VIENNA Rectifier - Grundfunktion und Vergleich hochfrequent getakteter ein- und zweistufiger Dreiphasen-Pulsgleichrichtersysteme mit sinusförmiger Stromaufnahme

摘要

In der vorliegenden Arbeit wird der „VIENNA Rectifier 1", ein 1994 an der TU Wien entwickeltes neues dreiphasiges Pulsgleichrichtersystem vorgestellt. Die Schaltung weist gegenüber alternativen Gleichrichterkonzepten signifikante Vorteile, wie z. B. sinusförmigen Verlauf der Eingangsströme, asymmetrisch belastbare, geregelte Ausgangsteilspannungen, hohen Wirkungsgrad ( > 97%), hohe Leistungsdichte bzw. geringes Gesamtvolumen, geringe Herstellungskosten, erhöhte Betriebssicherheit und geringe Funkstöremission auf. Das System wird in Europa und den USA bereits mehrfach industriell genutzt und international an Universitäten, z. B. auch in Kanada, Japan, China und Australien, intensiv untersucht. Im zweiten Teil der Arbeit wird der VIENNA Rectifier 1 mit nachgeschalteter DC/DC-Stufe zur hochfrequenten Potentialtrennung mit zwei Weiterentwicklungen, VIENNA Rectifier 2 und VIENNA Rectifier 3, für die Realisierung des Eingangsteils einer unterbrechungsfreien Stromversorgung hinsichtlich Wirkungsgrad, Realisierungskosten und Bauvolumen verglichen.%In this paper a three-phase PFC PWM rectifier system with low effects on the mains (VIENNA Rectifier 1) which has been developed at the Technical University Vienna in 1994 is described. As compared to conventional rectifier systems the VIENNA Rectifier 1 shows significant advantages such as unity power factor, sinusoidal input current shape (fundamental ohmic mains behavior), controlled output voltage, high efficiency (typically 97%), low costs, high power density and/or low volume, high reliability, and significantly reduced conducted common-mode noise emission. Research is done on this system in companies and universities, e.g. in Europe, U.S.A., Canada, Japan, China and Australia. Furthermore, the paper presents a comparison of a two-stage converter system, which is formed by connecting the VIENNA Rectifier 1 to a DC/DC converter with high frequency isolation (e. g. for applications in uninterruptible power supply systems) and two further develope-ments of the Technical University Vienna which feature single-stage power conversion, i.e. VIENNA Rectifier 2 and VIENNA Rectifier 3.