[发明专利]三相矩阵变换器及其操作方法

权利要求书

1．一种三相矩阵变换器，其用于将预定幅值和频率的交流电压单级转换为任意幅值和频率的交流电压，其特征在于该变换器包括：

作为主开关工作的多个双向开关，这些双向开关组合成具有三相输出连接的三个开关组；

多个谐振电容，每个与所述主开关的相应一个并联连接；

多个辅助换流器，每个连接在所述开关组的相应两个的所述三相输出连接之间，所述辅助换流器每一个具有一个作为一个双向开关构造的辅助开关和与所述辅助开关串联连接的一个谐振电感；以及

所述主开关在一个切换频率的每个周期在所述三个开关组的每一个中具有一个切换顺序，该切换顺序包括两个容性换流和一个感性换流，通过以所述主开关使用所述谐振电容和与两个所述谐振电感串联的两个所述辅助开关改变电流的一个极性将感性换流变换为容性换流，其中两个所述谐振电感连接在输送具有相反方向的电流的输出相之间，在最初的传导开关的一个最短负载周期结束之后，以及在该切换频率的一个周期结束时有选择地同步所述开关组中的输出电流的所变换的感性换流。

2．根据权利要求1的矩阵变换器，其特征在于主开关和/或辅助开关均由IGBT半导体(T₁、T₂)分别与反向二极管(D₁、D₂)并联，然后两者再串联而成。

3．根据权利要求1的矩阵变换器，其特征在于每个主开关都采用两个并联连接的可关断GTO晶闸管组成，在辅助开关中采用两并联的可关断GTO晶闸管或快速晶闸管组成。

4．根据权利要求1的矩阵变换器，其特征在于主开关和/或辅助开关均由一个不对称GTO同一反向二极管并联，然后两个这样的并联电路相串接而成。

5．一种三相矩阵变换器的操作方法，其特征在于：选用开关组的开关切换顺序为输入电压间隔(1至6)和输出电流(i_o1至i_o3)极性的函数，通过这种方法产生两个容性换流和一个感性换流过程；选用脉冲触发，这样在每个开关频率(f_s)周期(T_s)内，将产生与脉冲同时的感性换流过程；在主开关主动切换之前，利用辅助换流器改变主开关电流(1_sg1、i_sg2、i_sg3)的极性，使得自然感性换流过程转变为容性换流过程。

6．根据权利要求5的方法，其特征在于：在转变后的感性换流过程中，具有最大值的输入线电压(V_i12、V_i23、V_i13)一直被用作换流电压。

7．根据权利要求5和/或6的方法，其特征在于：在三个开关组中，三个主开关最初导通且占空比最小的开关组最先进行换流。

8．根据权利要求5和/或6的方法，其特征在于：选用一种开关切换顺序，以便先进行两个不经转变的容性换流过程，在开关频率周期末进行转变后的换流过程。

9．根据权利要求5至8之一的方法，其特征在于：开关组的三相输出端子间并联有三个辅助换流器，利用其中两个辅助换流器的辅助开关进行换流过程转换，其中开关组的输出电流(i_o1、i_o2、i_o3)极性相反。