Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Однофазные многоуровневые полупроводниковые выпрямители переменного тока. Учебное пособие
.pdf
1, 1 ; [ 0 ]i
L
e
1
1, 1 ; [ 0 ]i
L
e
1
2,2 ; [ 0]i
L
e
1
1aS
1ND
S
2
D
a
a
A
i
1
3aS
3aD
2ND
4aD
4aS
1bS
1aD
2
D
1
b
3ND
2bS
D
2
b
B
3
D
3bS
b
D
4
N
4
D
b
4bS
1C
N
U
d
2C
а
1aS
1ND
S
2
D
a
a
A
i
1
3aS
2ND
4aS
1bS
1aD
2
3aD
4aD
D
1
b
3ND
2bS
D
2
b
B
3
D
3bS
b
D
4
N
4
D
b
4bS
1C
N
U
d
2C
б
1aS
1ND
S
2
D
2
a
a
i
A
1
3aS
3aD
2ND
4aD
4aS
1bS
1aD
D
1
b
3ND
2bS
2
D
b
B
3
D
3bS
b
D
4
N
D
4
b
4bS
1C
N
U
d
2C
в
Рис. 2.9. Контуры протекания тока при соот-
ветствующих комбинациях состояний ключей
(см. также с. 42)
41
2,2 ; [ 0]i
L
e
1
1aS
1aD
1ND
2
S
2
D
a
a
i
A
1
3aS
3aD
2ND
4aD
4aS
1bS
D
1
b
3ND
2bS
D
2
b
B
D
3
3bS
b
D
4
N
D
4
b
4bS
1C
N
U
d
2C
г
0,0 ; [ 0]i
e
L
1
0,0 ; [ 0]i
L
e
1
1aS
1ND
2
S
D
2
a
a
i
A
1
3aS
3aD
2ND
4aD
4aS
1bS
1aD
D
1
D
b
3ND
2bS
2
D
b
B
3
D
3bS
b
4
N
4
D
b
4bS
1C
N
U
d
2C
д
1aS
1aD
1ND
2
S
D
2
a
a
i
A
1
3aS
3aD
2ND
4aD
4aS
1bS
1
D
b
3ND
2bS
2
D
b
B
3
D
3bS
b
D
4
N
4
D
b
4bS
1C
N
U
d
2C
е
Рис. 2.9. Окончание
42
2.3. Комбинации состояний ключей
однофазного четырехуровневого выпрямителя
Принципиальная схема однофазного четырехуровневого выпрямителя показана на рис. 2.10. Здесь четыре уровня напряжений звена постоянного тока формируется на конденсаторах
1С
, 2С, 3С.
3
1С
2
L
e
1
2С
1
3С
0
Рис. 2.10. Схема однофазного четырехуровневого
выпрямителя
Все многообразие комбинаций состояний ключей для однофазной
четырехуровневой схемы приведено в табл. 2.2. Видно, что общее количество комбинаций состояний ключей равно шестнадцати, при этом
КСК, которые формируют нулевое значение напряжения
u
*
AB
состав-
,
ляет четыре, что соответствуют КСК вида (0,0); (1,1); (2,2); (3,3).
43
Оставшиеся комбинации состояний ключей формируют шесть значе-
A
Z
B
Z
A
B
A
1
ний напряжений
Комбинации состояний ключей однофазного
четырехуровневого преобразователя и уровни напряжений
i
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
0 0 0 0 1 1 1 1 2 2 2 2 3 3 3 3
i
0 1 2 3 0 1 2 3 0 1 2 3 0 1 2 3
i
*
0 0 0 0
u
i
u
*
u
*
i
Bi
1
0
3
1
0
3
u
2
3
2
3
*
AB
1 0
–1
, таких, как
1
1
3
1
3
1
3
3
1
2
3
3
0
1
3
2
;
3
3
1
2
3
3
1 0
2
2
3
3
; 1 (табл. 2.2).
2
2
3
1
3
1
3
3
2
3
0
2
3
1 0
1
3
Таблица 2.2
1 1 1 1
1
2
3
2
1
3
1
3
1
0
3
На рис. 2.11 представлено напряжение
*
, полученное путем
u
AB
чередования комбинаций состояний ключей через заданные угловые
координаты
123
левой уровень напряжения
... и т. д. При этом следует отметить, что ну-
*
можно сформировать любым из че-
u
AB
тырех КСК вида (0,0); (1,1); (2,2); (3,3). Положительный уровень
1
напряжения
(3,2), а уровень
и отрицательные уровни напряжения
*
u
AB
u
соответствует любым КСК вида (1,0); (2,1);
3
2
*
AB
– любым КСК вида (2,0); (3,1). Видно, что
3
*
u
AB
1
3
и
*
u
AB
2
можно
3
обеспечить КСК: (0,1); (1,2); (2,3) и (0,2); (1,3) соответственно.
44
*
A
u
AB
1
2
3
1
3
0
1
3
2
3
1
1
2
3
4
5
6
Рис. 2.11. Напряжение
*
u в однофазном четырехуровневом
B
2
(3,0)
(2,0);(3,1)
(1,0);(2,1);(3,2)
(0,0);(1,1);(2,2);(3,3)
(0,1);(1,2);(2,3)
(0,2);(1,3)
(0,3)
преобразователе
Свойство многоуровневых схем, когда одному уровню напряжения соответствует набор различных КСК, широко используется при
синтезе векторной ШИМ, что расширяет возможности применения
этой ШИМ и позволяет решать ряд важных задач с точки зрения
улучшения качества входного тока и повышения энергетической
эффективности данных схем выпрямителей.
