矩阵式变换技术的发展综述.pdf

维普资讯 ●综● I 述 ·SURVEY LECTURE 矩阵式变换技术的发展综述 本文综述了矩阵式变换器的拓tl、结构和开关元件的发展，阐述了矩阵变换器的调制策略，提出了矩阵变换器的 最新进展与研究热点，展望了矩阵变换器的应用前景。 湖南省湘维有限公司 电仪厂 瞿自霞 湖南大学 电气与信息工程学院 李芝娟 余致廷 l 引言 (6)具有较强的可控性。 安全换流，N．Burany提出了～种四步换 随着 电力 电子技术的发展 ，电力 电 矩阵变换器的控制策略包括开关函 流策略 2，可实现半软开关换流。 子器件从2O世纪6O年代的SCR (晶闸管) 数 S的确定、实现和安全换流，开关函数 2．1拓扑结构 发展到HVIGBT (耐高压绝缘栅双极型晶 的确定方法有：直接变换法、空间矢量调 矩阵变换器最初提出时指的是M 相 体管)。继VVVF变频之后出现了矢量控 制法…和滞环电流跟踪法，目前空间矢量 输入变换到N相输出的一般化结构，因 制变频、直接转矩控制变频，其共同缺点 调制法研究的比较成熟 在换流方法的 此曾被称为通用变换器。根据M、N取值 是输入功率因数低，直流回路需要耐高 研究上有四步法I2J、三步法3J『f、两步法5J『’ 的不同及输入输出端电源性质的不同， 压大容量的储能电容，再生能量不能回馈 软开关换流 引【。 人们提出了许多拓扑结构 ： 电网。矩阵式交～交变频能克服以上不 (1)由三相交流变换到两组直流，或 足，近年来越来越受到人们的广泛关注。 2 拓扑结构的发展 者一组可变换极性的直流； 与传统的交一直 交变频器和交一 矩阵变换器的电路拓扑形式在 l976 (2)从三相交流变换到单相交流 ； 交变频器相 比，矩阵式变频器有如下几 年 由L．Gyllglli提出。直到1979年，M． (3)从单一直流变换到三相交流，也 方面的显著特点： Venturini和A．Mesina[首先提出了由9个 就是通常所说的逆变器； (1)输出电压幅值和频率可独立控 功率开关组成的矩阵式交～交变 制，输出频率可以高于、低于输入频率， 换器结构，并指出矩阵式变换器 理论上可以达到任意值 ； 的输入功率因素角是可以任意调 (2)在某些控制规律下，输入功率因 节的，但后来发现这种变换器存 数角能够灵活调节达到0．99以上，并可 在固有极限，最大电压增益为0． 自由调节，可超前，滞后或调至接近于单 866，并且与控制算法无关。由于 位功率因数角； 矩阵式变换器的主回路采用 9个 (3)采用四象限开关，可以实现能量 双向开关，还存在着双向开关的 双向流动； 实现与保护 问题 ，其难点在于开 (4)没有中间储能环节，结构紧凑， 关换流时，既不能有死区又不能 效率高； 有交叠，否则，任何一种情况都 (5)输入 电流波形好，无低次谐波； 将导致开关管的损坏 。为了实现 图1 交一交矩阵式变换器拓扑结构 圜THEWORLDOFNIVERTERS 维普资讯