本發(fā)明涉及電力電子功率變換器拓?fù)浼罢{(diào)制領(lǐng)域，尤其是一種LC串聯(lián)諧振型三相高頻鏈矩陣式逆變器的SVPWM與電流型解結(jié)耦相結(jié)合的半周期激勵(lì)諧振調(diào)制方法。

背景技術(shù)：

逆變器是一種把直流電能轉(zhuǎn)換成交流電能的拓?fù)溲b置。高頻鏈逆變器采用高頻變壓器替代工頻變壓器克服了傳統(tǒng)變壓器體積大、噪聲大、成本高等缺點(diǎn)。高頻鏈矩陣式逆變器的變換過程有DC/HFAC/LFAC三種功率特征，其中，HFAC：高頻交流，LFAC：低頻交流。可知此類逆變器中出現(xiàn)了DC/AC即直流/交流逆變環(huán)節(jié)，該環(huán)節(jié)位于變壓器原邊，又出現(xiàn)了AC/AC即交流/交流變換環(huán)節(jié)，該環(huán)節(jié)也常稱為周波變換器或矩陣變換器環(huán)節(jié)，位于變壓器副邊。矩陣變換器與傳統(tǒng)變換器相比，沒有中間儲(chǔ)能環(huán)節(jié)，采用雙向開關(guān)，可以實(shí)現(xiàn)能量的雙向流動(dòng)，結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、效率高，且輸出電壓幅值和頻率可以獨(dú)立控制。

由于高頻變壓器漏感的存在，高頻鏈矩陣式逆變器換流時(shí)，在變壓器副邊矩陣變換器的功率管上產(chǎn)生較大的電壓過沖，因此變壓器副邊矩陣/周波變換器的安全換流一直是制約高頻鏈逆變器實(shí)現(xiàn)大范圍推廣的技術(shù)難點(diǎn)。目前主要有以下幾種安全換流策略：①通過加入有源箝位來抑制電壓過沖，可以實(shí)現(xiàn)軟開關(guān)，但引入的箝位電路增加了成本，增加的可控功率管也使控制更為復(fù)雜；②單極性和雙極性移相控制策略借助周波變換器的換流重疊實(shí)現(xiàn)了電感電流的自然換流，并且實(shí)現(xiàn)了功率管的ZVS，但存在換流重疊時(shí)間不易控制等問題；③在前級(jí)逆變器引入串聯(lián)諧振電路來實(shí)現(xiàn)功率管的軟換流，此時(shí)要求功率管切換發(fā)生在零電流時(shí)刻，且控制輸出能量需要判斷諧振電路諧振工作狀態(tài)，使得控制方式復(fù)雜。

然而，上述策略雖然能夠?qū)崿F(xiàn)安全換流，但造成逆變器的調(diào)制和控制更為復(fù)雜，導(dǎo)致系統(tǒng)可靠性降低以致影響了該類變換器的推廣使用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的在于提供一種功率變換等級(jí)少、調(diào)制簡(jiǎn)單的LC串聯(lián)諧振三相高頻鏈矩陣式逆變器的SVPWM與電流型解結(jié)耦相結(jié)合的串聯(lián)諧振調(diào)制方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，采用了以下技術(shù)方案：本發(fā)明所述逆變器拓?fù)溆扇珮騆C串聯(lián)諧振逆變器、高頻變壓器T、矩陣變換器、CL型濾波器依次連接構(gòu)成；

全橋LC串聯(lián)諧振逆變器由直流輸入電壓U_i、可控開關(guān)管S₁、可控開關(guān)管S₂、可控開關(guān)管S₃、可控開關(guān)管S₄、電感L_r、電容C_r組成；

矩陣變換器由可控開關(guān)管S_1a、可控開關(guān)管S_4b、可控開關(guān)管S_4a、可控開關(guān)管S_1b、可控開關(guān)管S_3a、可控開關(guān)管S_6b、可控開關(guān)管S_6a、可控開關(guān)管S_3b、可控開關(guān)管S_5a、可控開關(guān)管S_2b、可控開關(guān)管S_2a、可控開關(guān)管S_5b組成；

