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致谢 34
1 绪论
交－交（AC－AC）变换技术是将一种交流电变换成另一种交流电的电路，在进行对交流－交流变换时，可以改变电压流或电压的幅值，频率和相数等，随着电力电子学的快速发展，交－交变换技术广泛应用于国防领域和动力电气、电力系统、能源环境、石油通信、邮电纺织、工业电子、机械控制、家用电器等民用领域。在如今这个以节约型和节能型为重的社会，交－交变换技术必然将发挥更加重要和实用的作用
1.1 传统交流变化技术存在的问题
流变频器一般采用“交－直－交（AC－DC－AC）”的形式，其优点在于能高效率的实现无级调速系统。然而这种传统的变频器并不是那么的完善，其存在就需要较大的中间支撑电容，以此来实现能量反馈需采用额外措施等一些方面的问题。更重要的是，输入电流中的高次谐波含量较高，电流易发生畸变，导致在电源输入侧一段功率因素偏低，以至于对电网进行污染和对其他电网的负载工作造成影响。
另一类变频器装置则采用“交－交”的形式，也存在输出频率低，当输出频率升高时，谐波分量增加，另外负载功率因数对输出特性也有一定影响的缺陷。
1.2 矩阵式电力变换器
1976年，L.Gyugyi和 B.R.Pelly首先提出电路拓扑形式和矩阵式电力变换器的概念。由于功率MOSFET器件的出现和逐渐成熟化的发展，意大利工程师M.Venturini利用二极管桥与功率MOSFET器件构建双向开关，成为第一个对矩阵变换器完成工程的人类，提出了沿用至今的9开关矩阵式电力变换器的基本拓扑结构(也称Venturini变换器)，并且建立了其最基本而且最简单的矩阵变换器调制策略。开始的变换器结构复杂实现更复杂，传输电压比甚至0.5都达不到，随后他和Alberto.Alesina，一位意大利著名数学家密切合作，在其后的十年中，通过彻夜的研究和执着的精神，终于发布了三篇在这一领域影响深远的论文，从此奠定其应用基础，申请了相应的专利，Alesina和Venturini的合作，以一位工程师和数学家的搭配，解决了这个难题，并且对其发展做出巨大的贡献。
（1）以数学的理念给出高频信号的必要条件，建立电能变换技术理论。
(2)利用数学方法获得了通过在调制波中按比例叠加输入电压和输出电压奇次谐波分量，用来提高其传输比，使其最大线性电压传输率从0.5提高到目前理论研究出来的的0.866；
(3)实现了矩阵式电力变换技术的输入侧功率因数控制方法；
(4)给出了矩阵式电力变换器的基本实现方法。
他们的研究在早期并未引起重视，因为当时的器件有限。70年代，普遍使用的是晶闸管这一半控功率器件，采用这种器件组成的矩阵式电力变换器，其控制难度极大。大容量是矩阵式电力变换器的硬件的特点、不仅仅需要高速的开关频率和高速运算能力的微处理器，同时需要双向关断能力的功率器件。这些要求都是当时的工艺、技术水平所无法满足的，因此矩阵式电力变换器的早期研究大都处于理论阶段，鲜少有面向工业应用的研究。
到了80年代，矩阵式电力变换器有了极大的发展伴随着一些高工作效率，低控制功耗的的全控型功率器件的问世。通过研究表明，采用全控型的有点就是同时能控制输入相移和输入电流的波形。矩阵式电力变换器装置真正出现在大众眼球已经是80年代末尾了，但是它的发展却是相当的迅速。到了90年代，矩阵式电力变换器成为了1个很热门的研究点，因为当时电力电子器件的各种应用和制造都在慢慢发展。同时因为开关间的多步换流被提出和应用，使得装置性能空前提高，输出频率更是超越电网的2-3倍，所以在接下来的矢量控制和电流跟踪也取得了一些不大不小的成果。
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