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矩阵式变换技术1、引言随着电力电子技术的发展，电力电子器件从20世纪60年代的SCR（晶闸管）发展到HVIGBT（耐高压绝缘栅双极型晶体管）。
继VVVF变频之后出现了矢量控制变频、直接转矩控制变频，其共同缺点是输入功率因数低，直流回路需要耐高压大容量的储能电容，再生能量不能回馈电网。
矩阵式交—交变频能克服以上不足，近年来越来越受到人们的广泛关注。
与传统的交—直—交变频器和交—交变频器相比，矩阵式变频器有如下几方面的显著特点：（1）输出电压幅值和频率可独立控制，输出频率可以高于、低于输入频率，理论上可以达到任意值；（2）在某些控制规律下，输入功率因数角能够灵活调节达到0.99以上，并可自由调节，可超前、滞后或调至接近于单位功率因数角；（3）采用四象限开关，可以实现能量双向流动；（4）没有中间储能环节，结构紧凑，效率高；（5）输入电流波形好，无低次谐波；（6）具有较强的可控性。
矩阵变换器的控制策略包括开关函数S的确定、实现和安全换流，开关函数的确定方法有直接变换法、空间矢量调制法[1]和滞环电流跟踪法，目前空间矢量调制法研究的比较成熟。
在换流方法的研究上有四步法、三步法、两步法、软开关换流。
2、拓扑结构的发展矩阵变换器的电路拓扑形式在1976年由L.Gyllglli提出。
直到1979年，M.Venturini和A.Alesina[7]首先提出了由9个功率开关组成的矩阵式交—交变换器结构，并指出矩阵式变换器的输入功率因素角是可以任意调节的，但后来发现这种变换器存在固有极限，最大电压增益为0.866，并且与控制算法无关。
由于矩阵式变换器的主回路采用9个双向开关，还存在着双向开关的实现与保护问题，其难点在于开关换流时，既不能有死区又不能有交叠，否则，任何一种情况都将导致开关管的损坏。
为了实现安全换流，N.Bu rany提出了一种四步换流策略，可实现半软开关换流。
2.1 拓扑结构矩阵变换器最初提出时指的是M相输入变换到N相输出的一般化结构，因此曾被称为通用变换器。
VVVF变频、矢量控制变频、直接转矩控制变频都是交—直—交变频中的一种。
其共同缺点是输入功率因数低，谐波电流大，直流电路需要大的储能电容，再生能量又不能反馈回电网，即不能进行四象限运行。
为此，矩阵式交—交变频应运而生。
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。
其实质不是间接的控制电流、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：——控制定子磁链引入定子磁链观测器，实现无速度传感器方式；——自动识别（ID）依靠精确的电机数学模型，对电机参数自动识别；——算出实际值对应定子阻抗、互感、磁饱和因素、惯量等算出实际的转矩、定子磁链、转子速度进行实时控制；——实现Band—Band控制按磁链和转矩的Band—Band控制产生PWM信号，对逆变器开关状态进行控制。
矩阵式交—交变频具有快速的转矩响应（《2ms），很高的速度精度（±2％，无PG反馈），高转矩精度（《＋3％）；同时还具有较高的起动转矩及高转矩精度，尤其在低速时（包括0速度时），可输出150％～200％转矩。
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矩阵变换器研究综述1 引言随着电力电子技术的迅速发展，交—交变频器在传动系统中已经得到了广泛的应用，但也存在一些固有的缺陷，因此研究新型的既有优良控制性能和输入电流品质而又成本低、结构紧凑、性能可靠的交-交变频器已成为当前的发展趋势。
