專利名稱：一種混合雙級矩陣變換拓?fù)溲b置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種混合雙級矩陣變換拓?fù)溲b置技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型涉及矩陣變換技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種混合雙級矩陣變換拓?fù)溲b置。
背景技術(shù)：
[0002]隨著電力電子技術(shù)的迅速發(fā)展以及各種高性能電力電子元器件的出現(xiàn)，電力矩陣變換正朝著AC-DC、DC-DC, DC-AC, AC-AC等多元化方向發(fā)展，它們已廣泛應(yīng)用于電機(jī)驅(qū)動、變頻調(diào)速、不間斷電源以及能量回饋控制等方面。[0003]在實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中，傳統(tǒng)的交一直一交變化器，至少存在節(jié)能效果差和能源利用率低等缺陷。發(fā)明內(nèi)容[0004]本實(shí)用新型的目的在于，針對上述問題，提出一種混合雙級矩陣變換拓?fù)溲b置，以實(shí)現(xiàn)節(jié)能效果好和能源利用率高的優(yōu)點(diǎn)。[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是:一種混合雙級矩陣變換拓?fù)溲b置，包括依次連接在三相交流電源與三相電機(jī)之間的輸入濾波器、整流級和升壓逆變級。[0006]進(jìn)一步地，所述輸入濾波器，包括依次連接在三相交流電源與整流級之間的第一至三電感LI至L3，以及第一連接端分別與第一至三電感LI至L3靠近整流級的一端連接、另一端均相連的第一至三電容Cl至C3。[0007]進(jìn)一步地，所述整流級，包括上下對稱設(shè)置的第一整流模塊和第二整流模塊，所述第一至三電感LI至L3遠(yuǎn)離三相電源的一端分別連接至第一整流模塊和第二整流模塊之間的相應(yīng)公共端；所述第一整流模塊遠(yuǎn)離公共端的一端和第二整流模塊遠(yuǎn)離公共端的一端，分別與升壓逆變級的第一連接端和第二連接端連接。[0008]進(jìn)一步地，所述第一整流模塊，包括與三相交流電源對應(yīng)設(shè)置的第一至三整流支路，第一至三整流支路遠(yuǎn)離第二整流模塊的一端相連、且與升壓逆變級連接；[0009]每個(gè)整流支路，包括對稱設(shè)置、且發(fā)射極依次連接的兩組整流元件；[0010]每組整流元件包括一個(gè)MOS管和一個(gè)二極管，該MOS管的柵極為控制端、漏極與該二極管的陰極連接、源極與該二極管的陽極連接。[0011]進(jìn)一步地，所述升壓逆變級，包括上下連接的第一升壓逆變模塊和第二升壓逆變模塊，所述第一升壓逆變模塊和第二升壓逆變模塊之間的公共端連接至三相電機(jī)。[0012]進(jìn)一步地，所述第一升壓逆變模塊，包括與三相交流電源對應(yīng)設(shè)置的第一至三升壓逆變支路，第一至三升壓逆變支路遠(yuǎn)離第二升壓逆變模塊的一端相連、且與整流級連接；[0013]每個(gè)升壓逆變支路，包括一個(gè)電感、一個(gè)電容、一個(gè)MOS管和一個(gè)二極管；該皿)5管的柵極為控制端，漏極與該二極管的陰極連接、并經(jīng)該電容后與第二升壓逆變模塊遠(yuǎn)離第一升壓逆變模塊的一端連接，源極與該二極管的陽極連接、并經(jīng)該電感后與第一升壓逆變模塊遠(yuǎn)離第二升壓逆變模塊的一端連接；該二極管的陰極與該電容之間的公共端連接至三相電機(jī)的相應(yīng)端。[0014]進(jìn)一步地，所述第二升壓逆變模塊，包括與三相交流電源對應(yīng)設(shè)置的第四至六升壓逆變支路，第四至六升壓逆變支路遠(yuǎn)離第一升壓逆變模塊的一端相連、且與整流級連接；[0015]每個(gè)升壓逆變支路，包括一個(gè)三極管和一個(gè)二極管；該三極管的基極為控制端，集電極與該二極管的陰極連接、并與第一升壓逆變模塊中相應(yīng)升壓逆變支路中三極管的發(fā)射極連接，發(fā)射極與該二極管的陽極連接、并與第二整流模塊遠(yuǎn)離第一整流模塊的一端連接。