【正文】 。 和目前廣泛應(yīng)用的交直交變頻電路相比 ， 雖多用了6個(gè)開(kāi)關(guān)器件 ， 卻省去了直流側(cè)大電容 ， 將使體積減小 ， 且容易實(shí)現(xiàn)集成化和功率模塊化 。 十分突出的優(yōu)點(diǎn)： 矩陣式變頻器 在器件制造技術(shù)飛速進(jìn)步和計(jì)算機(jī)技術(shù) 日新月異的今天 ， 矩陣式變頻電路將有很好的發(fā)展前景 。 現(xiàn)狀 尚未進(jìn)入實(shí)用化，主要原因： 如何求取理想的調(diào)制矩陣 ? 。 矩陣式變頻器 要使矩陣式變頻電路能夠很好地工作 ， 需解決的兩個(gè)基本問(wèn)題： 矩陣式變頻器 所用的開(kāi)關(guān)器件為 18個(gè) ， 電路結(jié)構(gòu)較復(fù)雜 ， 成本較高 ， 控制方法還不算成熟 。 矩陣式變頻器 當(dāng)期望的輸入功率因數(shù)為 1時(shí) ， ji =0。設(shè)為 (631) （ 6－ 32） ???????????????????????????????????????????34c o s32c o sc o siimiimiim?w?wwtUtUtUuuucba? ???????????????????????????????????????????????ooomooomooom34c o s32c o sc o sj?wj?wjwtItItIiiiwvu式中 Uim、 Iom 為輸入電壓和輸出電流的幅值； wi、 wo 為輸入電壓和輸出電流的角頻率； jo 為相應(yīng)于輸出頻率的負(fù)載阻抗角。合寫(xiě)成矩陣的形式 （ 6－ 27） 可縮寫(xiě)為 uo=? ui （ 6－ 28） cbau uuuu 131211 ??? ??????????????????????????????????cbawvuuuuuuu333231232221131211?????????圖 628 矩陣式變頻器 矩陣式變頻器 矩陣式變頻電路確定后，輸入電流和輸出電流的關(guān)系也確定了。 負(fù)載一般是阻感負(fù)載 ， 負(fù)載電流具有電流源性質(zhì) ，為使負(fù)載不開(kāi)路 ， 任一時(shí)刻必須有一個(gè)開(kāi)關(guān)接通 。 a) b) c) U m U 1m U 2 3 U m 1 2 √ － － 圖 629 構(gòu)造輸出電壓時(shí)可利用的輸入電壓部分 a)單相輸入 b) 三相輸入構(gòu)造輸出相電壓 c) 三相輸出構(gòu)造輸出線電壓 矩陣式變頻器 以相電壓輸出方式為例分析矩陣式交交變頻電路的控制 利用對(duì)開(kāi)關(guān) S1 S12和 S13的控制構(gòu)造輸出電壓 uu。 當(dāng) uuv必須為正弦波時(shí) ， 最大幅值就可達(dá)到輸入線電壓幅值的 。 a) b) c) U m U 1m U 2 3 U m 1 2 √ － － 圖 629 構(gòu)造輸出電壓時(shí)可利用的輸入電壓部分 a)單相輸入 b) 三相輸入構(gòu)造輸出相電壓 c) 三相輸出構(gòu)造輸出線電壓 矩陣式變頻器 利用三相線電壓 用圖 628a中第一行和第二行的 6個(gè)開(kāi)關(guān)共同作用來(lái)構(gòu)造輸出線電壓 uuv 。 理論上所構(gòu)造的 uu的頻率可不受限制 。 由于單相交流 us波形為正弦波，可利用的輸入電壓部分只有如圖 629a所示的單相電壓陰影部分，因此 uo將受到很大的局限，無(wú)法得到所需輸出波形。 矩陣式變頻器 矩陣式變頻電路的基本工作原理 單相輸入 對(duì)單相交流電壓 us進(jìn)行斬波控制 ， 即進(jìn)行 PWM控制時(shí) ，輸出電壓 uo為 (624) 式中 ， Tc——開(kāi)關(guān)周期；ton—— 一個(gè)開(kāi)關(guān)周期內(nèi)開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí)間； s ——占空比 。 能量可雙向流動(dòng) ， 適用于交流電動(dòng)機(jī)的四象限運(yùn)行 。 輸入電流也可控制為正弦波且和電壓同相 。 圖 628 矩陣式變頻器 矩陣式變頻器 優(yōu)點(diǎn) 輸出電壓為正弦波 。 