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