Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Однофазные многоуровневые полупроводниковые выпрямители переменного тока. Учебное пособие
.pdf
(2,2)
20
21
4
4
11
4
2
11
12
2
2
1
0
2
1
11
12
4
2
2
1
0
2
1
0
0
(2,1)
(1, 0 )
(2,0)
(2,1)(2,0)
Регионы I, VIII
30
33
4
(2,2)
4
(1, 2 )
2
1
0
2
1
0
33
4
(0,1)
30
2
(0,0)
(0,1)
33
4
4
(1, 2)
30
33
4
(2,2)
43
4
2
1
0
2
1
0
(1, 2)
4
(1, 0 )
21
20
2
(0,0)
21
4
(1, 0 )(2,1)
Регионы II, VII
44
2
(0,2)
(0,1)
43
44
2
2
(0,2)
(1, 2)
43
4
21
4
(2,1)
20
4
(2,2)
Регионы III, VI Регионы IV, V
Рис. 3.5. Применение
0, 0 ; 2, 2V
0
В противном случае, когда имеется разбаланс напряжений на
в последовательностях КСК
С
1
и
С
,
2
то посредством изменения отношения долей весовых коэффициентов
С
С
и
между КСК (2,1) и (1,0) можно сбалансировать напряжения на
1
.
2
3.5. Влияние последовательности КСК
на распределение токов в ключах выпрямителя
Наличие избыточных комбинаций состояний ключей при нулевом
векторе
и при векторах
V
0
,
V
дает возможность формировать неко-
V
1
3
торое разнообразие последовательностей КСК в зависимости от поставленных задач. Ранее были рассмотрены примеры различных последовательностей КСК при использовании избыточных комбинаций
состояний ключей нулевого вектора, табл. 3.2 и 3.3.
61
Так, например, на загрузку по току элементов первой стойки выпря-
A
D
M
р
D
M
р
мителя, подключенных к плюсовой шине звена постоянного тока, оказывают влияние КСК вида (2,0) и (2,1). При этом комбинация состояний
ключей (2,0) будет активна только в диапазоне
0,5 1М
. При
0,5М
эта комбинация не участвует в формировании вектора *,V а следовательно, токи в элементах
1aS
и
1, 2
D
не будут формироваться.
a
Использование комбинаций состояний ключей вида (0,1) и (0,2) приводит к формированию токов, протекающих через
4aS
и
D
3, 4
.
a
При равномерном распределении долей между КСК (1,0) и (2,1) токи
элементов
1aS
му и значение. При
Очевидно, что разнообразие сочетаний КСК при синтезе вектора
и
4aS
, а также
0,5M
1, 2
D
и
a
токи через
3, 4
D
имеют одинаковую фор-
a
4aS
и
D
3, 4
не формируются.
a
V
0
будет влиять на распределение токовой загрузки элементов схемы
выпрямителя. На рис. 3.6 представлены диаграммы токов диодов
и транзисторов однофазной трехуровневой схемы выпрямителя,
изображенной на рис. 2.3, реализующей последовательность КСК
f
с нулевым вектором
1,1V . Здесь
0
питающей сети и частоты ВШИМ;
кой напряжения
i
теля
, рис. 1.11.
1
u
и первой гармоникой входного тока выпрями-
B
af
– угол между первой гармони-
1
ВШИМ
– кратность частоты
0.9; 0
1.2
*
i
a
1
0.8
0.4
0
0.4
0.8
1.2
0 2.09 4.19 6.28 8.38 10.47 12.57
ад]
[
Рис. 3.6. Токи транзисторов и диодов при
(см также с. 63)
1.2
*
i
a
0.8
0.4
0
0.4
0.8
1.2
1
0 2.09 4.19 6.28 8.38 10.47 12.57
0.9; 37 эл.град.
*
i
1Sa
ад]
[
1, 1V
0
, 40a
62
D
0.9; 0
M
D
M
M
D
D
M
*
i
2Sa
[рад]
1.2
*
i
2
a
0.8
0.4
0
0.4
0.8
1.2
0 2.09 4.19 6.28 8.38 10.47 12.57
*
i
N
1
1.2
0.8
0.4
0
0.4
0.8
1.2
0 2.09 4.19 6.28 8.38 10.47 12.57
0.9; 0
[рад]
Рис. 3.6. Окончание
0.9; 37 эл.град.