CL型濾波器由第一電感L_f1、第二電感L_f2、第三電感L_f3、第一電容C_f1、第二電容C_f2、第三電容C_f3、負(fù)載R₁、負(fù)載R₂、負(fù)載R₃組成；

直流輸入電壓U_i的正極分別與可控開關(guān)管S₁的集電極、可控開關(guān)管S₃的集電極相連，直流輸入電壓U_i的負(fù)極分別與可控開關(guān)管S₂的發(fā)射極、可控開關(guān)管S₄的發(fā)射極相連；

可控開關(guān)管S₁的發(fā)射極分別與電感L_r的一端、可控開關(guān)管S₂的集電極相連；可控開關(guān)管S₃的發(fā)射極分別與高頻變壓器T原邊一端、可控開關(guān)管S₄的集電極相連，電感L_r的另一端與電容C_r的一端連接，電容C_r的另一端與高頻變壓器T原邊的另一端相連；

高頻變壓器T副邊的一端分別與可控開關(guān)管S_1a的集電極、可控開關(guān)管S_3a的集電極、可控開關(guān)管S_5a的集電極相連，變壓器T副邊的另一端分別與可控開關(guān)管S_1b的集電極、可控開關(guān)管S_3b的集電極、可控開關(guān)管S_5b的集電極相連；可控開關(guān)管S_1a的發(fā)射極與可控開關(guān)管S_4b的發(fā)射極相連，可控開關(guān)管S_3a的發(fā)射極與可控開關(guān)管S_6b的發(fā)射極相連，可控開關(guān)管S_5a的發(fā)射極與可控開關(guān)管S_2b的發(fā)射極相連；可控開關(guān)管S_1b的發(fā)射極與可控開關(guān)管S_4a的發(fā)射極相連，可控開關(guān)管S_3b的發(fā)射極與可控開關(guān)管S_6a的發(fā)射極相連，可控開關(guān)管S_5b的發(fā)射極與可控開關(guān)管S_2a的發(fā)射極相連；

可控開關(guān)管S_4a的集電極與可控開關(guān)管S_4b的集電極相連后分別與第一電容C_f1一端、第一電感L_f1一端相連，第一電感L_f1另一端與負(fù)載R₁一端相連，負(fù)載R₁另一端分別與負(fù)載R₂、負(fù)載R₃相連；第一電容C_f1另一端分別與第二電容C_f2、第三電容C_f3相連；

可控開關(guān)管S_6a的集電極與可控開關(guān)管S_6b的集電極相連后分別與第二電容C_f2、第二電感L_f2一端相連，第二電感L_f2另一端與負(fù)載R₂一端相連，負(fù)載R₂另一端分別與負(fù)載R₁、負(fù)載R₃相連；第二電容C_f2另一端分別與第一電容C_f1、第三電容C_f3相連；

可控開關(guān)管S_2a的集電極與可控開關(guān)管S_2b的集電極相連后分別與第三電容C_f3、第三電感L_f3一端相連，第三電感L_f3另一端與負(fù)載R₃一端相連，負(fù)載R₃另一端分別與負(fù)載R₁、負(fù)載R₂相連；第三電容C_f3另一端分別與第一電容C_f1、第二電容C_f2相連。