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)： 三相輸入電壓為 ua、 ub和uc 三相輸出電壓為 uu、 uv和uw 圖 628 矩陣式變頻器 9個(gè)開(kāi)關(guān)器件組成 3 3矩陣，因此該電路被稱(chēng)為矩陣式變頻電路(Matrix Converter — MC)或矩陣變換器。 是直接變頻電路 ，采用的開(kāi)關(guān)器件是全控型。 既可用于異步電動(dòng)機(jī)，也可用于同步電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)。 效率較高（一次變流） 可方便地實(shí)現(xiàn)四象限工作 低頻輸出波形接近正弦波 三相交交變頻電路 應(yīng)用 主要用于 500kW或 1000kW以上的大功率、低轉(zhuǎn)速的交流調(diào)速電路中。 輸入功率因數(shù)較低。 交交變頻電路的 優(yōu)點(diǎn) ： 交交變頻電路的 缺點(diǎn) ： 接線復(fù)雜，采用三相橋式電路的三相交交變頻器至少要用 36只晶閘管。uB N 39。 值 可 uA N 39。 圖 627正弦波輸出控制方式中 ， 最大輸出正弦波相電壓的幅值為 Ud0。 在線電壓中三次諧波相互抵消 ， 線電壓仍為正弦波 。 交流偏臵 梯形波輸出控制方式 。 附近，因此輸入功率因數(shù)很低。利用這一特性可以使輸入功率因數(shù)得到改善并提高輸出電壓。 ? ? oiin 616 lffkf ???oiin 6 kfff ??200 t / ms 輸出電壓 單相輸出時(shí) U 相輸入電流 三相輸出時(shí) U 相輸入電流 200 t / ms 200 t / ms 圖 626 交交變頻電路的輸入電流波形 三相交交變頻電路 輸入功率因數(shù) 三相總輸入功率因數(shù)應(yīng)為 (623) 三相電路總的有功功率為各相有功功率之和 但視在功率卻不能簡(jiǎn)單相加，而應(yīng)由總輸入電流有效值和輸入電壓有效值來(lái)計(jì)算，比三相各自的視在功率之和要小 三相總輸入功率因數(shù)要高于單相交交變頻電路 SPPPSP cba ????? 三相交交變頻電路 3) 改善輸入功率因數(shù)和提高輸出電壓 三相交交變頻電路 基本思路 各相輸出的是相電壓，而加在負(fù)載上的是線電壓。 12fo等。 6fo 、 11fi 、 11fi177。 6fo、 5fi 、5fi177。 200 t / ms 輸出電壓 單相輸出時(shí) U 相輸入電流 三相輸出時(shí) U 相輸入電流 200 t / ms 200 t / ms 圖 626 交交變頻電路的輸入電流波形 三相交交變頻電路 諧波頻率為 (421) 和 (422) 式中 k=1,2,3,…l=0,1,2,… 。 輸入電流 總輸入電流由三個(gè)單相的同一相輸入電流合成而得到。 兩組橋之間則是靠各自的觸發(fā)脈沖有足夠的寬度，以保證同時(shí)導(dǎo)通。 由于輸出端中點(diǎn)不和負(fù)載中點(diǎn)相聯(lián)接，所以在構(gòu)成三相變頻電路的六組橋式電路中，至少要有不同輸出相的兩組橋中的四個(gè)晶閘管同時(shí)導(dǎo)通才能構(gòu)成回路，形成電流。 電動(dòng)機(jī)中點(diǎn)不和變頻器中點(diǎn)接在一起，電動(dòng)機(jī)只引出三根線即可。 主要用于中等容量的交流調(diào)速系統(tǒng)。 因?yàn)殡娫催M(jìn)線端公用，所以三組的輸出端必須隔離。 的單相交交變頻電路構(gòu)成。 1) 電路接線方式 公共交流母線進(jìn)線方式 輸出星形聯(lián)結(jié)方式 交交變頻電路主要應(yīng)用于大功率交流電機(jī) 調(diào)速系統(tǒng)，使用的是三相交交變頻電路。 ? ? oiin 216 lffkf ???oiin 2 kfff ?? 單相交交變頻器 三相交交變頻電路 由三組輸出電壓相位各差 120176。 單相交交變頻器 (4) 輸入電流諧波 輸入電流波形和可控整流電路的輸入波形類(lèi)似，但其幅值和相位均按正弦規(guī)律被調(diào)制。 3fo， 12fi177。 5fo， … 12fi177。 fo， 6fi177。 0 . 8 0 . 6 0 . 4 0 . 2 0g