可控能量補充的單向矩陣變換器的製作方法

2023-10-10 20:05:54 1

專利名稱：可控能量補充的單向矩陣變換器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種可控能量補充的單向矩陣變換器及其控制方法。
背景技術：
矩陣變換器在變壓變頻領域有著舉足輕重的地位。矩陣變換器無中間直流儲能環 節，降低了開發成本。具有能量雙向流動的特點，可以矯正網側功率因數，電壓頻率可調等 優點。但在現有的矩陣變換器中，輸出電壓幅值受到輸入電壓值的限制，只能處於輸入 電壓值包絡線的範圍之內，需通過開關矩陣轉換的升壓環節以達到所期望的高電壓輸出值。而對於單相單相變壓變頻的情況，由於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轉換滿足輸出電壓的幅值要求，造成能量缺失，使得輸 出波形嚴重畸變。如

圖1所示，輸出波形每間隔一段時間就出現一次「內凹」，其出現的頻率 與輸入電壓過零頻率相同，即在每個輸入電壓周期中，出現2次畸變。
發明內容為了解決上述波形畸變的問題，本發明採用能量補償策略，在單向矩陣變換器同 電源間加入一能量補充電路，在沒到換向點時，將一部分輸入能量存儲在儲能電容中，當換 向點時，控制電路將儲能電感中存儲的能量釋放出來，對輸出的能量進行補償，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，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。本發明技術方案如下可控能量補充的單向矩陣變換器，包括交流電源、雙向開關矩陣和負載，交流電源 的輸出端同雙向開關矩陣輸入端相連，雙向開關矩陣輸出端同負載相連，形成迴路，其特徵 在於，交流電源輸出端還連接一可控能量補充電路，該可控能量補充電路輸出端同雙向開 關矩陣輸入端相連，所述可控能量補充電路由三個低速單向控制開關、、S02, Stl3、兩個二極 管D^D2和能量吸放電容C1組成，Stl2依次同DpD2W1串聯形成迴路，Stll並聯於D2兩端，Stl2、 D1間引出端A作為可控能量補充電路輸入端一端，DpD2間引出端in作為可控能量補充電 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充電路輸入端的 另一端和輸出端的另一端。進一步，交流電源輸出端和雙向開關矩陣間連接了多個所述可控能量補充電路， 所述多個可控能量補充電路之間輸入端與輸出端相連。進一步，交流電源輸出端同可控能量補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充電路和雙向開關 矩陣中的開關進行調製，實現方式如下①在可控能量補充電路輸入端檢測電壓信號由A點採樣獲取，並根據包絡線判斷電容充放電狀態，確定可控能量補充電路由三個低速單向控制開關、、S02, S03的狀態
權利要求可控能量補充的單向矩陣變換器，包括交流電源、雙向開關矩陣和負載，交流電源的輸出端同雙向開關矩陣輸入端相連，雙向開關矩陣輸出端同負載相連，形成迴路，其特徵在於，交流電源輸出端還連接一可控能量補充電路，該可控能量補充電路輸出端同雙向開關矩陣輸入端相連，所述可控能量補充電路由三個低速單向控制開關S01、S02、S03、兩個二極體D1、D2和能量吸放電容C1組成，S02依次同D1、D2、C1串聯形成迴路，S01並聯於D2兩端，S02、D1間引出端A作為可控能量補充電路輸入端一端，D1、D2間引出端in作為可控能量補充電路輸出端一端，S02、C1間引出端同S03一端相連，S03另一端作為可控能量補充電路輸入端的另一端和輸出端的另一端。
2.如權利要求1所述的單向矩陣變換器，其特徵在於，交流電源輸出端和雙向開關矩 陣間連接了多個所述可控能量補充電路，所述多個可控能量補充電路之間輸入端與輸出端 相連。
3.如權利要求1所述的單向矩陣變換器，其特徵在於，交流電源輸出端同可控能量補 充電路間連接一橋式變流電路。
專利摘要本實用新型採用能量補償策略，在單向矩陣變換器同電源間加入一能量補充電路，在沒到換向點時，將一部分輸入能量存儲在儲能電容中，當換向點時，控制電路將儲能電感中存儲的能量釋放出來，對輸出的能量進行補償，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，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 優先權日2010年6月25日
發明者萬衡, 陳慶安, 陳文博 申請人:華東理工大學