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申请/专利权人：东北电力大学

摘要：一种分裂源双输出双级矩阵变换器拓扑结构及其调制方法属于交流‑交流电能变换技术领域。本发明中，整流级采用无零矢量调制方法，将输入相电压划分成六个扇区后合成整流级输出的直流电压，使输出的直流电压中不含零电压；对于九开关双输出逆变级，分别对逆变级Ⅰ和逆变级Ⅱ采用空间电压矢量调制，计算有效电压矢量及零电压矢量的占空比；对整流级以及逆变级的开关状态进行合理的优化组合。在整流级和逆变级之间插入分裂源网络，推导出稳定的升压比，解决低电压增益问题。本发明采用SVPWM的调制方法，使得输出电压为三相对称电压，易于实现，且具有较大的直流链路电压利用率，提高电压增益，并且保证了良好的输入输出波形质量。

主权项：1.一种分裂源双输出双级矩阵变换器拓扑结构，其特征是：包括一组三相交流输入电源ua、ub、uc、整流级、分裂源网络和逆变级；所述整流级和逆变级均包括若干开关模块；所述开关模块由一个绝缘栅双极晶体管与一个反并联的二极管组成；所述二极管的阳极与绝缘栅双极晶体管的发射极相连，将二极管的阳极与绝缘栅双极晶体管的发射极相连接的点定义为开关模块的发射极，二极管的阴极与绝缘栅双极晶体管的集电极相连，并将二极管的阴极与绝缘栅双极晶体管的集电极相连接的点定义为开关模块的集电极；所述整流级是由六个双向功率开关模块组成的三相桥式整流电路，每个双向功率开关模块均由两个开关模块的集电极与集电极相连组成，整流级的每相桥臂均顺次连接有2个双向功率开关模块并分别用Sxp和Sxn表示，其中，x∈{a，b，c}，连接在A相桥臂上的2个双向功率开关模块为Sap和San，连接在B相桥臂上的2个双向功率开关模块为Sbp和Sbn，连接在C相桥臂上的2个双向功率开关模块为Scp和Scn，整流级输出侧的正极定义为正极点P，整流级输出侧的负极定义为负极点N，正极点P与负极点N之间的电压定义成Udc；定义Sxp和Sxn相连的一侧分别为Sxp的发射极和Sxn集电极，则对应的另一侧分别为Sxp的集电极和Sxn的发射极；所述Sap与San之间相连接的点定义为交流输入端点a；所述Sbp与Sbn之间相连接的点定义为交流输入端点b；所述Scp与Scn之间相连接的点定义为交流输入端点c；所述三相交流输入电源ua、ub、uc的负极分别通过电感Lf与整流级交流输入端点a、b、c相连，三相交流输入电源ua、ub、uc的正极连接在一起；所述分裂源网络位于整流级和逆变级之间，分裂源网络包括三个二极管D1、D2、D3、电感L和电容C；所述逆变级为九开关双输出逆变级，九开关双输出逆变级的每相桥臂均包括3个顺次连接的功率开关模块分别用SxU、SxM和SxL表示，其中，x∈{A，B，C}，每个功率开关模块均为一个所述开关模块，并且3个功率开关模块依次将上一个功率开关模块的发射极与下一个功率开关模块的集电极相连，其中，九开关双输出逆变级的A相桥臂的3个功率开关模块分别为SAU、SAM和SAL，该A相桥臂有2个输出端，分别为SAU与SAM之间的连接点以及SAM与SAL之间的连接点，并分别定义为上输出端A1和下输出端A2，同理，将B相桥臂上SBU与SBM之间的连接点以及SBM与SBL之间的连接点,分别定义为上输出端B1和下输出端B2，C相桥臂上为SCU与SCM之间的连接点以及SCM与SCL之间的连接点,分别定义为上输出端C1和下输出端C2，3个上输出端A1、B1和C1共同组成逆变级Ⅰ，3个下输出端A2、B2和C2共同组成逆变级Ⅱ；所述功率开关模块SAU的集电极与分裂源网络的电容C正极相连，功率开关模块SAL的发射级同时与整流级输出端负极点N以及分裂源网络的电容C负极相连；将功率开关模块SAU的发射极与功率开关模块SAM的集电极相连接的点定义为交流输出端点A1，功率开关模块SAM的发射极与功率开关模块SAL的集电极相连接的点定义为交流输出端点A2；所述功率开关模块SBU的集电极与分裂源网络的电容C正极相连，功率开关模块SBL的发射级同时与整流级输出端负极点N以及分裂源网络的电容C负极相连；将功率开关模块SBU的发射极与功率开关模块SBM的集电极相连接的点定义为交流输出端点B1，功率开关模块SBM的发射极与功率开关模块SBL的集电极相连接的点定义为交流输出端点B2；所述功率开关模块SCU的集电极与分裂源网络的电容C正极相连，功率开关模块SCL的发射级同时与整流级输出端负极点N以及分裂源网络的电容C负极相连；将功率开关模块SCU的发射极与功率开关模块SCM的集电极相连接的点定义为交流输出端点C1，功率开关模块SCM的发射极与功率开关模块SCL的集电极相连接的点定义为交流输出端点C2；所述逆变级Ⅰ的交流输出端A1、B1、C1连接三相阻感负载的一端，分别为ZA1、ZB1、ZC1；逆变级Ⅱ的交流输出端A2、B2、C2连接三相阻感负载的一端，分别为ZA2、ZB2、ZC2；三相阻感负载ZA1、ZB1、ZC1的另一端连接在一起；三相阻感负载ZA2、ZB2、ZC2的另一端连接在一起；所述电感L的一端与整流级输出端正极点P相连，电感L的另一端同时与二极管D1、D2、D3的阳极相连；所述电容C的一端同时与功率开关模块SAU、SBU、SCU的集电极相连，电容C的另一端同时与整流级输出端负极点N以及功率开关模块SAL、SBL、SCL的发射极相连；所述二极管D1的阴极侧与交流输出端点A2相连；所述二极管D2的阴极与交流输出端点B2相连；所述二极管D3的阴极与交流输出端点C2相连。

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