本發(fā)明所述LC串聯(lián)諧振三相高頻鏈矩陣式逆變器拓?fù)涞募?lì)調(diào)制方法，全橋LC串聯(lián)諧振逆變器采用一定占空比的PWM控制，所述可控開關(guān)管S₁、可控開關(guān)管S₄組成的橋臂和可控開關(guān)管S₂、可控開關(guān)管S₃組成的橋臂交替導(dǎo)通，使電路處于半激勵(lì)諧振狀態(tài)，即在未達(dá)到諧振半周期時(shí)關(guān)斷可控開關(guān)管S₁、可控開關(guān)管S₂、可控開關(guān)管S₃、可控開關(guān)管S₄，結(jié)束電路激勵(lì)諧振工作狀態(tài)；變壓器輸出面積一定且諧振電流周期性回歸為零；變壓器后級(jí)的矩陣變換器等效為兩組普通的電流型逆變器進(jìn)行解結(jié)耦控制，依據(jù)電流型解結(jié)耦邏輯調(diào)制電路對(duì)可控開關(guān)管S_1a～可控開關(guān)管S_6a、可控開關(guān)管S_1b～可控開關(guān)管S_6b進(jìn)行控制，將變壓器T輸出的高頻諧振電流轉(zhuǎn)換低頻脈動(dòng)電流。

進(jìn)一步的，全橋LC串聯(lián)諧振逆變器在諧振半周期內(nèi)可控開關(guān)管S導(dǎo)通占空比一定，可控開關(guān)管S關(guān)斷后其激勵(lì)諧振工作狀態(tài)結(jié)束，諧振電流迅速回歸為零，此時(shí)變壓器后級(jí)矩陣變化器進(jìn)行正負(fù)組開關(guān)管的切換。

進(jìn)一步的，變壓器T后級(jí)的矩陣變換器采用電流型解結(jié)耦控制，將矩陣變換器開關(guān)管分解成正負(fù)兩組，即可控開關(guān)管S_1a～S_6a和可控開關(guān)管S_1b～S_6b，正組開關(guān)管工作時(shí)負(fù)組開關(guān)管全部關(guān)斷，而負(fù)組開關(guān)管工作時(shí)正組全部關(guān)斷，后級(jí)矩陣變換器可以等效成兩組普通電流型逆變器。

進(jìn)一步的，在矢量計(jì)算過程中，矢量作用時(shí)間與三相輸入電流的瞬時(shí)值成正比，通過給定的三相指令輸入電流的瞬時(shí)值就可以直接確定相應(yīng)的矢量作用時(shí)間。

工作過程大致如下：

變壓器前級(jí)高頻逆變器引入LC串聯(lián)諧振槽，采用一定占空比的PWM控制方法，使諧振槽工作于半激勵(lì)諧振狀態(tài)。變壓器后級(jí)的矩陣變換器采用新型SVPWM與電流型解結(jié)耦相結(jié)合的調(diào)制方法，將變壓器輸出的高頻交流電流轉(zhuǎn)換成工頻電流。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：LC諧振槽的應(yīng)用使變壓器原邊的功率管零電流開通，而且變壓器原副邊的電壓無尖峰，變壓器副邊開關(guān)管的開通是在變壓器原邊電流為零期間，這樣減少了因打斷副邊漏感電流而引起電壓過沖的時(shí)刻，使得開關(guān)的損耗降低，提高了電路可靠性和效率。

附圖說明

圖1為本發(fā)明逆變器電路拓?fù)鋱D。

圖2為本發(fā)明方法的系統(tǒng)原理框圖。

圖3為新型SVPWM與電流型解結(jié)耦相結(jié)合的半激勵(lì)諧振調(diào)制方法工作原理波形圖。

圖4為諧振槽電路的諧振狀態(tài)等效工作示意圖。

圖5為變壓器副邊矩陣變換器在電流型解結(jié)耦原理圖。

圖6為三相高頻逆變器的新型SVPWM與電流型解結(jié)耦相結(jié)合的半激勵(lì)諧振邏輯處理電路圖。

圖7為本發(fā)明方法控制下的LC串聯(lián)諧振型三相高頻鏈矩陣式逆變器一個(gè)高頻周期內(nèi)的模態(tài)電路圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明：

