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3矩阵变换器的研究 3*3
战令1许烈2王冬铂
（1、东北电力大学研完生部吉林吉林1320122、清华大学北京100084）
科技论坛
摘要：基于电力电子技术的不断发展，人们用电需求的不断增加，用电设备的复杂性和多样性给电源质量造成很大的困扰。一次能源的枯竭使二次能源的利用率更应该有效提高，新型变换器一
矩阵变换器应允而生，本文将简单介绍3*3矩阵变换器空间关量调制的
待点。
关键词：电力电子技术；二次能源；3*3矩阵变换器
1矩阵变换器的研究背景
电力电子技术由电力，电子和控制这三部分组成。电力（能量一power,属于强电范畴），电子(控制一control.属于弱电范畴)由弱电控制强电大功率半导体技术的能量控制与转换。控制系统由硬件系统和软件系统组成硬件系统包括核心控制器，门控系统和传感器系统。软件系统包括调制(Modulation),控制(Control)。电力电子变换器的性能向高效率，高压，大容量，更好的动态特性，高可靠性，高功率密度发展。以变换器作为研究对象由简单地交-直-交向多电平交-直-交，交-交(矩阵)，多电平交-交(矩阵)方向发展。无论是两电平变换器还是层出不穷的多种多电平变换器，直流母线环节始终存在
直流母线环节占据电力电子系统60%的体积与重量。大容量系统电容单位价格已经等价或者超过电力电子器件。电力电子系统故障的24%是由电容器造成。特殊应用无法采用大规模电容器（航空航天，航船驱动，军工等)。如何解决去掉直流母线实现AC一AC的变换。矩阵变换器P-(MatrixConverter)是一种新型的交一交变换器。他省略了中间直流母线环节的变换。
233矩阵变换器
3*3矩阵变换器基本结构：包括9组双向开关：18支IGBT。没有直流母线；输入滤波，负载和主回路三部分。输人端一般采用LC 滤波：输出可接任意感性负载，如电机；频率、相位、幅值任意可调：可以实现能量回馈、四象限运行：由于输人LC滤波和输出感性负载的存在，输入短路：电容被短接，输出开路，感性负载电流不连续。因此：矩降变换器可控的充分必要条件是：人不短，出不开。（图1)
在矩阵变换器中采用双向开关（实现能量的双向流动的开关）。特点：双向耐高压；双向可控电流。矩阵变换器采用双向开关作为基本开关单元。目前，最广泛使用的是共发射极连接的双向开关结构。开关器件的组合可能有27种，假设三相电源与负载平衡，定义三相
表达式如下：
r, 1, co(, r+e,) t, ,coa+
_ca+ =J,00n(α,1+n)-ama+手
(3)
E
++
i验人放器
s
北
个11
Ts.
车
图13*3矩阵变换器
图2矩阵变换器输出电压、电流状态空间失量
于坐标原点.称之为零失量。输出电压和输出电流的状态空间失量图如图2所示。
依据给出的电压、电流失量方程，结合状态空间失量图，计算得到对于任意输出电压矢量和输人电流矢量扇区组合均成立的开关管占空比：
sin(o)eo[
()ces(Pw
sim(o)eo(-0)
((-()
0s()-4mP m-]co[+8
(-1)元
cos(r)-4mP
参考文献
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其中，V,V,V。为三相输人电压，II,为三相输出电流，输人电压初相角，输出电流初相角，V，和1.分别为输出电压和输出电流的幅值。采用空间失量调制(SVPWM)的方法通过ab-αβB 变换，可得到输出电压V。和输入目标电流Iin。
n=[r(+;(me++(e]-Re[1(0]+ /m[.(0]
,0)[4,(0)+0+1(]
(5)(6)
其中，s.lg,I:为三相输人电流。27种开关组合中，有18种连接方式在输出电压和输出电流空间矢量域内具有固定的位置，且幅值不位0,称之为非零失量；另有3种连接方式其输出电压和电流位
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