矩阵式变换器是一种直接交-交变频器,与传统的自然换流变频器相比，具有以下优点:l 无中间直流环节，结构紧凑，体积小，效率高，便于实现模块化；l 无需较大的滤波电容，动态响应快；l 能够实现能量双向流动，便于电动机实现四象限运行；l 控制自由度大，输出电压幅值和频率范围连续可调;l 输入功率因数可控，带任何负载时都能使功率因数为1.0;l 输出电压和输入电流的低次谐波含量较小；l 实现功率集成后能够改善变换器内部的电磁兼容性，其输出的pwm电压和输入功率因数可调的特点能够改善电动机、变换器与电源之间的电磁兼容性[1］。
矩阵变换器的原理在80年代被提出，由于具有性能优良的潜在优势，越来越引起人们的重视，有逐步取代交-直-交变频器、周波变流器的趋势［2］。
特别是它具有本身不产生谐波污染的同时,能够对电网进行无功补偿的能力,其总体性能高于其它变换器。
在日益关注可持续发展问题，大力推行电力环保、绿色电源的今天，研究与开发矩阵式变换器特别具有现实意义。
矩阵变换器的关键技术主要包括：主回路的拓扑结构和工作原理、安全换流技术、调制策略和保护电路设计等，下面就这些关键技术的研究进行一一介绍.2 主回路拓扑结构和工作原理矩阵变换器的名称来源于它的矩阵状拓扑结构。
一个m相输入、n相输出的矩阵变换器，由m×n个双向开关组成，它们排列成矩阵形状，分单级和双级两种。
图1 单级矩阵变换器拓朴结构2.1 单级矩阵变换器常规的矩阵变换器是一种单级交-交变换器（见图1）,其结构简单，可控性强,但存在以下缺陷：l 最大电压增益为0.866，并且与控制算法无关；l 主电路的9个双向开关存在控制和保护问题，应采用安全换流技术;l 必须采用复杂的pwm控制和保护策略，同时要求复杂的箝位保护电路。
交流电机控制方法
交流电机控制方法主要包括以下几种：
1. 传统控制方法：主要包括电压-频率调节、电流调节、相角调节等。
这些方法通过
改变电源电压、电流或相角来实现电机速度和转矩的控制。
但这种控制方法存在响应速度慢、稳定性差、调速范围有限等缺点。
2. 矢量控制（场导向控制）：矢量控制是一种基于现代控制理论的交流电机控制方法，它将交流电机模型转换为直流电机模型进行控制。
通过磁场和转矩的解耦控制，实现高精度、高速度的电机控制。
矢量控制技术不断发展，包括磁通快速控制、参数辨识和调节器自整定、非线性自抗扰控制器等。
3. 直接转矩控制：直接转矩控制是另一种交流电机控制方法，它通过直接控制电机的转矩和磁场来实现高性能的电机控制。
直接转矩控制具有响应快、调速范围广、稳定性好等优点。
4. 电位器控制：电位器控制是一种基于电位器传感器的无极调速控制方法。
通过改变电位器的电阻值来实现电机转速的无极调节。
这种方法具有成本低、结构简单、调速性能良好等特点。
5. 变频器控制：变频器控制是一种通过改变电源频率来实现电机转速调节的方法。
变频器具有调速范围大、稳定性好、能耗低等优点，但成本较高。
6. 矩阵式变换器控制：矩阵式变换器是一种适用于交流电机调速系统的组合控制策略，它同时实现了矩阵式变换器的空间矢量调制和异步电机的直接磁场定向矢量控制。
这种方法具有高效、高性能、高可靠性等优点。
综上所述，交流电机控制方法多种多样，不同方法各有优缺点，适用于不同应用场景。
随着现代控制理论和电子技术的发展，未来交流电机控制技术将更加智能化、高效化和绿色化。
矩阵式交流/交流变频器1、引言随着电力电子技术的发展，电力电子器件从20世纪60年代的SCR（晶闸管）发展到HVIGB T（耐高压绝缘栅双极型晶体管）。
继VVVF变频之后出现了矢量控制变频、直接转矩控制变频，其共同缺点是输入功率因数低，直流回路需要耐高压大容量的储能电容，再生能量不能回馈电网。
矩阵式交—交变频能克服以上不足，近年来越来越受到人们的广泛关注。
