[發明專利]三相模塊化隔離矩陣變換器拓撲結構

有效

• 申請號: 202010118758.0
• 申請日: 2020-02-26
• 公開（公告）號: CN111293893B
• 公開（公告）日: 2023-05-16
• 發明（設計）人: 岳舟
• 申請（專利權）人: 湖南人文科技學院
• 主分類號: H02M5/293
• 分類號: H02M5/293;H02J3/00
• 代理公司: 長沙軒榮專利代理有限公司 43235
• 代理人: 黃藝平

本發明提供了一種三相模塊化隔離矩陣變換器拓撲結構，包括：第一電壓源，所述第一電壓源的正極端與第一電容的第一端電連接，所述第一電壓源的負極端與所述第一電容的第二端電連接；第二電壓源，所述第二電壓源的正極端與第二電容的第一端電連接，所述第二電壓源的負極端與所述第二電容的第二端電連接；第三電壓源，所述第三電壓源的正極端與第三電容的第一端電連接，所述第三電壓源的負極端與所述第三電容的第二端電連接。本發明的三相模塊化隔離矩陣變換器拓撲結構，在實現電氣隔離的同時，還可以減小電力電子裝置的體積，降低成本，同時增加了電力電子裝置的隔離度、模塊性及靈活性，非常適合于牽引應用和空間受限的低壓或中壓未來配電網。

技術領域

本發明涉及電力變換裝置領域，特別涉及一種三相模塊化隔離矩陣變換器拓撲結構。

背景技術

1988年，Alesina和Venturini提出了第一個直接交流-交流(AC-AC)功率變換器，稱為矩陣轉換器(Matrix?Converter，MC)，在傳統的MC中，輸出端通過九個雙向開關直接連接到輸入端，避免了大的振蕩電容，從而提供了高功率密度和可靠性的單級解決方案，由此得到的拓撲結構特別適合于諸如集成電機驅動器的應用。

如果直接AC-AC變換器應用于牽引或互連低壓(LV)或中壓(MV)交流電網，則必須包括隔離級，以防止故障傳播，在傳統MC的基礎上增加工頻變壓器可以實現隔離，但代價是增加了電力變換裝置的體積和重量，在城市中心或交通系統，例如電力機車等，空間有限且價格昂貴，因此，必須研究基于中頻/高頻(中頻/高頻)變壓器的更緊湊解決方案。

嵌入隔離級以取代工頻變壓器的變換器通常被稱為固態變壓器(Solid?StateTransformer，SST)，Mc?Murray于1968年首次提出了這一概念，但直到現在，新的SST才被用于電網互聯和牽引應用，然而，SST技術仍然是一個發展中的領域，事實上，與工頻變壓器相比，它們的占地面積較小，但同時伴隨著更高的復雜性以及更低的可靠性，SST可以應用于未來的配電網和新的牽引系統，但必須指出的是，沒有能量儲存的SST，例如基于傳統MC的SST，由于缺乏解耦元件，在不平衡電網條件下的可控性降低。

發明內容

本發明提供了一種三相模塊化隔離矩陣變換器拓撲結構，其目的是為了解決傳統的電力電子裝置體積大、成本高、模塊性不高的問題。

為了達到上述目的，本發明的實施例提供了一種三相模塊化隔離矩陣變換器拓撲結構，包括：

第一電壓源，所述第一電壓源的正極端與第一電容的第一端電連接，所述第一電壓源的負極端與所述第一電容的第二端電連接；

第二電壓源，所述第二電壓源的正極端與第二電容的第一端電連接，所述第二電壓源的負極端與所述第二電容的第二端電連接；

第三電壓源，所述第三電壓源的正極端與第三電容的第一端電連接，所述第三電壓源的負極端與所述第三電容的第二端電連接；

單元模塊，所述單元模塊設置有三組，所述單元模塊的第一端與所述第一電容的第一端電連接，所述單元模塊的第二端與所述第一電容的第二端電連接，所述單元模塊的第三端與所述第二電容的第一端電連接，所述單元模塊的第四端與所述第二電容的第二端電連接，所述單元模塊的第五端與所述第三電容的第一端電連接，所述單元模塊的第六端與所述第三電容的第二端電連接。

其中，每組所述單元模塊包括：

第一單元，所述第一單元的第一端與所述第一電容的第一端電連接，所述第一單元的第二端與所述第一電容的第二端電連接；

第二單元，所述第二單元的第一端與所述第二電容的第一端電連接，所述第二單元的第二端與所述第二電容的第二端電連接，所述第二單元的第三端與所述第一單元的第三端電連接；