《電力電子技術(shù)》課件-6.3矩陣式變換器的應(yīng)用

電力電子技術(shù)

6.3矩陣式變換器的應(yīng)用矩陣式變換器是近年出現(xiàn)的一種新穎的變頻電路，是直接變頻電路，采用的開關(guān)器件是全控型，控制方式是斬波控制。三相輸入電壓為ua、ub和uc；三相輸出電壓為uu、uv和uw。9個開關(guān)器件組成3×3矩陣，因此該電路被稱為矩陣式變頻電路(MatrixConverter—MC)或矩陣變換器。圖中每個開關(guān)都是矩陣中的一個元素，采用雙向可控開關(guān)，右圖給出了應(yīng)用較多的一種開關(guān)單元。

6.3矩陣式變換器的應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)：1.輸出電壓為正弦波；2.輸出頻率不受電網(wǎng)頻率的限制；3.輸入電流也可控制為正弦波且和電壓同相；4.功率因數(shù)為1，也可控制為需要的功率因數(shù)；5.能量可雙向流動，適用于交流電動機(jī)的四象限運(yùn)行；6.不通過中間直流環(huán)節(jié)而直接實(shí)現(xiàn)變頻，效率較高。

6.3矩陣式變換器的應(yīng)用矩陣式變頻電路的基本工作原理(1)單相輸入對單相交流電壓us進(jìn)行斬波控制，即進(jìn)行PWM控制時，輸出電壓uo為其中，Tc為開關(guān)周期，ton為一個開關(guān)周期內(nèi)開關(guān)導(dǎo)通時間，σ為占空比。不同的開關(guān)周期中采用不同的σ，可得到與us頻率和波形都不同的uo。由于單相交流us波形為正弦波，可利用的輸入電壓部分只有右圖單相電壓陰影部分，因此uo將受到很大的局限，無法得到所需輸出波形。

6.3矩陣式變換器的應(yīng)用(2)利用三相相電壓把輸入改為三相，就可利用右圖所示的三相相電壓包絡(luò)線中所有的陰影部分；理論上所構(gòu)造的uo的頻率可不受限制；但如uo必須為正弦波，則其最大幅值僅為輸入相電壓ua幅值的0.5倍。

6.3矩陣式變換器的應(yīng)用(3)利用三相線電壓用下圖中第一行和第二行的6個開關(guān)共同作用來構(gòu)造輸出線電壓uuv；可利用右圖中6個線電壓包絡(luò)線中所有的陰影部分；當(dāng)uuv必須為正弦波時，最大幅值就可達(dá)到輸入線電壓幅值的0.866倍；正弦波輸出條件下矩陣式變頻電路理論上可獲得最大的輸出輸入電壓比。

6.3矩陣式變換器的應(yīng)用以相電壓輸出方式為例分析矩陣式交交變頻電路的控制利用對開關(guān)S11、S12和S13的控制構(gòu)造輸出電壓uu；為防止輸入電源短路，任何時刻只能有一個開關(guān)接通；負(fù)載一般是阻感負(fù)載，負(fù)載電流具有電流源性質(zhì)，為使負(fù)載不開路，任一時刻必須有一個開關(guān)接通；u相輸出電壓uu和各相輸入電壓的關(guān)系為式中σ11、σ12和σ13——一個開關(guān)周期內(nèi)開關(guān)S11、S12、S13的導(dǎo)通占空比；

6.3矩陣式變換器的應(yīng)用可縮