浅谈储能用矩阵式AC/DC变换器的控制

侯书毅

【摘要】随着社会的发展以及科技的进步，储能用矩阵式AC/DC变换器得到了快速的发展，并且广泛的应用到各种机械设备产品中。与传统的变换器相比，其在性能以及稳定性等方面表现出明显的优势所在。储能用矩阵式AC/DC变换器在应用过程中不仅提高机械设备的运行效率，降低运行成本，而且还能一定程度上提高其使用寿命。本文将通过对储能用矩阵式AC/DC变换器优势进行分析，进而对AC/DC变换器工作原理以及矩阵式AC/DC变换器的调制方式进行阐述，以供参考。

【关键词】储能用矩阵式变换器；AC/DC；优势；工作原理；调制方式

引言

储能用矩阵式ACDC变换器作为一种新型器件得到了广泛的应用。其通过可控双向开关针对能够对所输出的电压进行合理的变换以及控制，并且还能生成任意频率的输出电压，同时其所获得的电流还能进行双向流动，适用于各机械设备，不仅能够提高设备性能，而且还能在一定程度上提高设备运行的稳定性。

1.储能用矩阵式AC/DC变换器优势

与传统的整流电路相比，矩阵式AC/DC变换器表现出明显的优势所在，在矩阵式AC/DC变换器的应用过程中，其不仅提高相关设备的运行效率以及稳定性，而且还在一定程度上节约运行成本。下面我们将就矩阵式AC/DC变换器的优点进行简要说明：第一，在应用过程中具有良好的储能性能，并且具有动态响应快以及寿命长的特点。第二，输出电压能力强；第三，在电流输入过程中，谐波含量相对比较低，并且其主要集中在高次谐波；第四，高校功率密度传送；第五，输出的功率因数可为负数、可以为负数、可以1；第六，在功率进行输送过程中可以进行双向传输；第七，通过应用调制技术，AC/DC变换器将会具有输出以及输入两种波形；第八，AC/DC变换器不仅体相对比较小，并且在结构上相对比较紧凑，在串联设备减少的情况下，其具有较高的传输效率，AC/DC变换器能够实现模块化。

2.储能用矩阵式AC/DC变换器工作原理

由于矩阵式变换器进行电压调制过程中，其最大的电压值只能达到0.866，因此，通常情况下矩阵式变压器在应用过程中被当做降压变压器。然而，在应用过程中一旦要进行整流传送，则可以将传统的三相—三相变换器中的三相输出合理的减去一相，从而将形成AC/DC矩阵式变换器。

若想从三相—三相变换器中合理的推演出矩阵式AC/DC变换器，其必须要充分的满足以下三个基本条件：（1）在推进过程中必须要满足矩阵式AC/DC变换器工作原理；（2）矩阵式AC/DC变换器的输出频率必须为零；（3）矩阵式AC/DC变换器的直流电压必须与相电压的最大值相等。

矩阵式AC/DC变换器主要是由六个双向开关构成，其能够进行直接将三相交流电转换成为输出的直流电。由于矩阵式AC/DC变换器闭环控制系统在一定程度上行对不同负载和宽范围输入的变化情况起到一定的保护性作用，因此，在其进行电压输送过程中表现出可控制性的特点。

矩阵式AC/DC变换器作为一种有交流直接转换成為交流的设备产品，在其应用过程中不需要直流电容。矩阵式AC/DC变换器具有诸多的优势所在，举例来说，在双向功率流动的过程中，其能够对输出的功率因数进行有效的控制，形成一种具有紧凑性以及高可靠性的结构等。同时通过空间矢量的调制方式能够对矩阵式ACDC变换器的六个双向开关进行有效的控制。

3.储能用矩阵式AC/DC变换器的调制方式

间接性的空间矢量调制方式是根据“虚拟直流环节”基础上所提出的一种控制方式，在理论上讲矩阵式变换器等效于逆变器与整流器进行虚拟性的连接，同时将空间矢量的调制用于对矩形式变换器的控制，分别对“虚拟逆变器”以及“虚拟整流器”脉宽进行调制，从将其过程进行有效的合成，进而实现可控的输入功率因数、输入、输出波形。

3.1 储能用矩阵式AC/DC变换器整流过程

实现整流的主要目的是为了能够得到直流母线的虚拟性电压值，并且能够将其的输入功率的因数值保持为1。这时产生的直流电压主要是由三相电压经过矩阵式AC/DC变换器六个开关调制而形成的。通过矩阵式AC/DC变换器在电流输入过程中不能发生短路现象不难看出，整流过程主要分为六种有效的开关状态以及三种无效性的开关状态。其中，六个有效开关分别与空间矢量六边形的开关相对应，然而三个无效开关也与三个矢量开关相对应。同时任意一个位置上的空间矢量，都是由两个相邻开关是矢量而组成的。

3.2 储能用矩阵式AC/DC变换器合成过程

由于矩阵式AC/DC变换器所输出的电压为直流电压，而通过直流输出的电流内环以及电压外环，能够有效的得出矩阵式AC/DC变换器调制的主要策略。同时，根据大量的时间研究表明，矩阵式AC/DC变换器间接性空间矢量的调制方法不仅在操作上具有一定的便利性，而且还能在一定程度上降低矩阵式AC/DC变换器对控制电路的需求，通过这种方式则不需要在相电压输出的过程中进行低频谐波的引入，并且能够实现矩阵式AC/DC变换器的利用率电压达到最大值，从而将实现对输入的电流相位差进行任意控制。

3.3 储能用矩阵式AC/DC变换器双电压控制

矩阵式AC/DC变换器主要工作原理是通过各开关的开与关，按照一定的控制要求对了六个有效开关以及三个无效开关进行合理的控制，进而实现幅值频率的变频输出，其中控制策略是在矩阵式AC/DC变换器实现过程中起到关键性的作用。双电压控制策略的主要原理是当输入以及输出电压在某一阶段内，通过两个输入电压线与零电压线进行进行组合，从而形成满足三相对称电压相关要求的输出线电压。

4.结语

综上所述，根据三相—三相矩阵式变换器数字模型以及拓扑结构原理，进而推出储能用矩阵式AC/DC变换器。同时在储能用矩阵式AC/DC变换器的应用过程中，不仅机械设备运行的稳定性，而且还在一定程度上降低设备的故障问题发生的机率，降低维护成本，促进设备能够在稳定的状态下运行。

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