矩阵变换器换流方式的研究(4)

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（4）开关过程对性能的影响

矩阵变换器的主电路拓扑早已提出，但开关过程对于矩阵变换器性能的影响如何，又如何补偿。因此，矩阵变换器的输入输出的性能的提高关键还在于开关过程。

（5）四象限运行

目前国内外文献中，对于矩阵变换器中的输入和输出电压、电流特性的优化研究的相对较多，而对于开关管的有功损耗，及各种开关管的有功损耗大小的研究很少。因此，对于矩阵变换器的四象限运行和功率因数的优化调节的研究是促使矩阵变换器高速发展的关键之一。

1.5 本课题研究意义及研究内容

1.5.1 本课题的研究意义

矩阵式电力变换器具备了传统变频器所无法具备的性能，受到越来越多学者的关注，具有广阔的应用前景。

但是，目前的矩阵式电力变换器仍然存在一些急需解决的问题，尤其是矩阵式电力变换器换流频繁以及换流困难的问题，这在很大程度上限制了其使用范围，如果能够改善换流频繁，解决换流困难的问题，不但可以极大的改善其输出波形的质量，还可以提高矩阵式电力变换器的工作频率，减少装置的功率损耗，降低控制的复杂性，大大拓展矩阵式电力变换器的应用范围。

如果上述这些问题都能够得到解决，那么矩阵式电力变换器将真正成为一种新型“绿色”电力变换器，其具有优良输入输出特性、功率损耗小、功率可双向流动的特性。在实际应用中，可以大大降低装置的能耗，降低节能成本。因此研究矩阵式电力变换器具有重要意义。源-自/751+文,论`文'网]www.751com.cn

1.5.2 本文研究内容与主要工作

本文主要完成原理研究和其中的控制单元部分，论文分为以下六章内容：

第一章，绪论部分。通过分析传统电力变换技术存在的问题，引出矩阵式电力变换器这一种新型的电力变换设备。针对其换流困难问题，引出本文研究的主要内容；

第二章，首先对矩阵式电力变换器的基本结构进行阐述。分析并比较了矩阵式电力变换器现有的几种调制方法，选择适合本课题的调制方法——坐标变换法(Venturini法)进行研究。最后通过坐标变换调制法对各开关管占空比计算，得出各开关管占空比公式。

第三章，通过比较电力变换器常用的几种双向开关结构的优缺点，对矩阵式变换器的换流策略进行分析，本文最终选择共发射极及共集电极串联型结构进行研究；同时，分析并比较了矩阵式电力变换器现有的几种换流策略，选择了四步换流策略进行研究。

第四章，在PSIM软件上对双向开关四步换流各种状态波形以及双向开关功耗进行分析。

第五章，对矩阵式电力变换器的研究进行分析和总结，并对未来矩阵式电力变换器的研究及应用前景进行了展望。

2. 矩阵式变换器的调制策略

2.1 矩阵式变换器的结构

从理论上讲，矩阵式变换器的输入、输出的相数及频率的组合形式是多种多样的，但在目前的国内外实际研究中，往往以三相输入、三相输出的矩阵式交一交变换器为主要研究对象，基本结构如图2-1所示，由九个双向开关按照3×3的矩阵排列而成，每个双向开关均具有双向导通和双向关断的功能。图中的L-C滤波网络用以滤除开关切换时产生的电流高频谐波分量。