Retificador de Viena - Vienna rectifier

Fig. 1: Esquema de um retificador de Viena.

O retificador de Viena é um retificador de modulação de largura de pulso , inventado em 1993 por Johann W. Kolar.

Características

O Retificador de Viena oferece os seguintes recursos:

• Retificador PWM trifásico de três níveis e três interruptores com tensão de saída controlada.
• Entrada de três fios, sem conexão ao neutro.
• Comportamento da rede ôhmica
• Sistema de reforço (corrente de entrada contínua).
• Fluxo de potência unidirecional.
• Densidade de alta potência.
• Baixas emissões de interferência eletromagnética de modo comum (EMI) conduzida .
• Controle simples para estabilizar o potencial do ponto neutro.
• Baixa complexidade, baixo esforço de realização
• Baixas perdas de comutação.
• Comportamento confiável (garantindo comportamento ôhmico da rede) sob tensões da rede fortemente desequilibradas e em caso de falha da rede.

Topologia

O retificador de Viena é um retificador de modulação por largura de pulso (PWM) trifásico, trifásico e três níveis, unidirecional . Ele pode ser visto como uma ponte de diodo trifásico com um conversor de reforço integrado.

Formulários

Fig. 2: Vistas superior e inferior de um retificador de Viena 10kW refrigerado a ar (400kHz PWM).

O retificador de Viena é útil sempre que conversores de seis interruptores são usados ​​para obter corrente de rede senoidal e tensão de saída controlada, quando nenhum feedback de energia da carga na rede está disponível. Na prática, o uso do retificador de Viena é vantajoso quando o espaço é limitado o suficiente para justificar o custo adicional do hardware. Esses incluem:

• Fontes de alimentação de telecomunicações.
• Fontes de alimentação ininterruptas .
• Estágios de entrada de sistemas conversores de inversores CA.

A Figura 2 mostra as vistas superior e inferior de um retificador de Viena de 10 kW refrigerado a ar (400 kHz PWM), com corrente de entrada senoidal se tensão de saída controlada. As dimensões são 250 mm x 120 mm x 40 mm, resultando em uma densidade de potência de 8,5 kW / dm ³ . O peso total do conversor é 2,1 kg

Formas de onda de corrente e tensão

Fig 3: Variação temporal das fases de tensão ua, ub, uc das fases de corrente ia, ib, ic. De cima para baixo: 1) tensões de rede ua, ub, uc. 2) correntes de rede ia, ib, ic. 3) tensão do retificador em uDaM (ver Fig. 1), que forma a corrente de entrada. 4. Corrente de ponto médio dos capacitores de saída (i0 na Fig. 1). 5. Tensão entre o ponto médio da rede M e o ponto médio da voltagem de saída 0. Nota: A indutância da rede interna não é considerada e, portanto, a voltagem nos capacitores do filtro é igual à voltagem da rede.

A Figura 3 mostra o comportamento do sistema, calculado usando o simulador de circuito eletrônico de potência. Entre o ponto médio da tensão de saída (0) e o ponto médio da rede elétrica (M), a tensão de modo comum u0M aparece, como é característica em sistemas conversores trifásicos.

Controle de corrente e equilíbrio do ponto neutro no lado DC

É possível controlar separadamente a forma da corrente de entrada em cada ramal da ponte de diodo inserindo uma chave bidirecional no nó, conforme mostrado na Figura 3. A chave Ta controla a corrente controlando a magnetização do indutor. Ligado carrega o indutor que conduz a corrente através do interruptor bidirecional. Desativar o aumento da chave faz com que a corrente ignore a chave e flua através dos diodos girantes Da + e Da-. Isso resulta em uma tensão negativa no indutor e o esgota. Isso demonstra a capacidade da topologia de controlar a corrente em fase com a tensão da rede ( capacidade de correção do fator de potência ).

Para gerar uma entrada de energia senoidal que está em fase com a tensão, o vetor espacial de tensão média durante um período de pulso deve satisfazer: Para altas frequências de chaveamento ou baixas indutividades, exigimos ( ) . Os vetores espaciais de tensão disponíveis necessários para a tensão de entrada são definidos pelos estados de chaveamento (sa, sb, sc) e a direção das correntes de fase. Por exemplo, para , isto é, para a faixa de fase do período ( ), a fase do vetor espacial da corrente de entrada é ). A Fig. 4 mostra os estados de condução do sistema, e a partir disso temos os vetores espaciais de entrada mostrados na Fig. 5 ${\ displaystyle {\ underline {i}} _ {D} = G \ star {\ underline {u}} _ {C} \ approx G \ star {\ underline {u}} _ {1}}$${\ displaystyle {\ underline {u}} _ {D} \ star = {\ underline {u}} - j \ omega _ {1} L_ {1} {\ underline {1}} _ {D}}$${\ displaystyle L1}$${\ displaystyle {\ underline {u}} _ {D} \ star \ approx {\ underline {u}} _ {1}}$${\ displaystyle iDa> 0, iDb, iDc <0}$${\ displaystyle \ phi _ {1} = - 30 ^ {\ circ} ... + 30 ^ {\ circ}}$${\ displaystyle \ phi _ {1}}$${\ displaystyle i_ {D} \ aprox i_ {1}}$

Fig 5: Estados de condução do retificador de Viena, para ia> 0, ib, ic <0, válido em um setor do período T1 sa, sb e sc caracterizam o estado de chaveamento do sistema. As setas representam a direção física e o valor do ponto médio atual i0. ${\ displaystyle 60 ^ {o}}$

Referências