间接矩阵变换器的研究

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1、第36卷第2期2015年4月电力与能源189间接矩阵变换器的研究潘海龙，黄勇，杨军明，张微(国网江西省电力公司宜春供电分公司，宜春336000)摘要：矩阵变换器(MC)作为一种新型绿色环保变换器，越来越引起人们的注意。介绍了现有间接矩阵变换器的拓扑结构及基本工作原理，针对现有的拓扑结构进行了总结并分析了不同结构的优缺点；同时还介绍了间接矩阵变换器的各种换流技术及优缺点，最后根据现有的优缺点对间接矩阵变换器的研究方向进行了展望。关键词：间接矩阵变换器；拓扑结构；换流技术作者简介：潘海龙(1984)，男，硕士，工程师，研究方向为新型变换器和电力系统继

2、电保护等。中图分类号：TM46文献标志码：A文章编号：2095—1256(2015)02—0189—04ResearchReviewofIndirectMatrixConverterPANHai—long，HUANGYong，YANGJun—ming，ZHANGWei(StateGridYichunPowerSupplyCompany，Yichun336000，China)Abstract：Asagreenconverter，matrixconverter(MC)hasattractedmoreandmoreattention．Thispaper

3、in—troducesthetopologystructureandbasicworkingmechanismofthecurrentindirectmatrixconverter．Thenitsummarizestheadvantagesanddisadvantagesofthepresentindirectmatrixconvertersintermsoftheirtopolo—gYstructureandcommutationtechnique．Finally，itsuggeststheprospectiveresearchdirectio

4、nofindirectma—trixconverter．Keywords：indirectmatrixconverter；topologystructure；commutationtechnique矩阵变换器(MC)是一种先进拓扑结构的功为四步换流、两步换流、智能换流以及零电流换流率变换器，具有拓扑结构简单、无中问储能环节、等主要种类。最后根据这些关键技术的分类与优对电网谐波污染小、输入电流和输出电压正弦、输缺点，为IMC的进一步研究提供参考方向。入功率因数可以为1并且可调节、输出电压幅值l主回路拓扑结构和频率可调、能量可以双向流动等优良特性。间

5、接矩阵变换器(IMC)不仅具有这些优点，而且由为了简化IMC的结构，减少开关器件的数于克服了常规矩阵变换器(CMC)控制策略复杂、量，降低装置的功率损耗和控制难度，研究人员近开关数量多等缺点，使其成为目前颇具发展潜力年来提出了一些新型的电路拓扑。对现有IMC的一种新型矩阵变换器。IMC的关键技术主要的分类如图1所示。包括主回路拓扑结构、安全换流技术等。许多文献对IMC的关键技术进行研究[1]：文献[1—2]介绍了双级矩阵变换器(TSMC)、稀疏矩阵变换器(SMC)、12开关矩阵变换器(VSMC)以及超稀疏图1I圈接矩阵变换器分类图矩阵变换器(US

6、MC)等拓扑结构；文献[3]介绍了1．1双级矩阵变换器(TSMC)零电流换流技术；文献[4]介绍了四步换流、两步TSMC也称为间接矩阵变换器(IMC)，其拓换流以及智能换流技术。扑结构如图2所示，包括由双向开关组成的脉宽本文首先概括各种IMC的拓扑结构及基本调制(PwM)整流器和由单向开关组成的PWM工作原理，对IMC现有的换流方法等关键技术进逆变器。行总结，并分析各种方法的优缺点。根据对各种这种结构虽然所用的电力电子器件数量与普方法优缺点的分析，将现有文献中的换流方法分通矩阵式变换器相同，但其拓扑结构存在一个可19O潘海龙，等：间接矩阵变换器的

7、研究构，包括1个IGBT与4个功率二极管。VSMC的工作原理与运行性能与TSMC基本相同，也为普通三相一三相矩阵式变换器的一种衍生拓扑电路。1．4超稀疏矩阵变换器(USMC)USMC是TSMC的一种衍生拓扑结构]。USMC为9开关矩阵变换器，拓扑结构如图5所示。与TSMC相比，逆变侧电路基本相同，而整图2-／’SMC拓扑结构流侧电路中将可关断器件的数量由12个减小为调制的直流环节，且省去了直流电容和电感，其调3个。虽然数量降到了最小值，但是仍可以保证制策略和换流方法与普通三相一三相矩阵式变换较高的输入输出波形质量。USMC的能量单相器相比更为简单

8、，但输入和输出性能与普通三流通，而且输入输出的电压电流的最大功率因数相一三相矩阵式变换器相比无明显差别。角被限制在±／6。1．2稀疏矩阵