专利名称：一种可实现变压变频的泵式矩阵变换器开关电源电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电源电路，尤其涉及一种可实现变压变频的泵式矩阵变换器开关 电源电路。
背景技术：
矩阵式变换器是电力电子领域的研究热点，其具有无中间储能环节，直接变频，功 率因数可调等优点，并且大大提高了功率密度，成为下一代电力变换器的发展方向。由于结 构所限，经典矩阵式变换器的电压传输比最大只能达到0. 866，一种采用单向开关的由AC/ DC变换和DC/AC变换串接而成的虚拟交一直一交变换器，采用空间矢量法，牺牲了部分输 入电流波形和网侧功率因素，从而达到提高电压传输比的目的，但传输比也只能达到0. 89。 电压传输比是始终小于1的问题，成为矩阵变换器实用化进程中的一个重大瓶颈。只有突 破原有矩阵变换器拓扑结构并采取对应的调制策略，才能进一步提高电压传输比，使其能 够达到或超过1，符合工程实用化的要求。
发明内容本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种结构简单的 可实现变压变频的泵式矩阵变换器开关电源电路。本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现一种可实现变压变频的泵式 矩阵变换器开关电源电路，其特征在于，该电路包括电压传输比调节电路、波形调制变换电 路，所述的电压传输比调节电路与波形调制变换电路直接连接。所述的电压传输比调节电路包括U相储能电感、V相储能电感、W相储能电感、U相 双向功率开关、V相双向功率开关、W相双向功率开关、U相储能电容、V相储能电容、W相储 能电容，所述的U相储能电感一端与U相电源连接，所述的U相储能电感另一端分别与U相 双向功率开关、U相储能电容的一端连接，所述的V相储能电感一端与V相电源连接，所述 的V相储能电感的另一端分别与V相双向功率开关、V相储能电容的一端连接，所述的W相 储能电感一端与W相电源连接，所述的W相储能电感另一端分别与W相双向功率开关、W相 储能电容的一端连接，所述的U相双向功率开关、V相双向功率开关、W相双向功率开关另一 端互相连接。所述的U相储能电感、V相储能电感、W相储能电感参数相同。所述的U相储能电容、V相储能电容、W相储能电容参数相同。所述的波形调制变换电路包括双向功率开关I、双向功率开关II、双向功率开关 III、双向功率开关IV、双向功率开关V、双向功率开关VI、双向功率开关νπ、双向功率开关通、 双向功率开关IX，所述的双向功率开关I、双向功率开关II、双向功率开关III一端分别依次 与U相储能电容的另一端连接，所述的双向功率开关IV、双向功率开关V、双向功率开关VI 一端分别依次与V相储能电容的另一端连接，所述的双向功率开关νπ、双向功率开关通、双 向功率开关K分别依次与W相储能电容的另一端连接，所述的双向功率开关I、双向功率开关IV、双向功率开关νπ的另一端互相连接，构成电源电路输出端之一，所述的双向功率开 关II、双向功率开关V、双向功率开关VDI的另一端互相连接，构成电源电路输出端之二，所述 的双向功率开关III、双向功率开关VI、双向功率开关IX的另一端互相连接，构成电源电路输 出端之三。本实用新型的优点包括储能元件容量要求小，省去庞大的中间直流储能环节， 整体器件功率密度高；可以提高输入电压幅值，达到能量双向流动；控制方法简单，易于实 现。
图1是本实用新型一种可实现变压变频的泵式矩阵变换器开关电源电路的示意 图。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本实用新型做进一步说明。如图1所示，一种可实现变压变频的泵式矩阵变换器开关电源电路，按其功能，可 分为两部分，一部分是电压传输比调节电路1，另一部分为波形调制变换电路2 ；就其在控 制电压传输比中的作用而言，前者又可以分成升压回路和降压回路。不同的划分是为了能 更明确地说明其工作原理，并不表示其各部分的工作过程是相互孤立的。其中电压传输比调节电路1中包括U相储能电感Llu，V相储能电感Llv，W相储能 电感Llw，U相双向功率开关S。u，V相双向功率开关S。v，W相双向功率开关S。w，U相储能电容 Clu，V相储能电容Clv，W相储能电容clw。三相的三个储能电感参数相同，三相的三个储能电 容参数相同。三个储能电感a端与三相电源连接，b端与每一相得双向功率开关的a端以 及每一相的储能电容的a端相连接，三个双向功率开关的b端互相连接。三个储能电容的 b端为电压传输比控制电路的电压输出。波形调制变换电路2包括九个双向功率开关\a、Sub, Suc, SVa、Svb、Sv。