2
a
*
i
2Sa
[рад]
0.9; 37эл.град.
[рад]
1.2
*
0.8
i
0.4
0
0.4
0.8
1.2
0 2.09 4.19 6.28 8.38 10.47 12.57
*
i
1
N
1.2
0.8
0.4
0
0.4
0.8
1.2
0 2.09 4.19 6.28 8.38 10.47 12.57
Для режима работы выпрямителя
стояний ключей вида
2,1 ,
1, 0 ,
ние на формирование тока через транзистор
ний ключей
0
ток в данном транзисторе формируется только при комбинациях
состояний ключей вида
2,1 ,
1, 0 ,
2,0 создают ток транзистора
1, 2 ,
1,1 .
0
каждая из комбинаций со-
2,0 ,
1, 2 ,
1,1 оказывает влия-
2aS
. Комбинации состоя-
2aS
. В режиме
Определенный интерес представляет загрузка элементов схемы по
среднему значению тока. Этот показатель влияет на статические потери активной мощности в силовых полупроводниковых элементах
схемы выпрямителя. На рис. 3.7 изображены диаграммы, отражающие загрузку элементов выпрямителя при различных значениях па-
раметров
и М.
63
*
M
M
M
M
M
М
М
I
1, 4Sa
*
I
2,3Sa
а б
*
I
1, 2, 3,4Da
в г
Рис. 3.7. Зависимость средних значений токов транзисторов
и диодов схемы от
и при
*
I
1, 2DN
1,1V
0
Полагая, что обычным рабочим диапазоном коэффициента модуляции
в этом диапазоне
преобразователя является
наибольшее влияние на загрузку элементов схе-
мы оказывает изменение угла
0,8 1М
.
, можно увидеть, что
64
На рис. 3.8 представлены эпюры действующих значений токов ди-
M
M
M
M
одов и транзисторов схемы выпрямителя. Форма зависимостей действующих значений токов аналогична зависимостям средних значений
токов элементов схемы.
*
I
I
*
д 1,4Sa
д 2,3Sa
*
I
д 1, 2DN
при
1, 1V
0
а б
*
I
д 1, 2, 3,4Da
в г
Рис. 3.8. Зависимость действующих значений токов транзисторов
и диодов схемы от M и
65
На рис. 3.9 – 3.11 изображены диаграммы токов элементов одно-
D
M
D
M
M
D
M
D
D
M
M
D
р
фазного трехуровневого выпрямителя, формирующиеся при использовании нулевого вектора вида
0,0 ; 2, 2V .
0
1
a
*
2
a
0
0.9; 37эл .град.
*
i
1Sa
[рад]
0.9; 37эл.град.
*
i
2Sa
[рад]
0.9; 37эл.град.
ад]
[
0, 0 ; 2, 2V
, 40a
0.9; 0
1.2
*
i
a
1
0.8
0.4
0
0.4
0.8
1.2
*
i
0 2.09 4.19 6.28 8.38 10.47 12.57
1Sa
[рад]
0.9; 0
1.2
*
i
a
2
0.8
0.4
0
0.4
0.8
1.2
0 2.09 4.19 6.28 8.38 10.47 12.57
*
i
2Sa
[рад]
*
i
1
N
1.2
0.8
0.4
0
0.4
0.8
1.2
0 2.09 4.19 6.28 8.38 10.47 12.57
0.9; 0
[рад]
Рис. 3.9. Токи транзисторов и диодов при
1.2
*
i
0.8
0.4
0
0.4
0.8
1.2
0 2.09 4.19 6.28 8.38 10.47 12.57
1.2
i
0.8
0.4
0
-0.4
-0.8
-1.2
0 2 .09 4.19 6.28 8.38 10.47 12.57
*
i
1
N
1.2
0.8
0.4
0
0.4
0.8
1.2
0 2.09 4.19 6.28 8.38 10.47 12.57
66
Анализ мгновенных токов ключевых элементов схемы выпрямите-
M
M
M
M
M
ля (рис. 3.9) показывает, что для коэффициента модуляции
D
диоды стоек
и соответственно
1a
мителя полностью загружены, тогда как транзисторы
большую часть полупериода не работают. Диоды
S
S
,
сторы
загружены на всем полупериоде работы схемы.
