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1、一种矩阵级联型高压变频器的研究摘要：本文揭示和描述了一种新型的矩阵级联型高压变频器，并着重阐述了它的拓扑形式、组成原理、实现方法和研究内容等。矩阵级联式高压变频器具有矩阵变频器、交—交变频器和H桥级联型高压变频器的三重特点，采用虚拟的多重化整流和PWM逆变技术，不需要电容器组，具有体积小，效率高，低谐波，长寿命等特点，所以对它进行深入的研究将具有十分重要的意义。本文对比了矩阵变频器、交—交变频器和H桥级联型高压变频器的拓扑原理、技术特点和优缺点等。英文摘要：ThepaperdescribesatypeofMatrix
2、-cascadeHighVoltageInverter,abouttopologystructure,component,schemacircuit,implementationprocedure,andresearch.ThetypeofMatrix-cascadeInverterhavethreefoldcharacteristiccomparingthetypeofMatrix,AC-ACorH-bridgecascadeinverter.Itintroducedummymultiprocessrectifie
3、r,andPWM.Don抰dependonaluminiumelectrolyticcapacity,soitalsointroducelittlecubage,longevity.ThepaperhaveemulatedthemodelofaMatrix-cascadeHighVoltageInverter.关键词：H桥 级联 矩阵 变频器 变流器1 引言近几年,H桥级联式高压变频器得到了很快的推广和普及,其“完美无谐波”的特点，被更多的人所赞誉和接受,这主要归功于一个简单的思路，即：用相对
4、独立的低压变换单元,通过串联的办法来解决高压问题。思路很简单,但实现起来方法却各有不同。本文就提出了一种将矩阵变换器引入H桥级联型高压变频器的新方法,并替换其中的H桥功率单元,舍弃了直流环节和串、并联电解电容器组,实现了交—交形式的直接变换,因此大大延长了变频器的使用寿命,体积也可以减小许多。2 拓扑结构及其特点2.1矩阵变频器矩阵式变换器，主要由矩阵开关以m×n阵列形式构成，当用作电机驱动时m和n的值都取3，组成矩阵变频器，其电路拓扑如图1所示。图1 矩阵变换器虚线框内为矩阵开关，由两支反串联的IGBT构成，也可以
5、由两支反并联的晶闸管构成，它的作用是实现电流的双向控制。（1）特点： ●可以实现四象限运行； ●无需电解电容器； ●无需电力变压器； ●体积小，重量轻； ●效率高。（2）缺点： ●开关型功率器件数量多； ●功率器件需要能耗型吸收电路； ●采用IGBT时,受器件耐压限制,高电压变换难于实现。
6、支反并联的晶闸管构成，作用也是实现可换向整流控制。但是需要说明的是，晶闸管的关断需要依赖电源交流电压的自然换向才能实现。（1）特点： ●可以实现四象限运行； ●无需电解电容器； ●效率较高。（2）缺点： ●需要电力变压器，体积大，较重； ●晶闸管数量多，需要能耗型吸收电路； ●晶闸管的关断依赖电源的交流电压； ●输出谐波较大； ●输出频率范围因谐波原因受到较大的限制。2.3H桥级联型高压变频器H桥级联型高压变频器，主要由移相式输入变压器和多个H桥单相逆变单元共同组成，单元与单元之间串联
7、，并最终进行星形连接，从而实现三相输出。如图3所示，是一个3kVH桥级联型高压变频器的电路拓扑形式，它的每一个相电压由3个H桥单元串联而成。图3 H桥级联型高压变频器虚线框内为H桥单相逆变单元，由三相输入整流、滤波电容组和H桥逆变电路（全桥）共同组成，本质是一个AC-DC-AC变换器。（1）特点： ●功率因数高； ●输入、输出电流波形接近正弦波，谐波小； ●效率较高； ●高电压变换容易实现。（2）缺点： ●需要复杂的电力变压器； ●体积大，较重； ●功率器件数量多； ●依赖直流电容器，
8、如果采用电解电容器，还需要定期维护。2.4矩阵级联型高压变频器本文提出的矩阵级联型高压变频器，主要由移相式输入变压器和多个矩阵单相变换单元共同组成，它是在H桥级联型变频器基础上，将矩阵变换单元引入并替代H桥单相逆变单元而形成的，其单元与单元之间也采取串联及星形连形式，并最终实现三相输出的。拓扑结构如图4所示，是一个3kV矩阵级联型高压变频器的电
