矩阵变换器电流方向换流策略的改进

付光杰 李 航 姜学岭 牟海维

(1.东北石油大学，黑龙江 大庆 163318；2.国网冀北电力有限公司承德供电公司，河北 承德 067000)

矩阵变换器(MC)是一种近年来倍受关注的比较新型的通用三相交-交变换器，与传统的交-直-交变换器相比，具有能够四象限运行、功率密度大、输入功率因数可调、波形失真度小、结构紧凑、效率高及动态响应快等优点[1～4]。由于矩阵变换器中除了用来消除输入电流开关纹波的容量较小的滤波器外，没有中间储能环节和直流环节，因此在工作过程中必须保证输入端不短路、输出端不开路，这就导致控制开关之间的切换具有相当大的难度。因此，安全换流问题成为矩阵变换器发展的难题之一。

1 矩阵变换器的安全环流问题①

典型矩阵变换器的拓扑结构如图1所示，由9个双向开关组成三行三列的开关矩阵，来实现矩阵变换器的变换关系[5，6]。

图1 矩阵变换器的拓扑结构

由图1可以看出，在矩阵变换器的工作过程中，三相电源的各输入端之间要避免短路，否则会出现过电流状态。同时，矩阵变换器输出端一般都接呈感性的负载，因此三相输出端任意两相之间不能出现开路，否则负载会处在断路状态，在电路中形成过电压。在实际应用中，矩阵变换器通过对电路中的9个双向开关中各元件的开通和关断控制，使之组成不同的开关组合，实现对输入电压的斩波，从而达到输出所需电压的目的。理想状态下，开关元件的开通和关断时间都忽略不计，都是瞬间完成的，开关状态如图2a所示。……