2a
2b
D
на полупериоде работы выпря-
1b
S
, а также
1a
D
D
,
2a
2b
0,9M
S
, транзи-
1b
*
I
1, 4Sa
*
I
2,3Sa
а б
*
I
1, 2, 3, 4Da
в г
*
I
1, 2DN
Рис. 3.10. Изменение средних значений токов ключевых элементов
схемы от
и при
67
0, 0 ; 2, 2V
0
На диаграммах, представленных на рис. 3.10, показано, что при коэф-
M
M
M
M
M
M
M
фициенте модуляции
угле
D
2
0
имеют наименьшую токовую загрузку. При этом диоды
D
,
D
,
имеют максимальную загрузку по току. При формировании
3
4
близком к единице, транзисторы
,
опережающего или отстающего тока
S
по току транзисторов
D
D
,
будет снижаться. Загрузка диодов
3
4
менения угла
при
S
и
1
, тогда как загрузка по току диодов
4
близком к единице, примерно одинакова.
,
i
будет приводить к росту загрузки
1
1DN
и
S
и
1
2DN
в диапазоне из-
D
S
1
при
4
D
,
D
,
1
,
2
*
1, 4
I
Sa
д
а б
*
1, 2 , 3 4
I
д
Da
Рис. 3.11. Изменение действующих значений токов
ключевых элементов схемы от
*
2,3
I
д
Sa
*
1, 2
I
д
D
N
и при
0, 0 ; 2, 2V
0
68
Анализ представленных диаграмм средних и действующих значений токов в транзисторах и диодах однофазного трехуровневого выпрямителя, формирующихся при различных КСК нулевого вектора,
позволяет сделать следующие выводы:
– различие последовательностей комбинаций состояний ключей
оказывает влияние на распределение токов в ключевых элементах силовой схемы выпрямителя;
– влияние на токовую загрузку транзисторов
1aS
и
4aS
оказывают
комбинации состояний ключей вида (0,0); (2,2). Применение нулевого
вектора с комбинацией вида (1,1) в большей степени воздействует
на загрузку ключей
2aS
и
3aS
;
– средние и действующие значения токов силовых ключей выпрямителя зависят от коэффициента модуляции М и угла
;
– наилучшую равномерность загрузки ключей по току осуществля-
ет применение комбинаций состояний ключей вида (0,0) и (2,2).
Таким образом, при реализации векторной ШИМ должно учитываться влияние на распределение токов между элементами схемы выпрямителя. Это в значительной степени может способствовать оптимизации конструктива выпрямительной установки при проектировании
ее для различных условий применения
.
ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ
1. Что такое образующие векторы?
2. Какое количество КСК имеет нулевой вектор
трехуровневой схемы преобразователя?
*
3. Можно ли синтезировать вектор
регионе, с помощью векторов
V
и
0
69
V
?
V
1
для однофазной
V
0
, расположенный в первом
4. Как изменится напряжение
I
А
щаться по точкам 1, 2, 3, 4?
*
u
АВ
1
0.5
0
0.5
1
1
2
3
4
3
V
*
, если вектор
u
AB
2
*
будет переме-
V
(2,0)
(1,0);(2,1)
(0,0);(1,1);(2,2)
(0,1);(1,2)
(0,2)
m
2
*
V
1
V
V
3
4
0
V2V
1
Re
4
5. В чем отличие весовых коэффициентов
фициентов
и
1
?
2
T
T
,
от весовых коэф-
1
2
6. Какие критерии применяют для формирования последовательно-
сти комбинаций состояний ключей?
7. Можно ли для синтеза последовательности комбинаций состоя-
ний ключей использовать одновременно КСК вида (1,1) и (2,2)?
S
8. Как изменится загрузка транзисторов
S
и
1a
по действующе-
2a
му значению тока при увеличении угла между первой гармоникой тока
i
и первой гармоникой напряжений
1
и использовании
0
?
(1,1)V
70
u
от 0 до –30 эл. град.
В
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]