车用新型AC_DC矩阵式变换器汇总
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阅读报告 AC/DC换流器换流器(Converter)概念:是由单个或多个换流桥组成的进行交、直流转换的设备。
换流器的功能:实现交流-直流-整流器(Rectifer)的变换。
当触发角 <90°时,换流器运行于整流工况,叫整流器。
在电力电子技术的许多应用领域中,通常需要将工频的正弦交流电能变换为直流电能,即AC/DC转换。
AC/DC换流器,又称为整流器,是通过半导体开关器件(如SCR、GTO、GTR、IGBT和功率MOSFET等)的开通和关断作用,把交流电能变换成直流电能的一种电力电子变换器。
晶闸管换流阀的通断条件:换流阀的阳极电位必须高于阴极电位(即:阀电压必须是正向的)或在控制极加上触发所需的脉冲时导通;阀电流减小到零,且阀电压保持一段时间等于零或为负,使阀元件内多余载流子消失时关断。
按结构分可分为单桥(6脉动)和多桥(12脉动及以上)。
6脉动换流器是三相桥式换流回路而12脉动换流器是由两个交流侧电压相位差30°的6脉动换流器所组成的。
巨大多数直流输电工程均采用12脉动换流器,用于直流输电的电力换流器都采用三相桥式接线。
12脉动换流器:两个6脉动换流单元在直流侧串联而在交流侧并联。
换流变阀侧接线方式,必须一个为星形接线,另一个为三角形接线。
改善谐波性能,交流侧和逆变侧可只分别配备12k± 1次和12k次的滤波器,从而可简化滤波装置,缩小占地面积,降低换流站造价。
AC/DC换流器的应用1. 高压直流输电:相比于交流输电,直流输电有许多优点,适合远距离,大功率输电。
进行直流输电的首要任务是将工频的交流电能转换为直流电能,即AC/DC转换,然后经过直流线路输送到另一端,再经过DC/AC转换,变为工频交流电能。
由于我们要通过换流器对电能的传输进行控制,在直流输电中所用的是可控的AC/DC换流器。
2. 作为直流电源。
在需要直流电源的场合,通过AC/DC换流器将交流电能变换为直流电能作为直流电源。
DC/DCDC/DC 【中文解释】就是指直流转直流电源。
DC/DC概念是指将一个固定的直流电压变换为可变的直流电压,也称为直流斩波器。
这种技术被广泛应用于无轨电车、地铁列车、电动车的无级变速和控制,同时使上述控制获得加速平稳、快速响应的性能,并同时收到节约电能的效果。
用直流斩波器代替变阻器可节约电能(20~30)%。
直流斩波器不仅能起调压的作用(开关电源),同时还能起到有效地抑制电网侧谐波电流噪声的作用。
DC/DC工作原理DC/DC变换是将原直流电通过调整其PWM(占空比)来控制输出的有效电压的大小。
AC/DC的概念AC=Alternating Current.DC=Direct Current.AC/DC即为将交流变换为直流,其功率流向可以是双向的,功率流由电源流向负载的称为“整流”,功率流由负载返回电源的称为“有源逆变”。
AC/DC变换器输入为50/60Hz的交流电,因必须经整流、滤波,因此体积相对较大的滤波电容器是必不可少的,同时因遇到安全标准(如UL、CCEE等)及EMC指令的限制(如IEC、FCC、CSA),交流输入侧必须加EMC滤波及使用符合安全标准的元件,这样就限制AC/DC电源体积的小型化,另外,由于内部的高频、高压、大电流开关动作,使得解决EMC电磁兼容问题难度加大,也就对内部高密度安装电路设计提出了很高的要求,由于同样的原因,高电压、大电流开关使得电源工作消耗增大,限制了AC/DC变换器模块化的进程,因此必须采用电源系统优化设计方法才能使其工作效率达到一定的满意程度。
AC/DC变换按电路的接线方式可分为,半波电路、全波电路。
按电源相数可分为,单项、三相、多相。
按电路工作象限又可分为一象限、二象限、三象限、四象限。
矩阵变换器研究综述阵变换器研究综述1 引⾔随着电⼒电⼦技术的迅速发展,交-交变频器在传动系统中已经得到了⼴泛的应⽤,但也存在⼀些固有的缺陷,因此研究新型的既有优良控制性能和输⼊电流品质⽽⼜成本低、结构紧凑、性能可靠的交-交变频器已成为当前的发展趋势。
矩阵式变换器是⼀种直接交-交变频器,与传统的⾃然换流变频器相⽐,具有以下优点:l ⽆中间直流环节,结构紧凑,体积⼩,效率⾼,便于实现模块化;l ⽆需较⼤的滤波电容,动态响应快;l 能够实现能量双向流动, 便于电动机实现四象限运⾏;l 控制⾃由度⼤,输出电压幅值和频率范围连续可调;l 输⼊功率因数可控,带任何负载时都能使功率因数为1.0;l 输出电压和输⼊电流的低次谐波含量较⼩;l 实现功率集成后能够改善变换器内部的电磁兼容性,其输出的pwm电压和输⼊功率因数可调的特点能够改善电动机、变换器与电源之间的电磁兼容性[1]。
矩阵变换器的原理在80年代被提出,由于具有性能优良的潜在优势,越来越引起⼈们的重视,有逐步取代交-直-交变频器、周波变流器的趋势[2]。
特别是它具有本⾝不产⽣谐波污染的同时,能够对电⽹进⾏⽆功补偿的能⼒,其总体性能⾼于其它变换器。
在⽇益关注可持续发展问题,⼤⼒推⾏电⼒环保、绿⾊电源的今天,研究与开发矩阵式变换器特别具有现实意义。
矩阵变换器的关键技术主要包括:主回路的拓扑结构和⼯作原理、安全换流技术、调制策略和保护电路设计等,下⾯就这些关键技术的研究进⾏⼀⼀介绍。
2 主回路拓扑结构和⼯作原理矩阵变换器的名称来源于它的矩阵状拓扑结构。
⼀个m相输⼊、n相输出的矩阵变换器,由m×n 个双向开关组成,它们排列成矩阵形状,分单级和双级两种。
图1 单级矩阵变换器拓朴结构2.1 单级矩阵变换器常规的矩阵变换器是⼀种单级交-交变换器(见图1),其结构简单,可控性强,但存在以下缺陷: l 最⼤电压增益为0.866,并且与控制算法⽆关;l 主电路的9个双向开关存在控制和保护问题,应采⽤安全换流技术;l 必须采⽤复杂的pwm控制和保护策略,同时要求复杂的箝位保护电路。