專利名稱：一種可實(shí)現(xiàn)變壓變頻的泵式矩陣變換器開(kāi)關(guān)電源電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電源電路，尤其涉及一種可實(shí)現(xiàn)變壓變頻的泵式矩陣變換器開(kāi)關(guān) 電源電路。
背景技術(shù)：
矩陣式變換器是電力電子領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，其具有無(wú)中間儲(chǔ)能環(huán)節(jié)，直接變頻，功 率因數(shù)可調(diào)等優(yōu)點(diǎn)，并且大大提高了功率密度，成為下一代電力變換器的發(fā)展方向。由于結(jié) 構(gòu)所限，經(jīng)典矩陣式變換器的電壓傳輸比最大只能達(dá)到0. 866，一種采用單向開(kāi)關(guān)的由AC/ DC變換和DC/AC變換串接而成的虛擬交一直一交變換器，采用空間矢量法，犧牲了部分輸 入電流波形和網(wǎng)側(cè)功率因素，從而達(dá)到提高電壓傳輸比的目的，但傳輸比也只能達(dá)到0. 89。 電壓傳輸比是始終小于1的問(wèn)題，成為矩陣變換器實(shí)用化進(jìn)程中的一個(gè)重大瓶頸。只有突 破原有矩陣變換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)并采取對(duì)應(yīng)的調(diào)制策略，才能進(jìn)一步提高電壓傳輸比，使其能 夠達(dá)到或超過(guò)1，符合工程實(shí)用化的要求。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的 可實(shí)現(xiàn)變壓變頻的泵式矩陣變換器開(kāi)關(guān)電源電路。本實(shí)用新型的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)一種可實(shí)現(xiàn)變壓變頻的泵式 矩陣變換器開(kāi)關(guān)電源電路，其特征在于，該電路包括電壓傳輸比調(diào)節(jié)電路、波形調(diào)制變換電 路，所述的電壓傳輸比調(diào)節(jié)電路與波形調(diào)制變換電路直接連接。所述的電壓傳輸比調(diào)節(jié)電路包括U相儲(chǔ)能電感、V相儲(chǔ)能電感、W相儲(chǔ)能電感、U相 雙向功率開(kāi)關(guān)、V相雙向功率開(kāi)關(guān)、W相雙向功率開(kāi)關(guān)、U相儲(chǔ)能電容、V相儲(chǔ)能電容、W相儲(chǔ) 能電容，所述的U相儲(chǔ)能電感一端與U相電源連接，所述的U相儲(chǔ)能電感另一端分別與U相 雙向功率開(kāi)關(guān)、U相儲(chǔ)能電容的一端連接，所述的V相儲(chǔ)能電感一端與V相電源連接，所述 的V相儲(chǔ)能電感的另一端分別與V相雙向功率開(kāi)關(guān)、V相儲(chǔ)能電容的一端連接，所述的W相 儲(chǔ)能電感一端與W相電源連接，所述的W相儲(chǔ)能電感另一端分別與W相雙向功率開(kāi)關(guān)、W相 儲(chǔ)能電容的一端連接，所述的U相雙向功率開(kāi)關(guān)、V相雙向功率開(kāi)關(guān)、W相雙向功率開(kāi)關(guān)另一 端互相連接。所述的U相儲(chǔ)能電感、V相儲(chǔ)能電感、W相儲(chǔ)能電感參數(shù)相同。所述的U相儲(chǔ)能電容、V相儲(chǔ)能電容、W相儲(chǔ)能電容參數(shù)相同。所述的波形調(diào)制變換電路包括雙向功率開(kāi)關(guān)I、雙向功率開(kāi)關(guān)II、雙向功率開(kāi)關(guān) III、雙向功率開(kāi)關(guān)IV、雙向功率開(kāi)關(guān)V、雙向功率開(kāi)關(guān)VI、雙向功率開(kāi)關(guān)νπ、雙向功率開(kāi)關(guān)通、 雙向功率開(kāi)關(guān)IX，所述的雙向功率開(kāi)關(guān)I、雙向功率開(kāi)關(guān)II、雙向功率開(kāi)關(guān)III一端分別依次 與U相儲(chǔ)能電容的另一端連接，所述的雙向功率開(kāi)關(guān)IV、雙向功率開(kāi)關(guān)V、雙向功率開(kāi)關(guān)VI 一端分別依次與V相儲(chǔ)能電容的另一端連接，所述的雙向功率開(kāi)關(guān)νπ、雙向功率開(kāi)關(guān)通、雙 向功率開(kāi)關(guān)K分別依次與W相儲(chǔ)能電容的另一端連接，所述的雙向功率開(kāi)關(guān)I、雙向功率開(kāi)關(guān)IV、雙向功率開(kāi)關(guān)νπ的另一端互相連接，構(gòu)成電源電路輸出端之一，所述的雙向功率開(kāi) 關(guān)II、雙向功率開(kāi)關(guān)V、雙向功率開(kāi)關(guān)VDI的另一端互相連接，構(gòu)成電源電路輸出端之二，所述 的雙向功率開(kāi)關(guān)III、雙向功率開(kāi)關(guān)VI、雙向功率開(kāi)關(guān)IX的另一端互相連接，構(gòu)成電源電路輸 出端之三。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)包括儲(chǔ)能元件容量要求小，省去龐大的中間直流儲(chǔ)能環(huán)節(jié)， 整體器件功率密度高；可以提高輸入電壓幅值，達(dá)到能量雙向流動(dòng)；控制方法簡(jiǎn)單，易于實(shí) 現(xiàn)。

