矩阵变换器的换流

矩阵变换器的换流孙冰冰矩阵变换器拓扑结构广义上的矩阵变换器是由N相输入、M相输出的一般化结构，根据N、M的不同，一般的矩阵变换器发展演化出多种拓扑结构。••矩阵变换器的结构矩阵变换器的原理矩阵变换器的原理•矩阵变换器是具有新型拓扑结构的通用变换器，到目前还没有应用于工业生产的一个重要原因是：变换器的换流问题。•矩阵变换器的换流方式：器件换流。•矩阵变换器的换流有两个主要的制约条件：输入端不能短路、输出端不能开路。换流问题的提出矩阵变换器的换流技术•在矩阵变换器电路中，由于没有电流的自然续流通路，而且要保证换流控制遵守：输入侧电路没有短路和输出侧电路没有断路的原则，使得开关器件之间的换流比普通电力电子装置要困难的多。•目前主要的换流方法有：死区换流、重叠换流、四步半软换流、两步换流和辅助谐振换流。矩阵变换器的换流•换流方法大体上可以分为：电流型换流策略和电压型换流策略。•1、电流型换流法需要准确地判断输出电流方向，采用霍尔元件检测输出电流时，在小电流情况下输出电流方向很难判断。•2、电压型换流法需要准确地判断输入各相电压之间的相对关系，当两相电压比较接近时，必须采取适当的措施解决换流问题。矩阵变换器的矩阵变换器电流换流法-四步换流法电流换流法-四步换流电流换流法-四步换流矩阵变换器的四步换流矩阵变换器的四步换流电流换流法电流型正反组切换半自然两步换流法电流型三步换流法及一步换流法电压换流法电压型换流法-两步换流法电压型换流法-两步换流法电压型换流法-两步换流法一步换流方法•一步换流是在（检测输出电流极性）四步换流和（检测输入电压极性）两步换流综合基础上产生的，根据输出电流极性和输入线电压极性即可以形成换流规则，换流只需一步即可完成，但是换流仍然限制在一个三相-单相矩阵变换器中完成。电压型换流法-两步换流法电压换流法电压型换流法-三步换流法电压型换流法-三步换流法与换流有关的问题•1、每步换流时间的确定。•2、扇区跨接问题。•3、上位初始状态的确定。•4、相移问题。•5、同步问题。矩阵变换器突出优点：•1、相比于传统的变换器，它的最大特点是没有中间的直流环节，效率高，但是它的开关是由两个单向开关组成。•2、碳化硅材料构成的开关器件可正常工作于高温，而普通的电容将无法承受这种高温。•3、无中间直流环节，结构紧凑，体积小，效率高，便于实现模块化。•4、无需较大的滤波电容，动态响应快。•5、能够实现能量双向流动，便于电动机实现四象限运行。•6、控制自由度大，输出电压幅值和频率范围连续可调。•7、输入功率因数可控，带任何负载时都能够使功率因数为1.•8、输出电压和输入电流的低次谐波含量较少。矩阵变换器一些技术问题•1、电压传输比偏低。•2、实时运算量大。•3、环流次数多。•4、无功功率与有功功率的传输和回馈，有待于实际和理论的进一步突破。•5、矩阵变换器在性价比较低。矩阵变换器的应用前景•1、应用于转速较低的传动系统。•2、作为电源产品。•3、用于高压大功率变换。•4、用于功率因数校正。矩阵变换器的发展展望•1、矩阵变换器的集成化与模块化。•2、新的控制理论。•3、矩阵变换器的抗干扰能力。•4、软开关技术在换流过程中的应用以及矩阵变换器输入侧滤波器的优化设计。•5、矩阵变换器在无功补偿与功率因数校正领域中的应用研究。