Análisis y supresión del mecanismo de oscilación de voltaje del diodo rectificador en convertidores PSFB de alta potencia IPOS
Autores: Sun, Fei; Chen, Jun; Lin, Xinchun; Liao, Dongchu
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Análisis y supresión del mecanismo de oscilación de voltaje del diodo rectificador en convertidores PSFB de alta potencia IPOS
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Oscilaciones parasitarias
Voltaje del diodo rectificador
Convertidores PSFB
Inductor de filtro
Configuración IPOS
Control entrelazado
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 62
Citaciones: Sin citaciones
Las oscilaciones parasitarias en el voltaje del diodo rectificador de los convertidores de puente completo con desplazamiento de fase (PSFB) limitan su aplicación en situaciones de alta tensión y alta potencia. El método de análisis convencional para las oscilaciones parasitarias en el voltaje del diodo rectificador en los convertidores PSFB trata al inductor del filtro como una fuente de corriente constante y no considera el impacto de los cambios en la corriente del inductor del filtro en la oscilación parasitaria del diodo rectificador. En consecuencia, este enfoque no se aplica al analizar las oscilaciones parasitarias del voltaje del diodo rectificador en convertidores PSFB de alta potencia que emplean una configuración de entrada en paralelo y salida en serie (IPOS) con control entrelazado. Este artículo de investigación introduce un innovador modelo de circuito equivalente para analizar las oscilaciones parasitarias del voltaje del diodo rectificador en convertidores PSFB de alta potencia IPOS. El modelo tiene en cuenta la influencia mutua de las oscilaciones del voltaje del diodo rectificador entre submódulos bajo control entrelazado, considerando la influencia de los cambios en la corriente del inductor del filtro en la oscilación parasitaria del diodo rectificador. Basándonos en el modelo de circuito, explicamos el mecanismo de múltiples oscilaciones del voltaje del diodo rectificador y la razón de la alta amplitud de la primera oscilación. En consecuencia, se analiza la interacción de las oscilaciones del voltaje del diodo rectificador en convertidores PSFB de alta potencia de k módulos IPOS bajo control entrelazado. Para mitigar los efectos adversos de la oscilación parasitaria del voltaje del diodo rectificador, se adopta una estrategia de amortiguación que implica la conexión de un circuito de resistor capacitor diodo (RCD) en paralelo después del puente rectificador, considerando la estructura del convertidor PSFB de alta potencia IPOS. El estudio proporciona un análisis detallado del mecanismo de funcionamiento del circuito al incorporar el circuito amortiguador RCD y establece la relación entre la capacitancia del amortiguador, la resistencia y el voltaje de pico. Además, se presenta un método de diseño para los capacitores de amortiguación y los resistores de descarga en los circuitos amortiguadores. Finalmente, se prueba un prototipo de 100 kW para verificar el mecanismo de oscilación del voltaje del diodo rectificador del convertidor PSFB de alta potencia IPOS y la racionalidad del método de diseño del capacitor de amortiguación y el resistor de descarga bajo el enfoque de control entrelazado.
Descripción
Las oscilaciones parasitarias en el voltaje del diodo rectificador de los convertidores de puente completo con desplazamiento de fase (PSFB) limitan su aplicación en situaciones de alta tensión y alta potencia. El método de análisis convencional para las oscilaciones parasitarias en el voltaje del diodo rectificador en los convertidores PSFB trata al inductor del filtro como una fuente de corriente constante y no considera el impacto de los cambios en la corriente del inductor del filtro en la oscilación parasitaria del diodo rectificador. En consecuencia, este enfoque no se aplica al analizar las oscilaciones parasitarias del voltaje del diodo rectificador en convertidores PSFB de alta potencia que emplean una configuración de entrada en paralelo y salida en serie (IPOS) con control entrelazado. Este artículo de investigación introduce un innovador modelo de circuito equivalente para analizar las oscilaciones parasitarias del voltaje del diodo rectificador en convertidores PSFB de alta potencia IPOS. El modelo tiene en cuenta la influencia mutua de las oscilaciones del voltaje del diodo rectificador entre submódulos bajo control entrelazado, considerando la influencia de los cambios en la corriente del inductor del filtro en la oscilación parasitaria del diodo rectificador. Basándonos en el modelo de circuito, explicamos el mecanismo de múltiples oscilaciones del voltaje del diodo rectificador y la razón de la alta amplitud de la primera oscilación. En consecuencia, se analiza la interacción de las oscilaciones del voltaje del diodo rectificador en convertidores PSFB de alta potencia de k módulos IPOS bajo control entrelazado. Para mitigar los efectos adversos de la oscilación parasitaria del voltaje del diodo rectificador, se adopta una estrategia de amortiguación que implica la conexión de un circuito de resistor capacitor diodo (RCD) en paralelo después del puente rectificador, considerando la estructura del convertidor PSFB de alta potencia IPOS. El estudio proporciona un análisis detallado del mecanismo de funcionamiento del circuito al incorporar el circuito amortiguador RCD y establece la relación entre la capacitancia del amortiguador, la resistencia y el voltaje de pico. Además, se presenta un método de diseño para los capacitores de amortiguación y los resistores de descarga en los circuitos amortiguadores. Finalmente, se prueba un prototipo de 100 kW para verificar el mecanismo de oscilación del voltaje del diodo rectificador del convertidor PSFB de alta potencia IPOS y la racionalidad del método de diseño del capacitor de amortiguación y el resistor de descarga bajo el enfoque de control entrelazado.