本發(fā)明所述LC串聯(lián)諧振三相高頻鏈矩陣式逆變器拓?fù)溆扇珮騆C串聯(lián)諧振逆變器、高頻變壓器T、矩陣變換器、CL型濾波器依次連接構(gòu)成；變壓器前級(jí)高頻逆變電路引入LC串聯(lián)諧振槽，輸出變?yōu)橛呻娏髦鲗?dǎo)，直流輸入電壓U_i轉(zhuǎn)換為諧振電流i_p，由高頻變壓器耦合輸出到變壓器副邊，經(jīng)變壓器后級(jí)矩陣變換器調(diào)制，由濾波器濾波輸出低頻正弦電壓U_o。

全橋LC串聯(lián)諧振逆變器由直流輸入電壓U_i、可控開關(guān)管S₁、可控開關(guān)管S₂、可控開關(guān)管S₃、可控開關(guān)管S₄、電感L_r、電容C_r組成；矩陣變換器由可控開關(guān)管S_P1、可控開關(guān)管S_P2、可控開關(guān)管S_P3、可控開關(guān)管S_P4、可控開關(guān)管S_N1、可控開關(guān)管S_N2、可控開關(guān)管S_N3、可控開關(guān)管S_N4組成；CL型濾波器由第一電感L_f1、第二電感L_f2、第三電感L_f3、第一電容C_f1、第二電容C_f2、第三電容C_f3、負(fù)載R₁、負(fù)載R₂、負(fù)載R₃組成；

如圖1所示，直流輸入電壓U_i的正極分別與可控開關(guān)管S₁的集電極、可控開關(guān)管S₃的集電極相連，直流輸入電壓U_i的負(fù)極分別與可控開關(guān)管S₂的發(fā)射極、可控開關(guān)管S₄的發(fā)射極相連；

可控開關(guān)管S₁的發(fā)射極分別與電感L_r的一端、可控開關(guān)管S₂的集電極相連；可控開關(guān)管S₃的發(fā)射極分別與高頻變壓器T原邊一端、可控開關(guān)管S₄的集電極相連，電感L_r的另一端與電容C_r的一端連接，電容C_r的另一端與高頻變壓器T原邊的另一端相連；

高頻變壓器T副邊的一端分別與可控開關(guān)管S_1a的集電極、可控開關(guān)管S_3a的集電極、可控開關(guān)管S_5a的集電極相連，變壓器T副邊的另一端分別與可控開關(guān)管S_1b的集電極、可控開關(guān)管S_3b的集電極、可控開關(guān)管S_5b的集電極相連；可控開關(guān)管S_1a的發(fā)射極與可控開關(guān)管S_4b的發(fā)射極相連，可控開關(guān)管S_3a的發(fā)射極與可控開關(guān)管S_6b的發(fā)射極相連，可控開關(guān)管S_5a的發(fā)射極與可控開關(guān)管S_2b的發(fā)射極相連；可控開關(guān)管S_1b的發(fā)射極與可控開關(guān)管S_4a的發(fā)射極相連，可控開關(guān)管S_3b的發(fā)射極與可控開關(guān)管S_6a的發(fā)射極相連，可控開關(guān)管S_5b的發(fā)射極與可控開關(guān)管S_2a的發(fā)射極相連；

可控開關(guān)管S_4a的集電極與可控開關(guān)管S_4b的集電極相連后分別與第一電容C_f1一端、第一電感L_f1一端相連，第一電感L_f1另一端與負(fù)載R₁一端相連，負(fù)載R₁另一端分別與負(fù)載R₂、負(fù)載R₃相連；第一電容C_f1另一端分別與第二電容C_f2、第三電容C_f3相連；

可控開關(guān)管S_6a的集電極與可控開關(guān)管S_6b的集電極相連后分別與第二電容C_f2、第二電感L_f2一端相連，第二電感L_f2另一端與負(fù)載R₂一端相連，負(fù)載R₂另一端分別與負(fù)載R₁、負(fù)載R₃相連；第二電容C_f2另一端分別與第一電容C_f1、第三電容C_f3相連；

