專利名稱：可控能量補(bǔ)充的單向矩陣變換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可控能量補(bǔ)充的單向矩陣變換器及其控制方法。
背景技術(shù)：
矩陣變換器在變壓變頻領(lǐng)域有著舉足輕重的地位。矩陣變換器無中間直流儲能環(huán) 節(jié)，降低了開發(fā)成本。具有能量雙向流動的特點(diǎn)，可以矯正網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)，電壓頻率可調(diào)等 優(yōu)點(diǎn)。但在現(xiàn)有的矩陣變換器中，輸出電壓幅值受到輸入電壓值的限制，只能處于輸入 電壓值包絡(luò)線的范圍之內(nèi)，需通過開關(guān)矩陣轉(zhuǎn)換的升壓環(huán)節(jié)以達(dá)到所期望的高電壓輸出值。而對于單相單相變壓變頻的情況，由于單一輸入電壓換向時輸入電壓很小， 幾乎為零，所以無法通過簡單的開關(guān)轉(zhuǎn)換滿足輸出電壓的幅值要求，造成能量缺失，使得輸 出波形嚴(yán)重畸變。如

圖1所示，輸出波形每間隔一段時間就出現(xiàn)一次“內(nèi)凹”，其出現(xiàn)的頻率 與輸入電壓過零頻率相同，即在每個輸入電壓周期中，出現(xiàn)2次畸變。
發(fā)明內(nèi)容為了解決上述波形畸變的問題，本發(fā)明采用能量補(bǔ)償策略，在單向矩陣變換器同 電源間加入一能量補(bǔ)充電路，在沒到換向點(diǎn)時，將一部分輸入能量存儲在儲能電容中，當(dāng)換 向點(diǎn)時，控制電路將儲能電感中存儲的能量釋放出來，對輸出的能量進(jìn)行補(bǔ)償，減少畸變影 響(基本原理)。這樣就能保證輸出波形可以滿足要求。同時，利用高頻時儲能元器件儲能 量少的特點(diǎn)，降低了元件的容量，從而減少器件體積，提高了裝置的功率密度。本發(fā)明技術(shù)方案如下可控能量補(bǔ)充的單向矩陣變換器，包括交流電源、雙向開關(guān)矩陣和負(fù)載，交流電源 的輸出端同雙向開關(guān)矩陣輸入端相連，雙向開關(guān)矩陣輸出端同負(fù)載相連，形成回路，其特征 在于，交流電源輸出端還連接一可控能量補(bǔ)充電路，該可控能量補(bǔ)充電路輸出端同雙向開 關(guān)矩陣輸入端相連，所述可控能量補(bǔ)充電路由三個低速單向控制開關(guān)、、S02, Stl3、兩個二極 管D^D2和能量吸放電容C1組成，Stl2依次同DpD2W1串聯(lián)形成回路，Stll并聯(lián)于D2兩端，Stl2、 D1間引出端A作為可控能量補(bǔ)充電路輸入端一端，DpD2間引出端in作為可控能量補(bǔ)充電 路輸出端一端，S02^c1間引出端同Stl3 —端相連，S03另一端作為可控能量補(bǔ)充電路輸入端的 另一端和輸出端的另一端。進(jìn)一步，交流電源輸出端和雙向開關(guān)矩陣間連接了多個所述可控能量補(bǔ)充電路， 所述多個可控能量補(bǔ)充電路之間輸入端與輸出端相連。進(jìn)一步，交流電源輸出端同可控能量補(bǔ)充電路間連接一橋式變流電路。上述單向矩陣變換器的控制方法，通過控制模塊對可控能量補(bǔ)充電路和雙向開關(guān) 矩陣中的開關(guān)進(jìn)行調(diào)制，實(shí)現(xiàn)方式如下①在可控能量補(bǔ)充電路輸入端檢測電壓信號由A點(diǎn)采樣獲取，并根據(jù)包絡(luò)線判斷電容充放電狀態(tài)，確定可控能量補(bǔ)充電路由三個低速單向控制開關(guān)、、S02, S03的狀態(tài)
權(quán)利要求可控能量補(bǔ)充的單向矩陣變換器，包括交流電源、雙向開關(guān)矩陣和負(fù)載，交流電源的輸出端同雙向開關(guān)矩陣輸入端相連，雙向開關(guān)矩陣輸出端同負(fù)載相連，形成回路，其特征在于，交流電源輸出端還連接一可控能量補(bǔ)充電路，該可控能量補(bǔ)充電路輸出端同雙向開關(guān)矩陣輸入端相連，所述可控能量補(bǔ)充電路由三個低速單向控制開關(guān)S01、S02、S03、兩個二極管D1、D2和能量吸放電容C1組成，S02依次同D1、D2、C1串聯(lián)形成回路，S01并聯(lián)于D2兩端，S02、D1間引出端A作為可控能量補(bǔ)充電路輸入端一端，D1、D2間引出端in作為可控能量補(bǔ)充電路輸出端一端，S02、C1間引出端同S03一端相連，S03另一端作為可控能量補(bǔ)充電路輸入端的另一端和輸出端的另一端。
2.如權(quán)利要求1所述的單向矩陣變換器，其特征在于，交流電源輸出端和雙向開關(guān)矩 陣間連接了多個所述可控能量補(bǔ)充電路，所述多個可控能量補(bǔ)充電路之間輸入端與輸出端 相連。
3.如權(quán)利要求1所述的單向矩陣變換器，其特征在于，交流電源輸出端同可控能量補(bǔ) 充電路間連接一橋式變流電路。
專利摘要本實(shí)用新型采用能量補(bǔ)償策略，在單向矩陣變換器同電源間加入一能量補(bǔ)充電路，在沒到換向點(diǎn)時，將一部分輸入能量存儲在儲能電容中，當(dāng)換向點(diǎn)時，控制電路將儲能電感中存儲的能量釋放出來，對輸出的能量進(jìn)行補(bǔ)償，減少畸變影響(基本原理)。這樣就能保證輸出波形可以滿足要求。同時，利用高頻時儲能元器件儲能量少的特點(diǎn)，降低了元件的容量，從而減少器件體積，提高了裝置的功率密度。
文檔編號H02M5/44GK201699595SQ201020239380
公開日2011年1月5日 申請日期2010年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月25日
發(fā)明者萬衡, 陳慶安, 陳文博 申請人:華東理工大學(xué)