冯芬，张卡飞，郑亚丽（卧龙电气集团杭州研究院有限公司，浙江杭州310051）



一种应用于高压变频器的新型矩阵变换技术

冯芬，张卡飞，郑亚丽
（卧龙电气集团杭州研究院有限公司，浙江杭州310051）

摘要：提出了一种基于单向开关的新型矩阵变换器拓扑方案。变换器采用IGBT器件代替二极管器件实现电压型整流，通过IGBT器件的电流双向流动特性实时地将负载的瞬时无功功率回馈至电网。这省去了大容量的直流母线储能电容，降低了变换器的成本，同时实现4象限运行。本新型矩阵变换技术主要侧重于整流侧IGBT开关控制技术研究和输入侧滤波器设计，通过理论计算和实验验证了此新型矩阵变换技术可替代传统的交-直-交功率单元，在级联多电平的高压变频器上具有应用前景。

关键词：矩阵变换器；高压变频；单向开关

单元串联多电平型高压变频器仍是国内外高压变频市场的主流，如图1所示，该类型中高压变频器采用多个低压的功率单元串联实现高压，输入侧的降压变压器采用移相方式，可有效消除对电网的谐波污染，输出侧采用多电平正弦PWM技术，可适用于任何电压的普通电动机。

图1　级联型高压变频器主电路结构Fig.1 The main topology of cascade high voltage driver

其功率单元的拓扑如图2a所示，主要缺点是功率单元器件数目多，体积较大，特别是功率单元中的直流母线上需要提供大容量的电容，为负载提供无功能量。而电解电容存在体积大，寿命短，对温度要求高的缺点，是变频器产品中最易受损的器件之一。……