矩阵变换器开关损耗分析与计算.pdf

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1、Vo1．31No．92011．9船电技术I控制技术矩阵变换器开关损耗分析与计算涂方明王亚楠(1．海装驻武昌造船厂军代室，武汉430060；2．中国船舶重工集团公司第七一二研究所，武汉430064)摘要：由于矩阵变换器的拓扑结构和传统的电压源逆变器不同，各个IGBT模块的c．e极电压和电流分配都是在变化的，各管的损耗也同时在变化，VSI的开关损耗分析不能适用于矩阵变换器。本文在电压型换流法的各个开关模态的基础上，分析了每个开关过程的传导损耗、开通损耗和关断损耗，通过计算机累加仿真求得了MC总的开关损耗。仿真可知传导损耗为与输出频率有关的周期函数；不同的调制方法、开关频率对开通和关断损

2、耗的影响很大，对传导损耗几乎没有影响；只有少数几种调制方法可以得到损耗的解析解，大多数方法需要仿真计算求开关损耗。关键词：开关损耗分析矩阵变换器双向开关调制策略仿真中图分类号：TM464文献标识码：A文章编号：1003．4862(2011)09．0001．06PowerLossAnalysisandSimulationofMatrixConverterTuFangminglWangYanan2，(1．NavyDeputyOficeinWuchangShipyard，Wuhan430060，China；；2．WuhanInstituteofMarineElec~icPropulsio

3、n，CSIC，‘Wuhan430064，China)Abstract：Powerlossanalysisonbi—directionalswitchesisoneofbasicstepsfo，．evaluationofthereliabilityofmatrixconverter(Mc)．SincepowertopologiesandswitchingrulesofMCarequitedifferentfromvoltagesourceinverter(-VSI)，lossanalysismethodsusedfo，．powerswitchesofVSItopologycannot

4、beappliedtoMC．Thecollector-emittervoltageVceofIGBTmodulesarenotconstantandcurrentdistributionineachpowerdevicechangesateachinstantswitching．Theconductionloss,turn-onlossandturn—-offlossissimulatedbythecomputerbasedonseminaturaltwostepscommutationstrategy．Itcanbeobtainedthattheconductionlossisa

5、periodicfunctionconcernedwithoutputfrequency,thedifferentmodulationstrategiesandcarrierfrequencycaninfluencetheturn—onlossandturn—oflossnottotheconductionloss，onlyseveralmodulationstrategiescangetanalyticsolutionofswitchloss,mostmodulationstrategiesneedsimulation．Keywords：powerlossanalysis；mat

6、rixconverter；bi—directionalswitches；modulationstrategies；simulation部分。由于MC的功率拓扑结构和调制策略与传1引言统的电压源逆变器(VSI)大不相同，VSI的开关矩阵变换器(MatrixConverter)作为一种通损耗分析不能适用于MC系统。对于MC系统，用变频器具有人们所期望的多种优点，符合今后输入电压通过9个双向开关整合调制直接连到输模块化发展方向】。图1为MC的基本结构，它出端，而不利用任何储能元件，这样便造成了主要由9个双向开关组成。双向开关的开关损耗IGBT模块截止时电压不为恒值。即使输出电分析是MC效

7、率评估及系统设计的一个基本组成流为恒值时，由于输入电压区间的切换，各个IGBT模块的c．e极电压和电流分配都是在变化收稿日期：2011．01．07的，各管的损耗也同时在变化，因此对MC的损作者简介：涂方明(1979__)，男，工程师，研究方向：船耗分析必须从调制策略和IGBT模块的自身特性舶电气。入手，研究各个开关模态下的开关损耗。国外对船电技术{控制技术MC开关损耗的分析研究的较早，文献[4】将MC同样，电力二极管的瞬时传导损耗也可以表和VSI的开关损耗进行了比较，