可控開關(guān)管S_2a的集電極與可控開關(guān)管S_2b的集電極相連后分別與第三電容C_f3、第三電感L_f3一端相連，第三電感L_f3另一端與負(fù)載R₃一端相連，負(fù)載R₃另一端分別與負(fù)載R₁、負(fù)載R₂相連；第三電容C_f3另一端分別與第一電容C_f1、第二電容C_f2相連。

如圖2所示，本發(fā)明調(diào)制方法如下：

全橋LC串聯(lián)諧振逆變器采用一定占空比的PWM控制，所述可控開關(guān)管S₁、可控開關(guān)管S₄組成的橋臂和可控開關(guān)管S₂、可控開關(guān)管S₃組成的橋臂交替導(dǎo)通，使電路處于半激勵(lì)諧振狀態(tài)，即在未達(dá)到諧振半周期時(shí)關(guān)斷可控開關(guān)管S₁、可控開關(guān)管S₂、可控開關(guān)管S₃、可控開關(guān)管S₄，結(jié)束電路激勵(lì)諧振工作狀態(tài)；變壓器輸出面積一定且諧振電流周期性回歸為零；變壓器后級(jí)的矩陣變換器等效為兩組普通的電流型逆變器進(jìn)行解結(jié)耦控制，依據(jù)電流型解結(jié)耦邏輯調(diào)制電路對(duì)可控開關(guān)管S_1a～可控開關(guān)管S_6a、可控開關(guān)管S_1b～可控開關(guān)管S_6b進(jìn)行控制，將變壓器T輸出的高頻諧振電流轉(zhuǎn)換低頻脈動(dòng)電流。

圖2中包括PWM及SVPWM信息發(fā)生環(huán)節(jié)、SVPWM與電流型解結(jié)耦相結(jié)合的半周期激勵(lì)諧振調(diào)制邏輯處理電路、及被控對(duì)象LC串聯(lián)諧振三相高頻鏈矩陣式逆變器，其中PWM及SVPWM信息發(fā)生環(huán)節(jié)產(chǎn)生一對(duì)互補(bǔ)的PWM信號(hào)和六路SPWM信號(hào)，并交由SVPWM與電流型解結(jié)耦相結(jié)合的半激勵(lì)諧振調(diào)制邏輯電路進(jìn)行信號(hào)處理，所得驅(qū)動(dòng)信號(hào)可將變壓器后級(jí)矩陣變換器調(diào)制成兩個(gè)普通的電流型逆變器進(jìn)行解結(jié)耦控制，而控制變壓器前級(jí)LC串聯(lián)諧振逆變器的信號(hào)與PWM信號(hào)同頻不同占空比，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)DC/AC變換，在變壓器零電流輸出期間進(jìn)行矩陣變換器開關(guān)管的切換，實(shí)現(xiàn)了零電流開關(guān)。

本發(fā)明所述的半周期激勵(lì)諧振是指變壓器前級(jí)高頻逆變器開關(guān)管的導(dǎo)通時(shí)間為L(zhǎng)C串聯(lián)諧振的半個(gè)周期，開關(guān)管關(guān)斷后諧振電流依靠開關(guān)管的反并聯(lián)二極管續(xù)流，迅速結(jié)束激勵(lì)諧振狀態(tài)，前級(jí)諧振電路諧振電流迅速歸零。對(duì)于本發(fā)明所述的電流型解結(jié)耦，包含“解耦”和“結(jié)耦”兩部分工作。其一，解耦工作是針對(duì)電路特征和物理連接的分析，分解變壓器輸出交流電流為直流脈動(dòng)電流，分解雙向可控開關(guān)電路為單向可控開關(guān)電路，故可將周波變換器解耦成正負(fù)兩組普通的電流型逆變器。其二，結(jié)耦工作則側(cè)重于邏輯變換和控制實(shí)現(xiàn)，其核心控制思路為：正組逆變器工作時(shí)負(fù)組逆變器的功率管全部處于關(guān)斷狀態(tài)，同理，負(fù)組逆變器工作時(shí)正組逆變器的功率管全部關(guān)斷，根據(jù)變壓器輸出電流極性和輸出端三相工頻正弦調(diào)制信號(hào)的極性選擇開關(guān)管導(dǎo)通。

