[发明专利]一种电压源型高频隔离矩阵变换器及其调制方法

权利要求书

1.一种电压源型高频隔离矩阵变换器，其特征在于，包括：

矩阵变换器，其输入交流母线接发电机三相定子绕组，

高频隔离变压器，其原边线圈接矩阵变换器的输出端，及，

电压源全桥变换器，其输入接高频隔离变压器的输出端，直流输出接蓄电池；

矩阵变换器在电压矢量的作用下依次经历正半周期第一零矢量作用阶段、变压器漏感电流换流阶段、电压源型全桥变换器续流阶段、第一有源矢量作用阶段、第二有源矢量作用阶段、正半周期第二零矢量作用阶段。

2.根据权利要求1所述的电压源型高频隔离矩阵变换器，其特征在于，所述矩阵变换器的调制方法:

所述电压源型全桥变换器包括：第一开关管和第二开关管串联组成的一桥臂、第三开关管和第四开关管串联组成的另一桥臂，矩阵变换器包括：第一双向开关管和第四双向开关管串联组成的a相桥臂、第三双向开关管和第六双向开关管串联组成的b相桥臂、第五双向开关管和第二双向开关管串联组成的c相桥臂；

一个开关正半周期内作用于矩阵变换器的四个电压矢量为第一零矢量V₇和第二零矢量V₈、第一有源矢量V₁₊、第二有源矢量V₂₊；第一零矢量V₇和第二零矢量V₈均对应矩阵变换器的输入电流为I₀；第一有源矢量V₁₊、第二有源矢量V₂₊分别对应矩阵变换器的输入电流为I₁、I₂，比较电机绕组输入电流后，确定四个电压矢量的作用顺序为V₇-V₁₊-V₂₊-V₈此时I₂I₁I₀。

3.根据权利要求1所述的电压源型高频隔离矩阵变换器，其特征在于，所述一个开关正半周期内高频隔离矩阵变换器的调控为:

a、状态1：正半周期第一零矢量作用阶段

开关周期开始时，第一零矢量V₇作用于矩阵变换器，矩阵变换器中第四双向开关、第六双向开关导通、第二双向开关导通，电压源型全桥变换器中的第二开关管和第三开关导通，无电流流过，此时低频交流电源与蓄电池之间没有能量交换；

b、状态2：变压器漏感电流换流阶段

零矢量作用时间结束后，第一有源矢量V₁₊作用于矩阵变换器，电压源型全桥变换器中的第二开关管和第三开关管维持导通状态；矩阵变换器中第一双向开关管打开，第四双向开关管关断，直流蓄电池给漏感电流充电，高频隔离变压器漏感电流等于低频交流电源a相绕组电流；

c、状态3：电压源型全桥变换器续流阶段

电压源型全桥变换器中第二开关管和第四开关管关断，变压器电流通过第一开关管和第四开关管的反并联二极管续流，矩阵变换器中第一双向开关管、第六双向开关管和第二双向开关管保持导通。高频隔离变压器原边电流等于低频交流电源a相绕组电流，高频隔离变压器副边电压等于蓄电池电压，能量从交流侧馈送给直流侧；

d、状态4：第一有源矢量作用阶段

矩阵变换器中第一双向开关管、第六双向开关管和第二双向开关管维持导通状态，电压源型全桥变换器的第一开关管和第四开关管零电压导通，能量从交流侧馈送给直流侧；

e、状态5：第二有源矢量作用阶段

矩阵变换器第一有源矢量V₁₊作用时间结束后，第二有源矢量V₂₊开始作用。矩阵变换器中的第六双向开关管关断，第三双向开关管打开，高频隔离变压器原边电流等于a相和b相绕组电流之和，副边电压等于蓄电池电压,能量从交流侧馈送给直流侧；

f、状态6：正半周期第二零矢量作用阶段

矩阵变换器第二有源矢量V₂₊作用时间结束后，第二零矢量V₈作用于矩阵变换器，矩阵变换器中第一双向开关、第三双向开关管和第五双向开关维持导通状态，电压源型全桥变换器中第一开关管、第四开关管维持导通状态,此时低频交流电源与蓄电池之间没有能量交换。