可输出交流电压和直流电压的双级式矩阵变换器拓扑结构的利记博彩app
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种电能变换装置，特别涉及一种可输出交流电压和直流电压的双级 式矩阵变换器拓扑结构。
【背景技术】
[0002] 矩阵式变换器是一种新型的AC-AC变换器，具有体积小、重量轻和工作寿命 长的特点，被当作目前大量应用的双PWM变换器的替代拓扑之一，在国内外被广泛研 宄。双级式矩阵变换器是矩阵变换器的一种子类，包括电流型变换器（CurrentSource Converter,CSC)和电压型变换器（VoltageSourceConverter,VSC)两个部分，两个部分通 过直流中间直流母线相连，但无直流储能元件。相较于传统矩阵变换器，双级式矩阵变换器 具有箝位电路简单、换流控制策略容易实现等优点，在一定条件下可减少开关数量，获得了 研宄人员的广泛关注。
[0003] 基于双级式矩阵变换器的常规交流电能转换系统主要有两种结构，如附图1和附 图2所示。在附图1中，三相交流电源通过LC滤波器接到CSC的三相交流输入端，三相交 流负载通过滤波电感接到VSC的三相交流输出端。在附图2中，三相交流电源通过滤波电 感接到VSC的三相交流输入端，三相交流负载通过LC滤波器接到CSC的三相交流输出端。 双级式矩阵变换器具有如下电压传输关系：VSC的交流端电压幅值小于CSC的交流端电压 幅值的0.866倍。若忽略滤波电感压降，则可得到如下结论：在附图1中，负载电压幅值小 于电源电压幅值的〇. 866倍，即附图1所示系统只能实现降压变换；在附图2中，电源电压 幅值小于负载电压的〇. 866倍，即附图2所示系统只能实现升压变换。
[0004] 在一些工业应用场合，如在分布式发电系统中，交流负载和直流负载同时存在。这 要求电能变换装置既能产生交流负载电压，又能产生直流负载电压。此外，分布式电源的电 压幅值波动范围一般较宽，这要求电能变换装置具有较宽的负载电压调节范围。针对这两 方面问题，本发明基于双级式矩阵变换器，提出了一种既可输出交流电压又可输出直流电 压的拓扑结构。在这种拓扑结构中，交流负载电压和直流负载电压可同时大于也可同时小 于电源电压幅值，使得该拓扑结构具有较宽的调压范围。
【发明内容】
[0005] 所要解决的技术问题：
[0006] 本发明的目的在于提供一种可输出交流电压和直流电压且两种电压幅值均可大 于又可小于电源电压幅值的基于双级式矩阵变换器拓扑结构。
[0007] 技术方案：
[0008] 为了实现以上功能，本发明提供了一种可输出交流电压和直流电压的双级式矩阵 变换器拓扑结构，包括三相交流电源、电源侧滤波电感、电压型整流器VSC、电流型逆变器 CSC、三相交流负载、交流负载侧LC滤波器、直流输出电路；三相交流电源通过电源侧滤波 电感接到电压型整流器VSC的三相交流输入端，三相交流负载通过交流负载侧LC滤波器接 到电流型逆变器CSC的三相交流输出端；其特征在于：所述直流输出电路连接在直流母线 上，具体的，
[0009] 所述直流输出电路包括第十三全控型器件V13、第十三二极管D13、直流负载Rm、 第七滤波电感L7、第四滤波电容C4 ;第十三全控型器件V13的集电极和第十三二极管D13 的阳极接到电压型整流器VSC的直流母线正端P1，第十三全控型器件V13的发射极、第四滤 波电容C4的一端、直流负载心的负端接到电流型逆变器CSC直流母线正端P2,直流负载 1^的正端与第七滤波电感L7的一端相连，第四滤波电容C4的另一端、第七滤波电感L7的 另一端与第十三二极管D13的阴极相连。
[0010] 进一步的，所述电压型整流器VSC包括第一到第六全控型器件VI、V2、V3、V4、V5、 V6 和第一到第六二极管Dl、D2、D3、D4、D5、D6 ;
