矩阵式控制方式优化方案

2025-09-29 理论教育版权反馈

【摘要】：矩阵式交-交变压变频器应用全控型开关器件的，在三相输入与三相输出之间用了9组双向开关组成矩阵阵列，采用PWM控制方式，可直接输出变频电压。其技术实质不是间接地控制电流、磁链等量，而是把转矩直接作为被控制量来实现的。

矩阵式交-交变压变频器应用全控型开关器件的，在三相输入与三相输出之间用了9组双向开关组成矩阵阵列，采用PWM控制方式，可直接输出变频电压。

从原理上讲，矩阵变频器使用了一组电力半导体开关，按照预定的数学算法控制开关顺序，并直接连接到三相电动机上。

矩阵变频器使用了三相电压输入来控制输出电压，这就不仅能吸收任何电流杂波，也能提供一个清洁的输出电压，也就是说“可以有效地进行输入电源电流控制与输出电压控制”。这也是矩阵变频器吸引人们的一个重要点：能大大降低输入电流谐波的产生，大约只有传统交-直-交变频器的20%以下。而且矩阵变频器的电流几乎是正弦波，即使在带载情况下，也是如此。当有再生发电时，电流能以180°转换并反馈到电网中，而且也是以正弦波方式。在再生制动方式的工作中，矩阵变频器不需要制动电阻或特殊的变换器，反馈回的电能也无需额外的设备（如变压器等）进行处理。总之，矩阵式变频器变频效率高，且能在四象限运行。

矩阵式交-交变压变频器主要优点如下：

1）输出电压和输出电流的谐波幅值都比较小；

2）输入功率因数可调；

3）输出频率不受限制；

4）能量可双向流动；

5）可省去中间直流环节的大电容元件。

限制矩阵式变频器实际应用的问题是：

1）功率器件数量大，装置结构复杂；(https://www.chuimin.cn)

2）双向开关的安全换流问题；

3）当输出电压必须接近正弦时，理论上最大输出输入电压比只有0.866；

4）IGBT数量的增加，导致矩阵变频器造价昂贵。

由于矩阵式交-交变频省去了中间直流环节，从而省去了体积大、价格贵的电解电容。它能实现功率因数为l，输入电流为正弦且能四象限运行，系统的功率密度大。该技术目前虽尚未成熟，但仍吸引着众多的学者深入研究。其技术实质不是间接地控制电流、磁链等量，而是把转矩直接作为被控制量来实现的。具体方法是：