(1)基本原理
双级矩阵变换器的功能和性能可以与双PWM变频器相媲美。双PWM变频器输入端为三相全控桥,采用PWM整流方式可以调节输入端功率因数并保证输入波形质量;通过电解电容将整流级和逆变级物理上解耦,使得整流级和逆变级可以独立控制,从而简化了控制算法。缺点是成本较高,输入端需要笨重的滤波电感,中间环节需要大的储能电解电容。双级矩阵变换器无需中间大体积的储能环节,直接由整流级和逆变级两级变换电路连接而成。双级矩阵变换器通过严格同步实现整流级和逆变级的稳态解耦,从而取得和双PWM变频器相媲美的功能和性能。
(2)技术优点
1)具有优良的输入输出性能、输入功率因数可调和能量传输可逆的特点;
2)直流环节无需储能元件,结构紧凑;
3)电网侧开关可实现零电流换流,负载侧开关采用传统DC/AC逆变器换流方法,系统换流简单,降低了控制复杂性,提高了系统的可靠性;
4)在一定约束条件下,可以减少功率开关元件的数量,以便进一步降低装置成本、提高可靠性。
(3)应用场合
1)矩阵变换器省去中间储能环节,电压传输比受到一定的限制,其输出的频率较高时会出现输出电压不足,因此适合应用于调速范围较低的场合;
2)矩阵变换器可以实现AC-DC、DC-AC、DC-DC等变换,可以用作将输入端的变压变频电源转换成输出端的恒压恒频电源,特别适用于高功率密度的应用场合,如变速恒频电源系统,在船舶、航空等对电源装置体积严格控制的领域,将有着广阔的应用前景;
3)矩阵变换器的输入功率因数可以任意调节,其调制策略和实现技术在某些场合可以用于电路的功率因数校正;
4)矩阵变换器应用于风力发电、统一潮流控制器等高性能电力变换系统。
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