[0011] 第一全控型器件VI的发射极、第二全控型器件V2的集电极、第一二极管D1的阳 极、第二极管D2的阴极相连并引出作为电压型整流器的U相交流输入端；第三全控型器件 V3的发射极、第四全控型器件V4的集电极、第三二极管D3的阳极、第四二极管D4的阴极相 连并引出作为电压型整流器的V相交流输入端；第五全控型器件V5的发射极、第六全控型 器件V6的集电极、第五二极管D5的阳极、第六二极管D6的阴极相连并引出作为电压型整 流器的W相交流输入端；
[0012] 第一全控型器件VI的集电极、第一二极管D1的阴极、第三全控型器件V3的集电 极、第三二极管D3的阴极、第五全控型器件V5的集电极、第五二极管D5的阴极相连并形成 电压型整流器VSC的直流母线正端P1即第一条直流母线正端P1 ;
[0013] 第二全控型器件V2的发射极、第二二极管D2的阳极、第四全控型器件V4的发射 极、第四二极管D4的阳极、第六全控型器件V6的发射极相连并形成直流母线负端N。
[0014] 进一步的，所述电流型逆变器CSC包括第七到第十二全控型器件V7、V8、V9、V10、 ￥11、￥12和第七到第十二二极管07、08、09、010、011、012;
[0015] 第七全控型器件V7的集电极和第七二极管D7的阴极相连，第七全控型器件V7的 发射极和第八二极管D8的阳极相连并引出作为A相交流输出端，第八二极管D8的阴极和 第八全控型器件V8的集电极相连；
[0016] 第九全控型器件V9的集电极和第九二极管D9的阴极相连，第九全控型器件V9的 发射极和第十二极管D10的阳极相连并引出作为B相交流输出端，第十二极管D10的阴极 和第十全控型器件V10的集电极相连；
[0017] 第十一全控型器件VII的集电极和第十一二极管D11的阴极相连，第十一全控型 器件VII的发射极和第十二二极管D12的阳极相连并引出作为C相交流输出端，第十二二 极管D12的阴极和第十二全控型器件V12的集电极相连；
[0018] 第七二极管D7的阳极、第九二极管D9的阳极、第十一二极管D11的阳极相连并形 成电流型逆变器CSC直流母线正端P2即第二条直流母线正端P2,第六二极管D6的阳极、第 八全控型器件V8的发射极、第十全控型器件V10的发射极、第十二全控型器件V12的发射 极均接到直流母线负端N。
[0019] 更进一步的，所述三相交流电源包括U相交流电源Usu、V相交流电源Usv和W相交 流电源Usw;
[0020] 电源侧滤波电感包括第一到第三滤波电感Ll、L2、L3,U相交流电源Usu、V相交流 电源usv、W相交流电源Usw的一端相连并形成电源中性点N1 ;U相交流电源Usu的另一端接 到第一滤波电感L1的一端，第一滤波电感L1的另一端接到电压型整流器的U相交流输入 端；V相交流电源Usv的另一端接到第二滤波电感L2的一端，第二滤波电感L2的另一端接 到电压型整流器的V相交流输入端；W相交流电源Usw的另一端接到第三滤波电感L3的一 端，第三滤波电感L3的另一端接到电压型整流器的W相交流输入端。
[0021] 更进一步的，所述三相交流负载包括A相交流负载RU、B相交流负载和C相交 流负载Ru交流负载侧LC滤波器包括第四到第六滤波电感L4、L5、L6和第一到第三滤波电 容C1、C2、C3 ;
[0022] A相交流负载Ru、B相交流负载RwC相交流负载Rp第一滤波电容Cl、第二滤波 电容C2、第三滤波电容C3的一端相连并形成负载中性点N2,A相交流负载Ru的另一端接 到第四滤波电感L4的一端，第四滤波电感L4的另一端接到电流型逆变器的A相交流输出 端，第一滤波电容C1的另一端接到电流型逆变器的