圖3為新型SVPWM與電流型解結(jié)耦相結(jié)合的半周期激勵(lì)諧振調(diào)制方法工作原理波形圖。圖中U_p、U_n分別是變壓器原副邊電壓，i_r是變壓器原邊諧振電流，S₁、S₄和S₂、S₃為變壓器前級(jí)高頻逆變器功率管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，V₁、V₂為與載波頻率相同的互補(bǔ)高頻方波信號(hào)，S_1a～S_6a、S_1b～S_6b為變壓器后級(jí)矩陣式變換器功率管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。由圖3可以看出，變壓器原邊高頻逆變器開關(guān)管S₁、S₄和S₂、S₃是在諧振半周期內(nèi)導(dǎo)通的，開關(guān)管關(guān)斷后電路激勵(lì)諧振狀態(tài)結(jié)束，諧振槽中的諧振電流迅速下降到零，結(jié)束向負(fù)載側(cè)的能量傳遞，所以稱為半周期激勵(lì)諧振調(diào)制。在任意時(shí)刻，為了避免換流時(shí)濾波電容短路，變壓器后級(jí)矩陣變換器的雙向開關(guān)管不可以同時(shí)開通與關(guān)斷，需要分時(shí)驅(qū)動(dòng)，即每只雙向開關(guān)管都只有一只開關(guān)管開通，另一只相當(dāng)于二極管，開關(guān)切換存在死區(qū)時(shí)間。

圖4為諧振槽電路的諧振狀態(tài)等效工作示意圖。其中U_i為直流輸入電壓，U_Cf/n為輸出濾波電容電壓等效到變壓器原邊的電壓值，n為變壓器變比，U_r為諧振網(wǎng)絡(luò)兩端電壓，i_r為諧振電流。在該調(diào)制方式下諧振電路可分為激勵(lì)諧振和反饋諧振兩種狀態(tài)，當(dāng)開關(guān)管S₁、S₄或S₂、S₃導(dǎo)通時(shí)，電路處于激勵(lì)諧振狀態(tài)，直流輸入電壓U_i作為電壓激勵(lì)源，與等效電壓U_Cf/n相減作用于諧振網(wǎng)絡(luò)，諧振網(wǎng)絡(luò)兩端電壓U_r和諧振電流i_r保持同相位，能量由直流電壓經(jīng)諧振網(wǎng)絡(luò)向輸出側(cè)傳遞；當(dāng)開關(guān)管全部關(guān)斷后，電路處于回饋諧振狀態(tài)，直流輸入電壓U_i與等效電壓U_Cf/n相加反向作用于諧振網(wǎng)絡(luò)，使諧振電流迅速下降，諧振網(wǎng)絡(luò)兩端電壓U_r和諧振電流i_r保持180度反相，能量由諧振網(wǎng)絡(luò)向直流電壓和輸出側(cè)傳遞，諧振電流迅速減小。

圖5為變壓器后級(jí)矩陣變換器的電路解耦原理圖。該調(diào)制方法使矩陣變換器等效分解成兩個(gè)普通的電流型逆變器。當(dāng)變壓器輸入電流為正時(shí)，正組逆變器的S_1a、S_2a、S_3a、S_4a、S_5a、S_6a導(dǎo)通，負(fù)組逆變器S_1b、S_2b、S_3b、S_4b、S_5b、S_6b處于關(guān)斷狀態(tài)；變壓器輸入電流信號(hào)為負(fù)時(shí)，負(fù)組逆變器S_1b、S_2b、S_3b、S_4b、S_5b、S_6b導(dǎo)通，正組逆變器的S_1a、S_2a、S_3a、S_4a、S_5a、S_6a處于關(guān)斷狀態(tài)。

