This paper presents an improved three-phase PFC power rectifier with a three-phase diode rectifier cascaded four-switch boost converter. Its operating principle contains the operating principle of two conventional three-phase PFC power rectifiers: one switch boost converter type and a two switch boost converter type. The operating characteristics of the four switch boost converter type three-phase PFC power rectifier are evaluated from a practical point of view, being compared with one switch boost converter type and two switch boost converter topologies.
The three-phase diode rectifier with capacitive filter is highly sensitive to line voltage unbalance. Because of its inherent nonlinear characteristics, small line voltage unbalance may cause highly unbalanced line current, causing detrimental effects on power quality. This paper presents a theoretical basis on this ′unbalance amplification effect′ and derives an analytical model of line current characteristics under unbalanced line voltage condition for various modes of operation. The results provide a basic guideline for optimal design of a three-phase diode rectifier with capacitive filter that is most commonly used for interfacing various power conversion equipments to power lines.
전력전자학회 2001년도 Proceedings ICPE 01 2001 International Conference on Power Electronics
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pp.808-815
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2001
The three-phase diode rectifier with a capacitive filter is highly sensitive to line voltage unbalance, and may cause significantly unbalanced line currents even under slightly unbalanced voltage condition. This paper presents an analysis of this 'unbalance amplification' effect for an ideal rectifier circuit without ac-and dc-side inductors. The voltage unbalance is modeled by introducing a deviation voltage superimposed on balanced three-phase line voltages. With proper approximations, closed-form expressions for symmetrical components of the line current and current unbalance factor are derived in terms of the voltage unbalance factor, filter reactance, and load current. The validity of analytical predictions is confirmed by simulation.
커패시터 필터를 갖는 3 상 다이오드 정류회로는 입력전압의 불평형에 매우 민감한 특성을 가지고 있다. 이러한 정류회로는 그 동작의 비선형성으로 인해 작은 전압의 불평형에도 입력전류에는 큰 불평형이 나타날 수 있으며 이로 인해 전원품질에 악영향을 미친다. 본 논문에서는 이러한 불평형 증폭특성을 이론적으로 규명하고 불평형 정도에 따른 정류회로의 동작모드에 따라 재반 입력전류의 특성에 대한 모델을 도출하였다. 본 논문의 결과는 각종 전력변환 장치의 입력부로서 널리 사용되는 커패시터 필터형 3상 다이오드 정류회로를 최적 설계하는 데에 중요한 해석적 기초를 제공하고 있다.
Rectifiers are widely used in industrial applications. Although detailed models of rectifiers are usually used to evaluate their performance, they are complex and time-consuming. Therefore, the Average Value Model (AVM) has been introduced to meet the demand for a simple and accurate model. This type of rectifier modeling can be used to simplify the simulations of large systems. The AVM of diode rectifiers has been an area of interest for many electrical engineers. However, healthy diode rectifiers are only considered for average value modeling. By contrast, faults occur frequently on diodes, which eventually cause the diodes to open-circuit. Therefore, it is essential to model bridge rectifiers under this faulty condition. Indeed, conventional AVMs are not appropriate or accurate for faulty rectifiers. In addition, they are significantly different in modeling. In this paper, a novel application of the parametric average value of a three-phase line-commutated rectifier is proposed in which one diode of the rectifier is considered open-circuited. In order to evaluate the proposed AVM, it is compared with experimental and simulation results for the application of a brushless synchronous generator field. The results clearly demonstrate the accuracy of the proposed model.
본 연구에서는 VHDL로 설계한 CPLD 제어기를 이용하여 3상 다이오드 정류기 입력전류에 포함된 고조파성분을 저감시켰다. 3상 다이오드는 매 순간 3상중에서 가장 높은 장에서 가장 낮은 장으로 전류가 흐르게 되므로 나머지 한 장의 전류가 불연속적이 된다. 개발된 CPID 제어기는 다어오드로 도통되지 않는 상의 전류를 부가적으로 설치한 스위치를 통하여 흐르게 하여 전류가 연속으로 도통되게 한다. CPLD 제어기는 기존의 디지털 프로세서를 이용한 제어기에 비해 고속의 처리능력과 소형화획 장점 등을 가점을 확인하였다. 시뮬레이션과 실험결과로 제안된 제어기의 성능을 검증하였다.
The three-phase diode rectifier with capacitive Inter is highly sensitive to line voltage unbalance. Because of its inherent nonlinear characteristics small line voltage unbalance may cause highly unbalanced line current causing detrimental effects on power quality. This paper presents a theoretical basis on this 'unbalance amplification effect' and derives an analytical model of line current characteristics under unbalanced line voltage condition for various modes of operation. The results provide a basic and important guideline for optimal design of a three-phase diode rectifier with capacitive filter that is most commonly used for interfacing various power conversion equipments to power lines.
본 논문에서는 영상고조파 주입법을 사용하여 3상 다이오드 정류기의 입력전류를 개선하는 새로운 방식의 고조파 저감기술을 제안한다. 3고조파 주입을 근간으로 하는 본 방식은 다이오드 정류기의 상측과 하측의 전류를 독립적으로 제어하기 위하여 두 대의 단상 반파 인버터와 두 대의 단상 변압기로 구성되어져 있다. 이렇게 만들어진 영상전류는 zigzag 변압기에 의해서 다이오드 정류기의 상측과 하측으로 주입이 되어진다. 이 결과 3상 다이오드 정류기의 입력전류는 순수한 정현파 전류가 된다. 본 방식의 타당성을 1.5kVA 시작품의 실험을 통하여 입증하였다.
This paper proposes a improvement of switching converter's input wave form using VIENNA Rectifier(three-phase three-switch three-level PWM Rectifier). VIENNA Rectifier is based on the combination of a three-phase diode bridge and dc/dc boost converter. It can be available to get sinusoidal mains current, and low-blocking voltage stress on rower transistors. In addition, it can control output voltage.
A current controlled VSI-PWM rectifier and inverter with capacitor dc link is regarded as one of the most promising structures for three-phase to three-phase to three-phase power conversion. This type of converter normally requires twelve switches for a rectifier and inverter composed of self turn-off switch such as a bi-polar transistor or IGBT with an anti-parallel diode. In this paper, a new three-phase to three-phase converter for ac motor drives is proposed. The proposed converter employs only eight switches and has the capability of delivering sinusoidal input currents with unity power factor and bidirectional power flow. This paper describes the feasibility and the operational limitations of the proposed structure. A mathematical model of the system is derived using generalized modulation theory and experimental results for steady state and dynamic behavior are presented to verify the developed model.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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