圖1是本實(shí)用新型一種可實(shí)現(xiàn)變壓變頻的泵式矩陣變換器開(kāi)關(guān)電源電路的示意 圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說(shuō)明。如圖1所示，一種可實(shí)現(xiàn)變壓變頻的泵式矩陣變換器開(kāi)關(guān)電源電路，按其功能，可 分為兩部分，一部分是電壓傳輸比調(diào)節(jié)電路1，另一部分為波形調(diào)制變換電路2 ；就其在控 制電壓傳輸比中的作用而言，前者又可以分成升壓回路和降壓回路。不同的劃分是為了能 更明確地說(shuō)明其工作原理，并不表示其各部分的工作過(guò)程是相互孤立的。其中電壓傳輸比調(diào)節(jié)電路1中包括U相儲(chǔ)能電感Llu，V相儲(chǔ)能電感Llv，W相儲(chǔ)能 電感Llw，U相雙向功率開(kāi)關(guān)S。u，V相雙向功率開(kāi)關(guān)S。v，W相雙向功率開(kāi)關(guān)S。w，U相儲(chǔ)能電容 Clu，V相儲(chǔ)能電容Clv，W相儲(chǔ)能電容clw。三相的三個(gè)儲(chǔ)能電感參數(shù)相同，三相的三個(gè)儲(chǔ)能電 容參數(shù)相同。三個(gè)儲(chǔ)能電感a端與三相電源連接，b端與每一相得雙向功率開(kāi)關(guān)的a端以 及每一相的儲(chǔ)能電容的a端相連接，三個(gè)雙向功率開(kāi)關(guān)的b端互相連接。三個(gè)儲(chǔ)能電容的 b端為電壓傳輸比控制電路的電壓輸出。波形調(diào)制變換電路2包括九個(gè)雙向功率開(kāi)關(guān)\a、Sub, Suc, SVa、Svb、Sv。、SWa、Sffb, Sffc (Sjk (j = {U, V, W}—輸入的相數(shù)，k= {a,b,c}——輸出的相數(shù)))，其中，Slla的a端與 Clu的b端相連，Sva的a端與Clv的b端相連，Sffa的a端與Clw的b端相連，SUa, SVa、Sffa的b 端互相連接，作為輸出電壓的A相；Sub的a端與Clu的b端相連，Svb的a端與Clv的b端相 連，Sffb的a端與Clw的b端相連，Sffl3,Svb, Sffb的b端互相連接，作為輸出電壓的B相；Slfc的a 端與Clu的b端相連，Svc的a端與Clv的b端相連，Sffc的a端與Clw的b端相連，SUc, Sv。、Sffc 的b端互相連接，作為輸出電壓的C相。整個(gè)變壓變頻階段以周期為單位進(jìn)行控制。一個(gè)周期T可以分為Ts和Tl，Ts時(shí) 間內(nèi)，S。u，Sov, Soff導(dǎo)通，電感Llu，Llv，Llff電流上升，電容Clu，Clv，Clff作為矩陣式變換器的電 源。在時(shí)間Tl內(nèi)，Stju, Sov, S。w截止，電感Llu，Llv，Llw釋放能量，電源和電感串聯(lián)對(duì)電容 Clu，Clv，Clw充電，所以適當(dāng)?shù)倪x擇Tl，可以使得充電電容電壓大于電源電壓，從而實(shí)現(xiàn)電壓 提升。而^^全都導(dǎo)通，可以等效為3根導(dǎo)線，負(fù)載側(cè)感性負(fù)載續(xù)流。這一過(guò)程，如同一個(gè)與往復(fù)式機(jī)械“泵”機(jī)理相似，并與經(jīng)典的矩陣變換器拓?fù)浣Y(jié) 構(gòu)結(jié)合，將高頻升壓與斬波調(diào)制協(xié)調(diào)配合，可以實(shí)現(xiàn)電壓傳輸比雙向調(diào)節(jié)和總電壓傳輸比大于1。
權(quán)利要求1.一種可實(shí)現(xiàn)變壓變頻的泵式矩陣變換器開(kāi)關(guān)電源電路，其特征在于，該電路包括電 壓傳輸比調(diào)節(jié)電路(1)、波形調(diào)制變換電路O)，所述的電壓傳輸比調(diào)節(jié)電路(1)與波形調(diào) 制變換電路( 直接連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可實(shí)現(xiàn)變壓變頻的泵式矩陣變換器開(kāi)關(guān)電源電路，其特 征在于，所述的電壓傳輸比調(diào)節(jié)電路(1)包括U相儲(chǔ)能電感(Llu)、V相儲(chǔ)能電感(Llv)、W相 儲(chǔ)能電感(Llw)、U相雙向功率開(kāi)關(guān)(S。u)、V相雙向功率開(kāi)關(guān)(S。V)、W相雙向功率開(kāi)關(guān)(S。w)、 U相儲(chǔ)能電容(Clu)、V相儲(chǔ)能電容(Clv)、W相儲(chǔ)能電容(Clw)，所述的U相儲(chǔ)能電感(Llu) — 端與U相電源連接，所述的U相儲(chǔ)能電感(Llu)另一端分別與U相雙向功率開(kāi)關(guān)(S。