矩阵式变频电路及变频器|矩阵变频器

矩阵式交---交变频器

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摘要：本文介绍了矩阵式变频电路及变频器的工作原理和调制策略，文中遵循理论和实际相结合的原则，对变频器的工作原理和调制策略作了详细的分析。

关键词：变频、工作原理、调制策略

引言：随着电力电子技术的发展，电力电子器件从20世纪60年代的SCR （晶闸管）发展到HVIGBT （耐高压绝缘栅双极型晶体管）。继VVVF 变频之后出现了矢量控制变频、直接转矩控制变频，其共同缺点是输入功率因数低，直流回路需要耐高压大容量的储能电容，再生能量不能回馈电网。矩阵式交—交变频能克服以上不足，近年来越来越受到人们的广泛关注。 矩阵式变频器是一种交-交直接变频器，由九个直接接于三相输入和输出之间的开关阵组成。矩阵变换器没有中间直流环节，输出由三个电平组成，谐波含量比较小; 其功率电路简单、紧凑，并可输出频率、幅值及相位可控的正弦负载电压; 矩阵变换器的输入功率因数可控，可在四象限工作。

一、拓扑结构的发展

矩阵变换器的电路拓扑形式在1976年由L.Gyllglli 提出。直到1979年，M.Venturini 和

A.Alesina[7]首先提出了由9个功率开关组成的矩阵式交—交变换器结构，并指出矩阵式变换器的输入功率因素角是可以任意调节的，但后来发现这种变换器存在固有极限，最大电压增益为0.866，并且与控制算法无关。由于矩阵式变换器的主回路采用9个双向开关，还存在着双向开关的实现与保护问题，其难点在于开关换流时，既不能有死区又不能有交叠，否则，任何一种情况都将导致开关管的损坏。为了实现安全换流，N.Burany 提出了一种四步换流策略，可实现半软开关换流。

……此处隐藏5709个字…… 乎是正弦波，即使在带载情况下，也是如此。当有再生发电时，电流能以180°转换并反馈到电网中，而且也是以正弦波方式。在再生制动方式的工作中，矩阵变频器不需要制动电阻或特殊的变换器。反馈回的电亦无需额外的设备(如变压器等) 进行处理。总之，传动能在四象限高效率地运行。另外一个吸引点就是矩阵变频器去掉了直流电容, 作为有一定寿命地铝电解电容, 交-直-交变频器就必须在一定年限更换电容, 如5~8年, 矩阵变频器就能长时间可靠工作。

参考文献：

[1]陆海慧, 陈伯时, 夏承光. 矩阵式交交变换器[J].电力电子技术,1997(1):105-108.。

[2]陈希有, 韦奇. 直接实现式矩阵变换器换流方法的改进[J].电气传动自动化,2002(2):11-14。

[3]陆海慧, 等. 矩阵式交-交变换器[J].电力电子技术,1997(2):105-107。

[4]庄心复. 交-交矩阵变换器的控制原理与实验研究[J].电力电子技术,1994,28(2):1-5。

[5]陈伯时, 等. 矩阵式交-交变换器及其控制[J].电力电子技术,1999(1):8-10。.

[6]王兆安, 刘进军. 电力电子技术［M ］. 北京：机械工业出版社,2009(5)。