[0016]本實(shí)用新型各實(shí)施例的混合雙級矩陣變換拓?fù)溲b置，由于包括依次連接在三相交流電源與三相電機(jī)之間的輸入濾波器、整流級和升壓逆變級；可以將逆變器改進(jìn)成升壓變換器，對三相交流電壓的包絡(luò)進(jìn)行轉(zhuǎn)換的結(jié)果是輸出電圧為最大輸入電壓的0.866倍；從而可以克服現(xiàn)有技術(shù)中節(jié)能效果差和能源利用率低的缺陷，以實(shí)現(xiàn)節(jié)能效果好和能源利用率高的優(yōu)點(diǎn)。[0017]本實(shí)用新型的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實(shí)施本實(shí)用新型而了解。[0018]下面通過附圖和實(shí)施例，對本實(shí)用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。


[0019]附圖用來提供對本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與本實(shí)用新型的實(shí)施例一起用于解釋本實(shí)用新型，并不構(gòu)成對本實(shí)用新型的限制。在附圖中:[0020]圖1為本實(shí)用新型混合雙級矩陣變換拓?fù)溲b置的工作原理示意圖。
具體實(shí)施方式
[0021]
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行說明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的優(yōu)選實(shí)施例僅用于說明和解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。[0022]根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例，提供了一種混合雙級矩陣變換拓?fù)溲b置。如圖1所示，本實(shí)施例的混合雙級矩陣變換拓?fù)溲b置，包括依次連接在三相交流電源與三相電機(jī)之間的輸入濾波器、整流級和升壓逆變級。[0023]上述輸入濾波器，包括依次連接在三相交流電源與整流級之間的第一至三電感LI至L3，以及第一連接端分別與第一至三電感LI至L3靠近整流級的一端連接、另一端均相連的第一至三電容Cl至C3。[0024]上述整流級，包括上下對稱設(shè)置的第一整流模塊和第二整流模塊，第一至三電感LI至L3遠(yuǎn)離三相電源的一端分別連接至第一整流模塊和第二整流模塊之間的相應(yīng)公共端；第一整流模塊遠(yuǎn)離公共端的一端和第二整流模塊遠(yuǎn)離公共端的一端，分別與升壓逆變級的第一連接端和第二連接端連接。第一整流模塊，包括與三相交流電源對應(yīng)設(shè)置的第一至三整流支路，第一至三整流支路遠(yuǎn)離第二整流模塊的一端相連、且與升壓逆變級連接；每個(gè)整流支路，包括對稱設(shè)置、且發(fā)射極依次連接的兩組整流元件；每組整流元件包括一個(gè)MOS管和一個(gè)二極管，該MOS管的柵極為控制端、漏極與該二極管的陰極連接、源極與該二極管的陽極連接。[0025]上述升壓逆變級，包括上下連接的第一升壓逆變模塊和第二升壓逆變模塊，第一升壓逆變模塊和第二升壓逆變模塊之間的公共端連接至三相電機(jī)。第一升壓逆變模塊，包括與三相交流電源對應(yīng)設(shè)置的第一至三升壓逆變支路，第一至三升壓逆變支路遠(yuǎn)離第二升壓逆變模塊的一端相連、且與整流級連接；每個(gè)升壓逆變支路，包括一個(gè)電感、一個(gè)電容、一個(gè)MOS管和一個(gè)二極管；該MOS管的柵極為控制端，漏極與該二極管的陰極連接、并經(jīng)該電容后與第二升壓逆變模塊遠(yuǎn)離第一升壓逆變模塊的一端連接，源極與該二極管的陽極連接、并經(jīng)該電感后與第一升壓逆變模塊遠(yuǎn)離第二升壓逆變模塊的一端連接；該二極管的陰極與該電容之間的公共端連接至三相電機(jī)的相應(yīng)端。