Jednofazowy prostownik wielokomórkowy z sinusoidalnym prądem źródła

Abstract

The multicell converters family and their topologies derive from the flying capacitor converters (capacitors clamped). Converters of this type are made from recurrent, identical modules (cells). The number of input voltage levels depend on the number of cells in the converter. A single cell of a two-leg AC/DC convertes consists of four switches with anti-parallel diodes and two capacitors. The input voltage uin of the three-cell converter has an ac component of $3f_{c}$ frequency ($f_{c}$ - single cell switching frequency). However, when $uc_{n} \neq (Nu_{CF})/3$ ($U_{CF}$- output capacitors voltage, $n$- number of cell), an additional component of $f_{c}$ frequency occurs in the output voltage. Existence of the unbalance component makes $f_{c}$ frequency current flow trough the balancing circuit $i_{b}$ and the cells' capacitors. In the PhD thesis the problems of a proper selection of the balancing circuit parameters, selection of the output and the internal capacitors parameter, influence of the converter to the AC source (power factor), influence of the voltage collapse to the voltage of the capacitors and FPGA-based modelling of the converter were discussed. This PhD dissertation presents the practical result of realization the multicell AC/DC converter with FPGA control. Przekształtniki wielokomórkowe wywodzą się z rodziny przekształtników z poziomowaniem napięcia przy pomocy kondensatorów. Przekształtnik tego rodzaju wykonany jest z identycznych, powtarzalnych modułów (komórek). Liczba poziomów napięcia wejściowego zależy od liczby zainstalowanych w przekształtniku modułów. Pojedyncza komórka (moduł) wykonany jest z czterech łączników z wpiętymi przeciwrównolegle diodami oraz dwóch kondensatorów. Częstotliwość składowej zmiennej, przekształtnika trój komórkowego, napięcia wejściowego jest równa $3f_{c}$ ($f_{c}$ - częstotliwość impulsowania pojedynczej komórki). Jeśli napięcia kondensatorów wewnętrznych różnią się od $uc_{n} \neq (Nu_{CF})/3$ w napięciu pojawia się składowa o częstotliwości $f_{c}$ Pojawienie się tej składowej wykorzystywane jest do wymuszenia przepływu przez kondensatory prądu balansującego doprowadzającego do poprawnego rozkładu napięć na kondensatorach. W rozprawie doktorskiej omówiono problem: poprawnego doboru parametrów układu balansującego, doboru pojemności kondensatorów wewnętrznych oraz wyjściowych przekształtnika, oddziaływanie urządzenia na linie zasilającą (współczynnik mocy), wpływ nagłych zmian napięcia zasilającego (zapadu napięcia) na napięcia na kondensatorach, modelowania przekształtnika energoelektronicznego w układzie FPGA. W pracy przedstawiono także wyniki zarejestrowane w zrealizowanym stanowisku laboratoryjnym.