基于矩阵整流器的直流调速系统研究

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（天津科技大学 电子信息与自动化学院，天津 300222）

1 引言

矩阵变换器自20世纪70年代提出以来，因其能实现输入到输出的单级变换、无中间直流环节、电流谐波畸变小、输入功率因数可调及能量再生等显著性能［1－2］，成为电力电子技术领域研究热点。目前多以交流电机驱动系统为应用背景，且在三相AC／AC变换器方面取得许多实质性成果。由于矩阵变换器是一种任意m相输入到任意n相输出的电力变换装置。因此，在三相AC／AC变换器拓扑结构基础上，去掉一相输出可实现 AC／DC的直接变换［3－4］。本文讨论了基于矩阵结构的可控整流器（矩阵整流器），采用电流空间矢量调制策略，并对变换器的4象限工作原理进行了深入分析。在此基础上提出了基于矩阵整流器驱动的直流调速系统，并对系统的运行性能进行了仿真研究。

2 矩阵整流器工作原理

矩阵整流器拓扑结构如图1所示，由6个双向开关元件组成2×3调制矩阵，三相交流电压输入，一路直流电压输出，通过对6个双向开关元件的逻辑控制可实现对电源电压、频率的直接变换。

如果定义：

则根据基本安全原则，可以得到

由于约束条件的限制，在实际运行中，矩阵整流器共允许存在9种开关状态，见表1。

表1中还列出了每种开关状态下输出电压与输入线电压以及输入相电流与输出电压的对应关系，其中电压、电流各变量及其参考方向定义如图1所示。组别Ⅰ与组别Ⅱ分别表示整流器在第1象限以及第3象限的工作状态。

图1 矩……