基于双级式矩阵变换器的高速无刷直流电机起动/发电系统

摘要

一种基于双级式矩阵变换器的高速无刷直流电机起动/发电系统，属交流电机起动/发电系统。该系统包括无刷直流电机和双级式矩阵变换器，双级矩阵变换器包括三角形压敏电阻保护电路，逆阻型全桥变换器，电容滤波电路，三相四桥臂变换器，输出滤波电路。该系统除了综合交-直-交(Back-to-back)变换器输入输出解耦和矩阵变换器效率高、损耗小的优点外，还具有“机-电优势互补”的优点：功率因数校正环节容易实现；省去输入测滤波器；两步换流思想；整流级开关频率的降低。该系统改变了目前国内外高速电机起动/发电系统研究集中在交-直-交变换器和传统矩阵式变换器的格局。

主权项

一种基于双级式矩阵变换器的高速无刷直流电机起动/发电系统的开关换相方法，该开关换相方法所使用的高速无刷直流电机起动/发电系统，包括无刷直流电机和双级矩阵变换器，所述双级矩阵变换器包括保护电路，整流级电路，电容滤波电路，逆变级电路，输出滤波电路，无刷直流电机经保护电路连于整流级电路，整流级电路经电容滤波电路连于逆变级电路，逆变级电路再与输出滤波电路相连，所述的保护电路采用三个压敏电阻联接成三角形压敏电阻保护电路，三角形保护电路的三个联接点分别与无刷直流电机的三相相连；所述的整流级电路采用逆阻型IGBT全桥变换器电路，每相桥臂的每个整流开关由两个逆阻型IGBT组成反向并联结构的整流开关，实现强制全控换相；所述的逆变级电路为三相四桥臂变换器电路，其中一个桥臂的两个开关管的串联节点连于三个输出滤波电容一端的公共点，另三个桥臂的两个开关管的串联节点分别经一个输出滤波电感连于一个输出滤波电容的另一端，其特征在于：开关换相时采用两步开关换相方法，在开关换相过程中，先把待通相的双向开关导通，此时待断相存在着不能突变的电感能量，让其双向开关继续导通，利用待通相的反电势大于待断相反电势，将其电感能量直接转移供给负载，检测到待断相电流为零，将待断相开关关断。