、SWa、Sffb, Sffc (Sjk (j = {U, V, W}—输入的相数，k= {a,b,c}——输出的相数))，其中，Slla的a端与 Clu的b端相连，Sva的a端与Clv的b端相连，Sffa的a端与Clw的b端相连，SUa, SVa、Sffa的b 端互相连接，作为输出电压的A相；Sub的a端与Clu的b端相连，Svb的a端与Clv的b端相 连，Sffb的a端与Clw的b端相连，Sffl3,Svb, Sffb的b端互相连接，作为输出电压的B相；Slfc的a 端与Clu的b端相连，Svc的a端与Clv的b端相连，Sffc的a端与Clw的b端相连，SUc, Sv。、Sffc 的b端互相连接，作为输出电压的C相。整个变压变频阶段以周期为单位进行控制。一个周期T可以分为Ts和Tl，Ts时 间内，S。u，Sov, Soff导通，电感Llu，Llv，Llff电流上升，电容Clu，Clv，Clff作为矩阵式变换器的电 源。在时间Tl内，Stju, Sov, S。w截止，电感Llu，Llv，Llw释放能量，电源和电感串联对电容 Clu，Clv，Clw充电，所以适当的选择Tl，可以使得充电电容电压大于电源电压，从而实现电压 提升。而^^全都导通，可以等效为3根导线，负载侧感性负载续流。这一过程，如同一个与往复式机械“泵”机理相似，并与经典的矩阵变换器拓扑结 构结合，将高频升压与斩波调制协调配合，可以实现电压传输比双向调节和总电压传输比大于1。
权利要求1.一种可实现变压变频的泵式矩阵变换器开关电源电路，其特征在于，该电路包括电 压传输比调节电路(1)、波形调制变换电路O)，所述的电压传输比调节电路(1)与波形调 制变换电路( 直接连接。
2.根据权利要求1所述的一种可实现变压变频的泵式矩阵变换器开关电源电路，其特 征在于，所述的电压传输比调节电路(1)包括U相储能电感(Llu)、V相储能电感(Llv)、W相 储能电感(Llw)、U相双向功率开关(S。u)、V相双向功率开关(S。V)、W相双向功率开关(S。w)、 U相储能电容(Clu)、V相储能电容(Clv)、W相储能电容(Clw)，所述的U相储能电感(Llu) — 端与U相电源连接，所述的U相储能电感(Llu)另一端分别与U相双向功率开关(S。U)、U相 储能电容(Clu)的一端连接，所述的V相储能电感(Llv) —端与V相电源连接，所述的V相储 能电感(Llv)的另一端分别与V相双向功率开关(S。v)、V相储能电容(Clv)的一端连接，所述 的W相储能电感(Llw) —端与W相电源连接，所述的W相储能电感(Llw)另一端分别与W相 双向功率开关(S。w)、W相储能电容(Clw)的一端连接，所述的U相双向功率开关(S。u)、V相 双向功率开关(S。V)、W相双向功率开关(S。w)另一端互相连接。
3.根据权利要求2所述的一种可实现变压变频的泵式矩阵变换器开关电源电路，其特 征在于，所述的U相储能电感(Llu)、V相储能电感(Llv)、W相储能电感(Llw)参数相同。
4.根据权利要求2所述的一种可实现变压变频的泵式矩阵变换器开关电源电路，其特 征在于，所述的U相储能电容(Clu)、V相储能电容(Clv)、W相储能电容(Clw)参数相同。
5.根据权利要求1或2所述的一种可实现变压变频的泵式矩阵变换器开关电源电 路，其特征在于，所述的波形调制变换电路(2)包括双向功率开关I (SUa)、双向功率开关II(Sub)、双向功率开关III (Suc)、双向功率开关IV (Sva)、双向功率开关V(Svb)、双向功率开关 VI饭。)、双向功率开关训(Swa)、双向功率开关VDI (Sffb)、双向功率开关IX (Swe)，所述的双向 功率开关I (Sua)、双向功率开关II (SJ、双向功率开关IIIOU —端分别依次与U相储能电 容(Clu)的另一端连接，所述的双向功率开关IV (Sva)、双向功率开关V(Svb)、双向功率开关 VI (Svc) 一端分别依次与V相储能电容(Clv)的另一端连接，所述的双向功率开关vn (Sffa), 双向功率开关VDI (Sffb)、双向功率开关K (Sffc)分别依次与W相储能电容(Clw)的另一端连 接，所述的双向功率开关I (Sua)、双向功率开关IV (Sva)、双向功率开关vn (Sffa)的另一端 互相连接，构成电源电路输出端之一，所述的双向功率开关II (Sub)、双向功率开关V(Svb)、 双向功率开关VDI (Sffb)的另一端互相连接，构成电源电路输出端之二，所述的双向功率开关III(Sue)、双向功率开关VI (sv。)、双向功率开关IX (Sffc)的另一端互相连接，构成电源电路输 出端之三。
专利摘要本实用新型涉及一种可实现变压变频的泵式矩阵变换器开关电源电路，该电路包括电压传输比调节电路、波形调制变换电路，所述的电压传输比调节电路与波形调制变换电路直接连接。与现有技术相比，本实用新型的优点包括储能元件容量要求小，省去庞大的中间直流储能环节，整体器件功率密度高；可以提高输入电压幅值，达到能量双向流动；控制方法简单，易于实现。
文档编号H02M5/06GK201860265SQ20102010126
公开日2011年6月8日 申请日期2010年1月26日 优先权日2010年1月26日
发明者万衡, 陈庆安, 陈文博 申请人:万衡, 陈庆安, 陈文博