[發明專利]一種三相-單相矩陣變換器

無效

• 申請號: 201210004058.4
• 申請日: 2012-01-09
• 公開（公告）號: CN102570848A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 張文彬;葛紅娟;徐媛媛;李后春;閆凱;許柏宏
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: H02M5/42
• 分類號: H02M5/42
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 許方

技術領域

本發明涉及一種三相-單相矩陣變換器，屬于電力電子變換器的技術領域。

背景技術

三相-單相變頻電源有交-交型和交-直-交型兩種拓撲結構。而目前所有的交-交型三相-單相矩陣變換器拓撲(橋式拓撲、零式拓撲)都無法實現功率因素校正(PFC)，尤其是在輸出單相電源頻率較低時，網側的低次諧波含量大大增加，造成了很大的無功損耗，因此變換器工作效率很低；而對于交-直-交型變換器，雖然可以實現PFC，但必須要在直流母線上連接大容量電解電容來實現前后兩級變換器的功率解耦，降低了變換器的穩定性、功率密度和使用壽命。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對上述背景技術的不足，提供了一種三相-單相矩陣變換器。

本發明為解決上述技術問題采用如下技術方案：

一種三相-單相矩陣變換器包括：三相濾波電感、開關矩陣、補償電容、濾波器、檢測電路、控制器、隔離驅動電路；其中：

所述開關矩陣包括三個開關組：第一開關組、第二開關組、第三開關組；所述第一開關組、第二開關組、第三開關組分別包括三相雙向開關，在每個開關組中，每相雙向開關的一端分別與其他兩個開關組中相對應的那相雙向開關的一端連接，形成三個連接點；

所述三相濾波電感的一端分別與三相交流輸入源連接，三相濾波電感的另一端分別與所述三個連接點連接；

所述補償電容的兩極分別與第二開關組中每相雙向開關的另一端、第三開關組中每相雙相開關的另一端連接；

所述濾波器包括：濾波電容、濾波電感；其中：所述濾波電容的一極、第一開關組中每相雙向開關的另一端分別與濾波電感的一端連接，濾波電容的另一極極與第二開關組中每相雙向開關的另一端連接，濾波電感的另一端與濾波電容的負極構成三相-單相矩陣變換器的輸出端；

所述檢測電路的輸入端分別與三相-單相矩陣變換器的交流側和直流側連接，檢測電路的輸出端與控制器的輸入端連接；

所述控制器的輸出端與隔離驅動電路的輸入端連接，隔離驅動電路的輸出端與開關矩陣中開關管的門極連接。

所述三相-單相矩陣變換器中，每個開關組中的每相雙向開關均由兩個反向串聯的IBGT管組成。

本發明采用上述技術方案，具有以下有益效果：省去了交-直-交型變換器中直流母線上大容量電解電容，提高了變換器的穩定性、功率密度和使用壽命，于此同時也克服了現有三相-單相矩陣變換器輸入電流不對稱、諧波含量大等缺點。

附圖說明

圖1為三相-單相矩陣變換器的電路圖。

圖2為三相-單相矩陣變換器主功率電路示意圖。

圖3為三相-單相矩陣變換器等效的交-直-交型結構圖。

圖4(a)是不同輸出功率下補償電容容值與其需承受最高電壓的曲線圖。

圖4(b)是不同輸出頻率下補償電容值與其需承受最高電壓的曲線圖。

圖5為虛擬逆變器調制信號控制框圖。

圖中標號說明：u_a、u_b、u_c為三相交流輸入源，L_rea、L_reb、L_rec為三相濾波電感，R_rea、R_reb、R_rec為三相線路的電阻和三相濾波電感的寄生電阻，C_c為補償電容，C_o為濾波電容、L_o為濾波電感，R_L為輸出負載，S_ar、S_br、S_cr為第一開關組，S_as、S_bs、S_cs為第二開關組，S_at、S_bt、S_ct為第三開關組，S_ap、S_bp、S_cp、S_an、S_bn、S_cn為虛擬整流器中的開關，S_pr、S_ps、S_pt、S_nr、S_ns、S_nt為虛擬逆變器中的開關。

具體實施方式

下面結合附圖對發明的技術方案進行詳細說明：