rectificador de Viena

El rectificador de Viena es un rectificador de modulación por ancho de pulso de CA trifásico , inventado en 1993 por Johann W. Kolar en la TU Wien , una universidad pública de investigación en Viena, Austria. ^{[ 1 ] [ 2 ]}

El rectificador de Viena ofrece las siguientes características:

• Rectificador PWM trifásico de tres niveles y tres interruptores con voltaje de salida controlado ^{[ 3 ]}
• Entrada de tres cables, sin conexión a neutro.
• Comportamiento óhmico de la red eléctrica ^{[ 4 ]}
• Sistema de refuerzo (corriente de entrada continua)
• Flujo de potencia unidireccional ^{[ 5 ]}
• Alta densidad de potencia
• Emisiones de interferencia electromagnética (EMI) de modo común conducidas bajas
• Control simple para estabilizar el potencial del punto neutro ^{[ 6 ]}
• Baja complejidad, bajo esfuerzo de realización ^{[ 5 ]}
• Bajas pérdidas de conmutación ^{[ 7 ]}
• Comportamiento fiable (que garantiza un comportamiento óhmico de la red) bajo tensiones de red muy desequilibradas y en caso de fallo de la red ^{[ 8 ].}

El rectificador de Viena es un rectificador de modulación por ancho de pulso (PWM) trifásico, unidireccional , de tres interruptores y tres niveles . Puede considerarse como un puente de diodos trifásico con un convertidor elevador integrado . ^{[ 9 ]}

El rectificador de Viena resulta útil en cualquier aplicación donde se utilicen convertidores de seis interruptores para obtener una corriente de red sinusoidal y una tensión de salida controlada, cuando no se dispone de realimentación de energía de la carga a la red. En la práctica, el uso del rectificador de Viena es ventajoso cuando el espacio es limitado y justifica el coste adicional del hardware. Entre estas aplicaciones se incluyen:

• Fuentes de alimentación para telecomunicaciones.
• Sistemas de alimentación ininterrumpida .
• Etapas de entrada de los sistemas convertidores de accionamiento de CA.

 La figura 2 muestra las vistas superior e inferior de un rectificador Vienna de 10 kW refrigerado por aire (PWM de 400 kHz ), con corriente de entrada sinusoidal y tensión de salida controlada. Sus dimensiones son 250 mm x 120 mm x 40 mm, lo que resulta en una densidad de potencia de 8,5 kW/dm³ ^. El peso total del convertidor es de 2,1 kg ^{[ 10 ].}   

La figura 3 muestra el comportamiento del sistema, calculado mediante el simulador de circuitos de electrónica de potencia. ^{[ 11 ]} Entre el punto medio de la tensión de salida (0) y el punto medio de la red (M) aparece la tensión de modo común u0M, como es característico en los sistemas convertidores trifásicos.

Es posible controlar de forma independiente la forma de la corriente de entrada en cada rama del puente de diodos insertando un interruptor bidireccional en el nodo, como se muestra en la Figura 3. El interruptor Ta controla la corriente controlando la magnetización del inductor . Cuando el interruptor bidireccional está activado, se aplica la tensión de entrada al inductor y la corriente en este aumenta linealmente. Al desactivar el interruptor, la tensión en el inductor se invierte y la corriente fluye a través de los diodos de libre circulación Da+ y Da-, disminuyendo linealmente. Al controlar el tiempo de activación del interruptor, la topología permite controlar la corriente en fase con la tensión de red, presentando un comportamiento de carga resistiva ( capacidad de corrección del factor de potencia ).

Para generar una entrada de potencia sinusoidal que esté en fase con el voltaje. ${\displaystyle {\underline {i}}_{D}=G\star {\underline {u}}_{C}\approx G\star {\underline {u}}_{1}}$ El vector espacial de voltaje promedio durante un período de pulso debe satisfacer: ${\displaystyle {\underline {u}}_{D}\star ={\underline {u}}-j\omega _{1}L_{1}{\underline {1}}_{D}}$ Para altas frecuencias de conmutación o bajas inductancias requerimos (${\displaystyle L1}$)${\displaystyle {\underline {u}}_{D}\star \approx {\underline {u}}_{1}}$Los vectores espaciales de voltaje disponibles necesarios para el voltaje de entrada están definidos por los estados de conmutación.${\displaystyle (sa,sb,sc)}$y la dirección de las corrientes de fase. Por ejemplo, para${\displaystyle iDa>0,iDb,iDc<0}$, es decir, para el rango de fase${\displaystyle \phi _{1}=-30^{\circ }...+30^{\circ }}$de época(${\displaystyle \phi _{1}}$) la fase del vector espacial de corriente de entrada es${\displaystyle i_{D}\approx i_{1}}$). La Fig. 4 muestra los estados de conducción del sistema, y ​​a partir de esto obtenemos los vectores espaciales de entrada que se muestran en la Fig. 5 ^{[ 12 ].}

• rectificador de Varsovia