圖6為該LC串聯(lián)諧振型三相高頻鏈矩陣式逆變器的SVPWM與電流型解結(jié)耦相結(jié)合的半周期激勵(lì)諧振邏輯處理電路。V₁、V₂是與載波同頻的信號(hào)，V₁取反便得到了V₂，經(jīng)過電壓矢量調(diào)制輸出的的六路信號(hào)分別是SPWM1、SPWM2、SPWM3、SPWM4、SPWM5、SPWM6，將SPWM1與V₁進(jìn)行邏輯與運(yùn)算得到S_1a，SPWM3與V₁進(jìn)行邏輯與運(yùn)算得到S_3a，SPWM5與V₁進(jìn)行邏輯與運(yùn)算得到S_5a，SPWM4與V₂進(jìn)行邏輯與運(yùn)算得到S_4b，SPWM6與V₂進(jìn)行邏輯與運(yùn)算得到S_6b，SPWM2與V₂進(jìn)行邏輯與運(yùn)算得到S_2b，SPWM4與V₁進(jìn)行邏輯與運(yùn)算得到S_4a，SPWM6與V₁進(jìn)行邏輯與運(yùn)算得到S_6a，SPWM2與V₁進(jìn)行邏輯與運(yùn)算得到S_2a，SPWM1與V₂進(jìn)行邏輯與運(yùn)算得到S_1b，SPWM3與V₂進(jìn)行邏輯與運(yùn)算得到S_3b，SPWM5與V₂進(jìn)行邏輯與運(yùn)算得到S_5b。

圖7為本發(fā)明SVPWM與電流型解結(jié)耦相結(jié)合的半周期激勵(lì)諧振調(diào)制方法控制下的LC諧振型三相高頻鏈矩陣式逆變器各階段等效電路圖。圖(a)～(j)分別為下述工作模態(tài)1～10。假定拓?fù)渲械乃性骷鶠槔硐朐骷?，根?jù)工作原理，在一個(gè)高頻周期內(nèi)存在10個(gè)工作狀態(tài)，具體模態(tài)分析如下：

1)工作模態(tài)1[t₀-t₁]，t₀時(shí)刻開關(guān)管S₁、S₄導(dǎo)通，直流輸入電壓U_i加在LC串聯(lián)諧振槽上，諧振電流i_p上升，且速度較快，矩陣變換器開關(guān)管S_3a、S_6a處于導(dǎo)通狀態(tài)，其他開關(guān)管處于關(guān)斷狀態(tài)，直流輸入側(cè)能量通過諧振槽向負(fù)載側(cè)傳遞，此時(shí)諧振電路處于激勵(lì)諧振狀態(tài)，輸出濾波電容C_f和電感L_f處上一階段的續(xù)流狀態(tài)。

2)工作模態(tài)2[t₁-t₂]，t₁時(shí)刻開關(guān)管S₁、S₄繼續(xù)導(dǎo)通，矩陣變換器開關(guān)管S_3a關(guān)斷，開關(guān)管S_5a導(dǎo)通，此時(shí)直流輸入電壓U_i和濾波電容等效到變壓器原邊的電壓差值加在諧振槽上，使諧振電流i_r繼續(xù)上升，速度比之前要慢，直流輸入側(cè)能量繼續(xù)向負(fù)載側(cè)傳遞。濾波網(wǎng)絡(luò)中c相電容充電，a、b相電容放電。

3)工作模態(tài)3[t₂-t₃]，t₂時(shí)刻開關(guān)管S₁、S₄繼續(xù)導(dǎo)通，矩陣變換器開關(guān)管S_5a關(guān)斷，開關(guān)管S_1a導(dǎo)通，直流輸入電壓U_i和濾波電容等效到變壓器原邊的電壓差值仍加在諧振槽上，諧振電流i_r保持上升，速度較慢，直流輸入能量繼續(xù)向負(fù)載側(cè)傳遞。濾波網(wǎng)絡(luò)中a相電容充電，b、c相電容放電。

