Analisi e dimensionamento di un PFC trifase da 11 kW con topologia Vienna Rectifier = Analysis and design of a 11 kW three-phase Vienna Rectifier PFC

Le linee guida e gli standard sugli stress armonici causati dai convertitori di potenza sulla rete elettrica pubblica a bassa tensione stanno diventando sempre più stringenti negli ultimi anni. E’ dunque di particolare interesse la ricerca di convertitori AC/DC in grado di lavorare con una bassa influenza sulla rete elettrica: tali convertitori prendono il nome di PFC (Power Factor Corrector). I PFC sono particolarmente interessanti perché essi sono in grado di convertire la corrente alternata in corrente continua, garantendo comunque un assorbimento di corrente sinusoidale in fase con la tensione di rete, questo permette di minimizzare la potenza reattiva che transita sulla rete elettrica. La topologia investigata in questo lavoro è il convertitore Vienna Rectifier trifase, questo convertitore deriva dalla combinazione di un ponte di diodi trifase e un convertitore DC/DC di tipo boost. Il convertitore in esame è piuttosto interessante per le sue caratteristiche: controllabilità della tensione d’uscita, assorbimento di corrente sinusoidale dalla rete elettrica e ridotto stress per quanto riguarda le tensioni di blocco per i transistor di potenza. Tra le varie applicazioni per questo genere di circuito vi sono l’alimentazione di DC-link negli alimentatori per telecomunicazioni, la conversione di energia elettrica trifase in uscita dalle turbine eoliche nell’ambito dell’energia rinnovabile, lo stadio di potenza inserito negli OBC (On-Board Charger) trifase per la ricarica delle batterie per le auto elettriche nell’ambito automotive, ecc… L’obiettivo di questo lavoro è l’analisi e il dimensionamento di un Vienna Rectifier che possa emulare le specifiche di un OBC a 11 kW. E’ stata analizzata l’origine e l’evoluzione del convertitore, il comportamento stazionario, il controllo della tensione di uscita e il controllo della corrente assorbita dalla linea. Mediante simulazione è stato validato il comportamento del Vienna Rectifier e delle equazioni di progetto utilizzate durante il dimensionamento. Prendendo come riferimento una evaluation board per la dimostrazione del funzionamento di un Vienna Rectifier, è infine stato disegnato un layout di massima per la realizzazione di un PCB seguendo criteri e regole di progetto reali.