Power-electronics-pulse-converters
パワーエレクトロニクス-パルスコンバーター
位相制御コンバーター
位相制御コンバーターは、ACエネルギーをDCエネルギーに変換します（ライン整流）。 つまり、固定周波数および固定電圧のAC電力を可変のDC電圧出力に変換する際に使用されます。 次のように表現されます
- 固定入力-電圧、周波数、AC電源
- 可変出力-DC電圧出力
コンバータに入力されるAC入力電圧は、通常、固定RMS（二乗平均平方根）および固定周波数です。 コンバータに位相制御サイリスタを含めることにより、可変DC出力電圧が得られます。 これは、サイリスタがトリガーされる位相角を変更することで可能になります。 その結果、負荷電流の脈動波形が得られます。
入力電源の半サイクルの間、サイリスタは順方向バイアスになり、十分なゲートパルス（トリガー）の印加によってオンに切り替わります。 サイリスタがオンに切り替わると、つまり、ωt=α点からωt=β点で電流が流れ始めます。 負荷電流がゼロに低下した瞬間、サイリスタはライン（自然）転流の結果としてオフになります。
自然転流を利用する多くの電力変換器があります。 これらには-
- AC-DCコンバーター
- ACからACコンバーター
- AC電圧コントローラー
- サイクロコンバーター
上記の電力変換器については、このチュートリアルの次の章で説明します。
2-パルスコンバーター
レベル2パルス幅変調（PWM）ジェネレーターとも呼ばれる2相パルスコンバーターは、キャリアベースのパルス幅変調コンバーター用のパルスを生成するために使用されます。 これは、レベル2のトポロジーを利用することにより行われます。 このブロックは、3種類のコンバータに存在するIGBTやFETなどの制御目的でスイッチングデバイスを制御します-
- 1アーム（単相ハーフブリッジ）
- 2アーム（単相フルブリッジ）
- 3アーム（三相ブリッジ）
2パルスコンバーターの基準入力信号は、搬送波と比較されます。 基準入力信号が搬送波よりも大きい場合、パルスは上位デバイスでは1、下位デバイスでは0になります。
単相フルブリッジ（2アーム）でデバイスを制御するには、ユニポーラまたはバイポーラのパルス幅変調を適用する必要があります。 ユニポーラ変調では、2つのアームのそれぞれが独立して制御されます。 2番目の基準入力信号は、初期基準点を180°シフトすることで内部的に生成されます
バイポーラPWMが適用される場合、2番目の単相フルブリッジの下部スイッチングデバイスの状態は、1番目の単相フルブリッジデバイスの上部スイッチに似ています。 ユニポーラ変調を使用すると、滑らかなAC波形が得られますが、バイポーラ変調では電圧変動が少なくなります。
3パルスコンバータ
3相3パルスコンバータを考えてみましょう。各サイリスタは、電源サイクルの3番目の期間中に導通モードになります。 サイリスタが伝導を開始する最も早い時間は、相電圧を基準にして30°です。
その動作は、3つのサイリスタと3つのダイオードを使用して説明されています。 サイリスタT1、T2、およびT3がダイオードD1、D2、およびD3に置き換えられると、相電圧u〜[.small]＃an＃〜、u〜[.small] #bnに対して30°の角度で導通が開始されます＃〜およびu〜[.small]＃cn＃〜 したがって、点弧角αは、それに対応する相電圧を基準にして最初に30°で測定されます。
電流はサイリスタを一方向にのみ流れることができます。これは、DC側からAC側に電力が流れるインバータモードの機能に似ています。 さらに、サイリスタの電圧は、点弧角を制御することにより制御されます。 これは、α= 0（整流器で可能）のときに達成されます。 したがって、3パルスコンバータは、インバータおよび整流器として機能します。
6パルスコンバーター
以下の図は、3相ソースに接続された6パルスブリッジ制御コンバーターを示しています。 このコンバーターでは、パルス数は位相の2倍、つまり p = 2m です。 同じコンバータ構成を使用すると、6パルスの2つのブリッジを組み合わせて、12以上のパルスコンバータを得ることができます。
整流が利用できない場合、特定の時間に2つのダイオードが導通します。 さらに、負荷全体で電圧降下を得るには、ブリッジの反対側の脚に2つのダイオードを配置する必要があります。 たとえば、ダイオード3と6を同時にオンにすることはできません。 したがって、DC負荷での電圧降下は、三相電源からのライン電圧VLの組み合わせです。
パルス数が多いほど、コンバータの利用率が高くなることに注意することが重要です。 さらに、パルス数が少ないほど、コンバーターの使用率は低くなります。