4)工作模態(tài)4[t₃-t₄]，在t₃時(shí)刻開關(guān)管S₁、S₄繼續(xù)導(dǎo)通，矩陣變換器開關(guān)管S_1a關(guān)斷，開關(guān)管S_3a導(dǎo)通，諧振電流i_r上升，且速度較快，輸出濾波網(wǎng)絡(luò)保持著上一模態(tài)的狀態(tài)。

5)工作模態(tài)5[t₄-t₅]，在t₄時(shí)刻開關(guān)管S₁、S₄關(guān)斷，激勵(lì)諧振狀態(tài)結(jié)束，諧振電流通過開關(guān)管S₂、S₃的反并聯(lián)二極管續(xù)流，能量由諧振網(wǎng)絡(luò)回流到直流端，直到諧振電流為零，濾波網(wǎng)絡(luò)仍保持著上一模態(tài)的續(xù)流回路。

6)工作模態(tài)6[t₅-t₆]，在t₅時(shí)刻開關(guān)管S₂、S₃開通，直流輸入電壓U_i反向加在諧振槽上，此時(shí)諧振電路處于激勵(lì)諧振狀態(tài)，諧振電流i_r負(fù)向增長(zhǎng)。后級(jí)矩陣變換器開關(guān)管S_3b、S_6b處于導(dǎo)通狀態(tài)，副邊電壓鉗位到零。濾波網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)與前一模態(tài)相同。

7)工作模態(tài)7[t₆-t₇]，在t₆時(shí)刻開關(guān)管S₂、S₃繼續(xù)導(dǎo)通，此時(shí)直流輸入電壓U_i和濾波電容電壓等效到變壓器原邊的電壓差值加在諧振槽上，諧振電流i_r上升速度減緩。后級(jí)矩陣變換器開關(guān)管S_6b關(guān)斷，S_2b處于導(dǎo)通狀態(tài)，濾波網(wǎng)絡(luò)中b相電容充電，a、c相電容放電。

8)工作模態(tài)8[t₇-t₈]，在t₇時(shí)刻開關(guān)管S₂、S₃仍導(dǎo)通，直流輸入電壓U_i和濾波電容電壓等效到變壓器原邊的電壓差值加在諧振槽上，諧振電流i_r上升速度緩慢。矩陣變換器開關(guān)管S_2b關(guān)斷，S_4b處于導(dǎo)通狀態(tài)，濾波網(wǎng)絡(luò)中b相電容充電，a、c相電容放電。

9)工作模態(tài)9[t₈-t₉]，在t₈時(shí)刻開關(guān)管S₂、S₃仍導(dǎo)通，只有直流電源作用于諧振網(wǎng)絡(luò)，諧振電流i_r上升速度較快。開關(guān)管S_4b關(guān)斷，S_6b開通，變壓器副邊電壓鉗位到零。濾波網(wǎng)絡(luò)處于續(xù)流狀態(tài)。

10)工作模態(tài)10[t₉-t₁₀]，在t₉時(shí)刻開關(guān)管S₂、S₃關(guān)斷，諧振電流i_r通過開關(guān)管S₁、S₄的反并聯(lián)二極管進(jìn)行續(xù)流，諧振網(wǎng)絡(luò)的能量回饋到直流端，直到諧振電流為零，副邊電壓仍被鉗位到零。濾波網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)與前一模態(tài)相同。

由以上工作過程可以看出，變壓器前級(jí)諧振電路激勵(lì)諧振狀態(tài)的工作占空比是定值，如果改變占空比的大小，那么向負(fù)載側(cè)傳遞的能量隨之變化，在保證諧振電流周期性回零的一定占空比的條件下，變壓器后級(jí)周波變換器正負(fù)組開關(guān)管在零電流輸出期間切換，減小了開關(guān)損耗。

以上所述的實(shí)例僅僅是對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對(duì)本發(fā)明的范圍進(jìn)行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計(jì)精神的前提下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做出的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)落入本發(fā)明權(quán)利要求書確定的保護(hù)范圍內(nèi)。