第二升壓逆變模塊，包括與三相交流電源對應(yīng)設(shè)置的第四至六升壓逆變支路，第四至六升壓逆變支路遠(yuǎn)離第一升壓逆變模塊的一端相連、且與整流級連接；每個(gè)升壓逆變支路，包括一個(gè)三極管和一個(gè)二極管；該三極管的基極為控制端，集電極與該二極管的陰極連接、并與第一升壓逆變模塊中相應(yīng)升壓逆變支路中三極管的發(fā)射極連接，發(fā)射極與該二極管的陽極連接、并與第二整流模塊遠(yuǎn)離第一整流模塊的一端連接。[0026]上述實(shí)施例的混合雙級矩陣變換拓?fù)溲b置，將逆變器改進(jìn)成升壓變換器，對三相交流電壓的包絡(luò)進(jìn)行轉(zhuǎn)換的結(jié)果是輸出電圧為最大輸入電壓的0.866倍，即最大電壓傳輸比僅為0.866。[0027]上述實(shí)施例的混合雙級矩陣變換拓?fù)溲b置，與傳統(tǒng)交一直一交變化器相比，混合雙級矩陣變換拓?fù)溲b置的輸入輸出特性良好，功率因數(shù)可調(diào)且無需大的儲能元件，同時(shí)相對常規(guī)矩陣變換器，混合雙極矩陣變換器的換流策略更加安全可靠，箝位電路簡單且在特定的約束條件下，可進(jìn)一步減少電力電子器件數(shù)量，此外混合雙級矩陣變換拓?fù)溲b置在多驅(qū)動系統(tǒng)中還可實(shí)現(xiàn)逆變級共享同一個(gè)整流級。[0028]該混合雙級矩陣變換拓?fù)溲b置，是目前頗具發(fā)展?jié)摿Φ木仃囎儞Q撲方法，它具有輸入功率因數(shù)可調(diào)、輸出電壓可調(diào)、能量可雙向流動，換流較傳統(tǒng)的矩陣變換器(CMC)簡單等優(yōu)點(diǎn)?；旌想p級矩陣變換拓?fù)浞椒ㄊ窃赥SMC基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的矩陣變換器，它具有常規(guī)TSMC優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)又克服了其不足:可以較好地抑制輸入不平衡和提高電壓傳輸比。[0029]上述實(shí)施例的混合雙級矩陣變換拓?fù)溲b置，可使風(fēng)力機(jī)在一定的可變速度范圍內(nèi)運(yùn)行，具有風(fēng)能轉(zhuǎn)換效率高、能吸收陣風(fēng)能量可實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)和電力系統(tǒng)的柔性連接、“零沖擊”并網(wǎng)、運(yùn)行噪聲小等優(yōu)點(diǎn)，已成為國際現(xiàn)代風(fēng)力發(fā)電的主要發(fā)展方向之一。實(shí)現(xiàn)混合雙級矩陣變換拓?fù)溲b置的優(yōu)化方案是交流勵磁技術(shù)，而實(shí)現(xiàn)交流勵磁的關(guān)鍵在于開發(fā)出輸入、輸出特性好，無電力諧波，功率可混合雙級矩陣變換拓?fù)浞椒??；旌想p級矩陣變換拓?fù)溲b置是采用電力電子元器件按照一定拓?fù)錁?gòu)成的AC-AC、AC-DC, DC-DC, DC-AC,電力變換裝置，它是雙級矩陣變換拓?fù)浞椒ǖ暮诵?，而雙級矩陣變換拓?fù)浞椒ㄒ殉蔀殡姎鈧鲃又袑?shí)現(xiàn)自動化和電氣節(jié)能的主要技術(shù)手段，因此，大力發(fā)展雙級矩陣變換拓?fù)浞椒蓪?shí)現(xiàn)電氣節(jié)能和高效利用風(fēng)能等清潔能源。[0030]最后應(yīng)說明的是:以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本實(shí)用新型，盡管參照前述實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，其依然可以對前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換。凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種混合雙級矩陣變換拓?fù)溲b置，其特征在于，包括依次連接在三相交流電源與三相電機(jī)之間的輸入濾波器、整流級和升壓逆變級。