与传统的交—直—交变频器和交—交变频器相比，矩阵式变频器有如下几方面的显著特点：（1）输出电压幅值和频率可独立控制，输出频率可以高于、低于输入频率，理论上可以达到任意值；（2）在某些控制规律下，输入功率因数角能够灵活调节达到0.99以上，并可自由调节，可超前、滞后或调至接近于单位功率因数角；（3）采用四象限开关，可以实现能量双向流动；（4）没有中间储能环节，结构紧凑，效率高；（5）输入电流波形好，无低次谐波；（6）具有较强的可控性。
矩阵变换器的控制策略包括开关函数S的确定、实现和安全换流，开关函数的确定方法有直接变换法、空间矢量调制法[1]和滞环电流跟踪法，目前空间矢量调制法研究的比较成熟。
在换流方法的研究上有四步法、三步法、两步法、软开关换流。
2、拓扑结构的发展矩阵变换器的电路拓扑形式在1976年由L.Gyllglli提出。
直到1979年，M.Venturini 和A.Alesina[7]首先提出了由9个功率开关组成的矩阵式交—交变换器结构，并指出矩阵式变换器的输入功率因素角是可以任意调节的，但后来发现这种变换器存在固有极限，最大电压增益为0.866，并且与控制算法无关。
由于矩阵式变换器的主回路采用9个双向开关，还存在着双向开关的实现与保护问题，其难点在于开关换流时，既不能有死区又不能有交叠，否则，任何一种情况都将导致开关管的损坏。
为了实现安全换流，N.Burany提出了一种四步换流策略，可实现半软开关换流。
2.1 拓扑结构矩阵变换器最初提出时指的是M相输入变换到N相输出的一般化结构，因此曾被称为通用变换器。
矩阵式交---交变频器姓名摘要：本文介绍了矩阵式变频电路及变频器的工作原理和调制策略，文中遵循理论和实际相结合的原则，对变频器的工作原理和调制策略作了详细的分析。
关键词：变频、工作原理、调制策略引言：随着电力电子技术的发展，电力电子器件从20世纪60年代的SCR（晶闸管）发展到HVIGBT（耐高压绝缘栅双极型晶体管）。
继VVVF变频之后出现了矢量控制变频、直接转矩控制变频，其共同缺点是输入功率因数低，直流回路需要耐高压大容量的储能电容，再生能量不能回馈电网。
矩阵式交—交变频能克服以上不足，近年来越来越受到人们的广泛关注。
矩阵式变频器是一种交-交直接变频器，由九个直接接于三相输入和输出之间的开关阵组成。
矩阵变换器没有中间直流环节，输出由三个电平组成，谐波含量比较小;其功率电路简单、紧凑，并可输出频率、幅值及相位可控的正弦负载电压;矩阵变换器的输入功率因数可控，可在四象限工作。
一、拓扑结构的发展矩阵变换器的电路拓扑形式在1976年由L.Gyllglli提出。
直到1979年，M.Venturini和A.Alesina[7]首先提出了由9个功率开关组成的矩阵式交—交变换器结构，并指出矩阵式变换器的输入功率因素角是可以任意调节的，但后来发现这种变换器存在固有极限，最大电压增益为0.866，并且与控制算法无关。
由于矩阵式变换器的主回路采用9个双向开关，还存在着双向开关的实现与保护问题，其难点在于开关换流时，既不能有死区又不能有交叠，否则，任何一种情况都将导致开关管的损坏。
为了实现安全换流，N.Burany提出了一种四步换流策略，可实现半软开关换流。
矩阵变换器最初提出时指的是M相输入变换到N相输出的一般化结构，因此曾被称为通用变换器。
根据M、N取值的不同及输入输出端电源性质的不同，人们提出了许多拓扑结构（1）由三相交流变换到两组直流，或者一组可变换极性的直流；（2）从三相交流变换到单相交流；（3）从单一直流变换到三相交流，也就是通常所说的逆变器；（4）由交流三相变换到交流三相，它的输入输出端之间采用双向开关互相连接，即9开关矩阵变换器，它是研究得最多的一种拓扑；（5）由交流三相变换到交流三相，但输入输出端之间采用3个全控桥进行连接，称为电压源型矩阵变换器。