2.4. Комбинации состояний ключей
однофазного пятиуровневого выпрямителя
Принципиальная схема однофазного пятиуровневого выпрямителя
представлена на рис. 2.12. Здесь в звене постоянного тока последовательно включены конденсаторы, которые образуют пять уровней
напряжений.
Набор всех сочетаний комбинаций состояний ключей для однофазной пятиуровневой схемы выпрямителя равен двадцати пяти. В табл. 2.3
приведены все КСК и относительные значения напряжения
соответствующие им.
45
*
,
u
AB
4
3
L
e
1
2
1
0
Рис. 2.12. Схема однофазного пятиуровневого
выпрямителя
На рис. 2.13 показано напряжение
*
для однофазной пятиуров-
u
AB
невой схемы выпрямителя, синтезированное посредством использования комбинаций состояний ключей, отраженных в табл. 2.3. Из рисун-
ка видно, что только значения напряжений
*
u
AB
и
1
*
u
AB
могут
1
быть сформированы из одной КСК, остальные значения напряжений
могут быть синтезированы из дублирующих КСК.
При этом, чем ближе значение ступеньки к нулю напряжения
*
u
AB
тем большее количество КСК соответствует этой ступеньке. Максимальное количество комбинаций состояний ключей соответствует ну-
*
левому уровню напряжения
.
u
AB
46
,
A
Z
B
Z
A
B
A
Таблица 2.3
3
3
3
3
3
0 1 2 3 4 0 1 2 3 4 0 1 2 3 4 0 1 2 3 4 0 1 2 3 4
i
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
*
и уровни напряжений
Комбинации состояний ключей однофазного пятиуровневого преобразователя
0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 2 2 2 2 2 3 3 3 3 3 4 4 4 4 4
i
i 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25
1 1 1 1 1
4
4
4
4
4
2
2
2
2
2
4
4
4
4
4
0 0 0 0 0
i
u
1
3
4
2
1
4
1
1 0
3
4
2
1
4
1
1 0
3
4
2
1
4
1
1 0
3
4
2
1
4
1
1 0
3
4
2
1
4
1
0
i
*
u
0
4
1
2
1
3
4
1
4
1
0
4
1
2
1
3
4
2
1
4
1
0
4
1
2
1
3
4
2
1
4
0
4
1
–1
3
4
2
1
4
1
0
Bi
*
u
*
A
A
u
B
(4,0)
(3,0);(4,1)
(3,0);(3,1);(4,2)
(1,0);(2,1);(3,2);(4,3)
2
(0,1);(1,2);(2,3);(3,4)
(0,2);(1,3);(2,4)
(0,3);(1,4)
(0,4)
(0,0);(1,1);(2,2);(3,3);(4,4)
0.75
0.5
0.25
0.25
0.5
0.75
1
0
1
2
3
1
4
5
6
7
8
Рис. 2.13. Напряжение
*
u однофазного пятиуровневого
B
выпрямителя
Из анализа форм напряжений
*
для однофазных многоуровне-
u
AB
вых выпрямителей следует вывод, что в общем случае количество
*
уровней напряжения
можно определить из соотношения (2 1)N ,
u
AB
где N – это число уровней преобразователя.
ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ
1. Что такое комбинация состояний ключей?
2. Какое количество КСК формирует однофазная трехуровневая
схема преобразователя; четырехуровневая, пятиуровневая?
3. Какие комбинации состояний ключей обеспечивают заряд/разряд
конденсатора С1 при
0i
в однофазной трехуровневой схеме?
1
4. Какие комбинации состояний ключей выполняют заряд/разряд
конденсатора С2 при
0i
в однофазной трехуровневой схеме?
1
5. Какие комбинации состояний ключей осуществляют заряд/разряд
конденсатора С1 при
0i
в однофазной трехуровневой схеме?
1
48
6. Какие комбинации состояний ключей обеспечивают заряд/разряд
0i
конденсатора С2 при
в однофазной трехуровневой схеме?
1
7. Для однофазного трехуровневого выпрямителя применение КСК
0i
вида (1,0) при
2С
на
?
приведет к увеличению и снижению напряжения
1
8. Какие КСК формируют приведенные ниже схемы с выделенны-
ми контурами протекания тока?
49
9. Какие элементы однофазного четырехуровневого выпрямителя
A
реализуют комбинацию состояний ключей вида (3,2) при токе, выте-
e
кающем из источника питания
?
1
10. Какие элементы однофазного четырехуровневого выпрямителя
замкнуты, когда реализуется комбинация состояния ключей вида (3,2)
при токе, втекающем в источник питания
e
?
1
11. Может ли схема однофазного четырехуровневого выпрямителя
сформировать напряжение вида, изображенного на рис. 2.6?
12. Как изменится форма напряжения, приведенная ниже, если ис-
ключить КСК вида (2,0), (3,1), (0,2), (1,3)?
*
u
B
1
2
3
1
3
0
1
3
2
3
1
1
2
3
4
5
6
2
(3,0)
(2,0);(3,1)
(1,0);(2,1);(3,2)
(0,0);(1,1);(2,2);(3,3)
(0,1);(1,2);(2,3)
(0,2);(1,3)
(0,3)
13. Может ли схема однофазного пятиуровневого выпрямителя
сформировать напряжение вида, изображенного на рис. 2.6, 2.11?
50
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]