72.
#
1. Meleshin V.I., Ovchinnikov D.A. Upravlenie Tranzistornymi Preobrazovatelyami Elektroenergii. M.: Tekhnosfera, 2011. (in Russian).
2. Zinov'ev G.S. Silovaya Elektronika. M: Yurayt, 2015. (in Russian).
3. Dyakin N., Dyakin S., Volskiy S. Application of Multi-converter in the Peak Power Corrector. Proc. Power Conversion Intelligent Motion Conf. Nuremberg, 2013:1643—1650.
4. Kolar J.W. Friedli T. The Essence of Three- phase PFC Rectifier Systems. Pt. I. IEEE Trans. Power Electronics. 2013;28;1:176—198.
5. Vilkov A.E. Issledovanie i Razrabotka Trekhfaznykh Aktivnykh Vypryamiteley s Pofaznym Upravleniem: Avtoref. Dis. … Kand. Tekhn. Nauk. M.: MEI, 2013. (in Russian).
6. Chaplygin E., T'in' V.T., An N.Kh. Vienna-vypryamitel' — Trekhfaznyy Korrektor Koeffitsienta Moshchnosti. Silovaya Elektronika. 2006;1:20—23. (in Russian).
7. Krasnov I.Yu., Cheremisin V.N. Proektirovanie Aktivnogo Korrektora Koeffitsienta Moshchnosti i Imitatsionnoe Modelirovanie Ego Raboty. Izvestiya Tomskogo Politekhn. Un-ta. 2009;314;4:92—97. (in Russian).
8. Chaplygin E.E., Vilkov A.E. Trekhfaznye Aktivnye Vypryamiteli s Pofaznym Upravleniem. Prakticheskaya Silovaya Elektronika. 2011;3 (43):14—20. (in Russian).
9. Brylina O.G., Gel'man M.V. Issledovanie trekhfaznogo aktivnogo vypryamitelya. Elektrotekhnicheskie Sistemy i Kompleksy. 2014;1 (22):47—50. (in Russian).
10. Kajiwara K., Kuboyama S., Higuchi T., Kolar J.W., Kurokawa F. A New Digital Current Control AC-DC Converter for Wind Turbine. Proc. Intern. Conf. Renewable Energy Research and Appl. Austin, 2016:559—571.
11. Dandan Z., Jiuhe W., Dongjin S. Passivity Based Power Control of Three-phase Three-switch Vienna Rectifier. Proc. III Intern. Conf. Machinery, Materials and Information Techn. Appl. 2015:1127—1132.
12. Popov V.P. Osnovy Teorii Tsepey. M.: Yurayt, 2013. (in Russian).
13. Burkov A.T. Elektronnaya Tekhnika i Preobrazovateli. M.: Transport, 1999. (in Russian).
---
For citation: Sorokin D.A., Volskiy S.I. Universal Approach to Studying AC/DC Boost Converters. Bulletin of MPEI. 2019;2:65—72. (in Russian). DOI: 10.24160/1993-6982-2019-2-65-72.