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合雙級矩陣變換拓?fù)溲b置，其特征在于，所述輸入濾波器，包括依次連接在三相交流電源與整流級之間的第一至三電感LI至L3，以及第一連接端分別與第一至三電感LI至L3靠近整流級的一端連接、另一端均相連的第一至三電容Cl至C3。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的混合雙級矩陣變換拓?fù)溲b置，其特征在于，所述整流級，包括上下對稱設(shè)置的第一整流模塊和第二整流模塊，所述第一至三電感LI至L3遠(yuǎn)離三相電源的一端分別連接至第一整流模塊和第二整流模塊之間的相應(yīng)公共端；所述第一整流模塊遠(yuǎn)離公共端的一端和第二整流模塊遠(yuǎn)離公共端的一端，分別與升壓逆變級的第一連接端和第二連接端連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的混合雙級矩陣變換拓?fù)溲b置，其特征在于，所述第一整流模塊，包括與三相交流電源對應(yīng)設(shè)置的第一至三整流支路，第一至三整流支路遠(yuǎn)離第二整流模塊的一端相連、且與升壓逆變級連接； 每個(gè)整流支路，包括對稱設(shè)置、且發(fā)射極依次連接的兩組整流元件； 每組整流元件包括一個(gè)MOS管和一個(gè)二極管，該MOS管的柵極為控制端、漏極與該二極管的陰極連接、源極與該二極管的陽極連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的混合雙級矩陣變換拓?fù)溲b置，其特征在于，所述升壓逆變級，包括上下連接的第一升壓逆變模塊和第二升壓逆變模塊，所述第一升壓逆變模塊和第二升壓逆變模塊之間的公共端連接至三相電機(jī)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的混合雙級矩陣變換拓?fù)溲b置，其特征在于，所述第一升壓逆變模塊，包括與三相交流電源對應(yīng)設(shè)置的第一至三升壓逆變支路，第一至三升壓逆變支路遠(yuǎn)離第二升壓逆變模塊的一端相連、且與整流級連接； 每個(gè)升壓逆變支路，包括一個(gè)電感、一個(gè)電容、一個(gè)MOS管和一個(gè)二極管；該MOS管的柵極為控制端，漏極與該二極管的陰極連接、并經(jīng)該電容后與第二升壓逆變模塊遠(yuǎn)離第一升壓逆變模塊的一端連接，源極與該二極管的陽極連接、并經(jīng)該電感后與第一升壓逆變模塊遠(yuǎn)離第二升壓逆變模塊的一端連接；該二極管的陰極與該電容之間的公共端連接至三相電機(jī)的相應(yīng)端。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的混合雙級矩陣變換拓?fù)溲b置，其特征在于，所述第二升壓逆變模塊，包括與三相交流電源對應(yīng)設(shè)置的第四至六升壓逆變支路，第四至六升壓逆變支路遠(yuǎn)離第一升壓逆變模塊的一端相連、且與整流級連接； 每個(gè)升壓逆變支路，包括一個(gè)三極管和一個(gè)二極管；該三極管的基極為控制端，集電極與該二極管的陰極連接、并與第一升壓逆變模塊中相應(yīng)升壓逆變支路中三極管的發(fā)射極連接，發(fā)射極與該二極管的陽極連接、并與第二整流模塊遠(yuǎn)離第一整流模塊的一端連接。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種混合雙級矩陣變換拓?fù)溲b置，包括依次連接在三相交流電源與三相電機(jī)之間的輸入濾波器、整流級和升壓逆變級。本實(shí)用新型所述混合雙級矩陣變換拓?fù)溲b置，可以克服現(xiàn)有技術(shù)中節(jié)能效果差和能源利用率低等缺陷，以實(shí)現(xiàn)節(jié)能效果好和能源利用率高的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號H02M1/12GK202957756SQ20122069139
公開日2013年5月29日 申請日期2012年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月14日
發(fā)明者戴偉, 郭亮, 陳芳, 何艷榮, 李保鵬 申請人:新疆希望電子有限公司