Выпрямители источника тока

Тема 10
ШИМ Выпрямители источника тока
ШИМ CSI fed MV drive
С разрешения
Rockwell Automation

Темы лекции
Одноместный мостовой выпрямитель
Двойной мостовой выпрямитель
Контроль коэффициента мощности
LC резонанс и активное демпфирование
ШИМ Выпрямители источника тока

Схема преобразователя
коммутационные
устройства:
Симметричный GCT
(коммутируемый по затвору тиристор)
функции Cf :
Помощь GCT переключаться;
Для уменьшения линии тока.
Одноместный мостовой выпрямитель

Выпрямитель входного сигнала тока
Ограничения переключения в исходной схеме:
- постоянный ток id не должен прерываться
- форма сигнала iw должна быть четко определена
Для устранения двух гармоник необходимы 3
независимых угла и индекс модуляции должен
быть регулируемым
Одноместный мостовой выпрямитель

Переключение углов
Обходной (пренебрегаемый) импульс(BP)
- позволяет регулировать iw
Одноместный мостовой выпрямитель

углы переключения в зависимости ma
(избавление от 5ой и 7ой гармоники)
Одноместный мостовой выпрямитель

распределение гармоник
(избавление от 5ой и 7ой гармоники)
Одноместный мостовой выпрямитель

Графики
сигналов
(избавление от 5ой и 7ой гармоники)
Одноместный мостовой выпрямитель

Экспериментальные данные
график A: ток в переключатель S1
график B: выпрямитель входного тока iw
график C: график тока is
ma = 0.7
ma = 0.95
Одноместный мостовой выпрямитель

Dual-Bridge Topology
Use 12-pulse transformer to cancel the 5th and 7th harmonics
Use PWM to eliminate the 11th and 13th harmonics
The lowest harmonic in the line current is the 17th
Very low line current harmonic distortion
Single Bridge Rectifier

углы переключения
Обходной (пренебрегаемый) импульс(BP)
- позволяет регулировать iw
селективная модуляция ШИМ– ликвидирует
11ую and 13ую гармоники
BP
BP
Одноместный мостовой выпрямитель

Switching Angles versus md
(11th and 13th harmonic elimination)
Switching pattern A
Switching pattern B
Dual Bridge Rectifier

Harmonic Profile
(11th and 13th harmonic elimination)
Dual Bridge Rectifier

Experimental Waveforms
Trace A: iA - line current on transformer primary side
Trace B: is - line current on transformer secondary side
Trace C: iw - rectifier input current
Modulation index: 0.5
Modulation index: 0.9
Dual Bridge Rectifier

Phasor Diagram
Cf produces leading PF
Delay angle control produces lagging PF
To improve PF, use ma
and delay angle control
simultaneously
Power Factor Control

Block Diagram
Power Factor Control

Power Factor Profile
Power Factor Control

Experiments
(a) Transient response
(b) Steady state waveforms
(PF = 1)
Power Factor Control

LC Resonance
Resonant Mode:
Resonance may be excited by
- Supply voltage harmonics
- Rectifier current harmonics
LC Resonances and Active Damping

Passive and Active Damping
Passive damping:
Rp – physical damping resistor
Active damping:
- no physical resistor
- damping current ip is produced
by CSR via ma control
- ip is in phase with vc
LC Resonances and Active Damping

Block Diagram of Active Damping Control
LC Resonances and Active Damping

Simulated Waveforms
LC Resonances and Active Damping

Measured Waveforms
- Rectifier input current
- Line current
- Capacitor voltage
Without Active Damping
With Active Damping
- Rectifier input current
- Line current
- Capacitor voltage
LC Resonances and Active Damping

No active damping control
LC resonance tuned exactly to the 5th harmonic (worst case)
Steady-State Waveforms Without Active Damping
LC Resonances and Active Damping

No active damping control
Line Current THD
LC Resonances and Active Damping

Steady-State Waveforms With Active Damping
With active damping control
LC resonance tuned exactly to the 5th harmonic (worst case)
LC Resonances and Active Damping

Line Current THD
With active damping control
LC Resonances and Active Damping