U)、U相 儲(chǔ)能電容(Clu)的一端連接，所述的V相儲(chǔ)能電感(Llv) —端與V相電源連接，所述的V相儲(chǔ) 能電感(Llv)的另一端分別與V相雙向功率開(kāi)關(guān)(S。v)、V相儲(chǔ)能電容(Clv)的一端連接，所述 的W相儲(chǔ)能電感(Llw) —端與W相電源連接，所述的W相儲(chǔ)能電感(Llw)另一端分別與W相 雙向功率開(kāi)關(guān)(S。w)、W相儲(chǔ)能電容(Clw)的一端連接，所述的U相雙向功率開(kāi)關(guān)(S。u)、V相 雙向功率開(kāi)關(guān)(S。V)、W相雙向功率開(kāi)關(guān)(S。w)另一端互相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種可實(shí)現(xiàn)變壓變頻的泵式矩陣變換器開(kāi)關(guān)電源電路，其特 征在于，所述的U相儲(chǔ)能電感(Llu)、V相儲(chǔ)能電感(Llv)、W相儲(chǔ)能電感(Llw)參數(shù)相同。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種可實(shí)現(xiàn)變壓變頻的泵式矩陣變換器開(kāi)關(guān)電源電路，其特 征在于，所述的U相儲(chǔ)能電容(Clu)、V相儲(chǔ)能電容(Clv)、W相儲(chǔ)能電容(Clw)參數(shù)相同。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種可實(shí)現(xiàn)變壓變頻的泵式矩陣變換器開(kāi)關(guān)電源電 路，其特征在于，所述的波形調(diào)制變換電路(2)包括雙向功率開(kāi)關(guān)I (SUa)、雙向功率開(kāi)關(guān)II(Sub)、雙向功率開(kāi)關(guān)III (Suc)、雙向功率開(kāi)關(guān)IV (Sva)、雙向功率開(kāi)關(guān)V(Svb)、雙向功率開(kāi)關(guān) VI飯。)、雙向功率開(kāi)關(guān)訓(xùn)(Swa)、雙向功率開(kāi)關(guān)VDI (Sffb)、雙向功率開(kāi)關(guān)IX (Swe)，所述的雙向 功率開(kāi)關(guān)I (Sua)、雙向功率開(kāi)關(guān)II (SJ、雙向功率開(kāi)關(guān)IIIOU —端分別依次與U相儲(chǔ)能電 容(Clu)的另一端連接，所述的雙向功率開(kāi)關(guān)IV (Sva)、雙向功率開(kāi)關(guān)V(Svb)、雙向功率開(kāi)關(guān) VI (Svc) 一端分別依次與V相儲(chǔ)能電容(Clv)的另一端連接，所述的雙向功率開(kāi)關(guān)vn (Sffa), 雙向功率開(kāi)關(guān)VDI (Sffb)、雙向功率開(kāi)關(guān)K (Sffc)分別依次與W相儲(chǔ)能電容(Clw)的另一端連 接，所述的雙向功率開(kāi)關(guān)I (Sua)、雙向功率開(kāi)關(guān)IV (Sva)、雙向功率開(kāi)關(guān)vn (Sffa)的另一端 互相連接，構(gòu)成電源電路輸出端之一，所述的雙向功率開(kāi)關(guān)II (Sub)、雙向功率開(kāi)關(guān)V(Svb)、 雙向功率開(kāi)關(guān)VDI (Sffb)的另一端互相連接，構(gòu)成電源電路輸出端之二，所述的雙向功率開(kāi)關(guān)III(Sue)、雙向功率開(kāi)關(guān)VI (sv。)、雙向功率開(kāi)關(guān)IX (Sffc)的另一端互相連接，構(gòu)成電源電路輸 出端之三。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種可實(shí)現(xiàn)變壓變頻的泵式矩陣變換器開(kāi)關(guān)電源電路，該電路包括電壓傳輸比調(diào)節(jié)電路、波形調(diào)制變換電路，所述的電壓傳輸比調(diào)節(jié)電路與波形調(diào)制變換電路直接連接。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)包括儲(chǔ)能元件容量要求小，省去龐大的中間直流儲(chǔ)能環(huán)節(jié)，整體器件功率密度高；可以提高輸入電壓幅值，達(dá)到能量雙向流動(dòng)；控制方法簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)。
文檔編號(hào)H02M5/06GK201860265SQ20102010126
公開(kāi)日2011年6月8日 申請(qǐng)日期2010年1月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月26日
發(fā)明者萬(wàn)衡, 陳慶安, 陳文博 申請(qǐng)人:萬(wàn)衡, 陳慶安, 陳文博