[发明专利]矩阵变换器

说明书

技术领域

本发明涉及一种矩阵变换器。

背景技术

将交流电不变换成直流电，而直接变换成交流电的电力变换器，一般，作为矩阵变换器而公知。矩阵变换器中进行变换的开关元件为1级。由此，与组合变换器及逆变器的电力变换器相比能够提高效率。并且，由于不存在处理直流电压的电路，因此不需要平滑用电容器，从而能够延长装置寿命，并且能够提高可靠性。

在非专利文献1中记载有，在矩阵变换器中，考虑虚拟整流器和虚拟逆变器，并对各自的PWM脉冲进行矩阵运算，从而产生矩阵变换器的脉冲。由此，根据非专利文献1，将被输入的3相交流电压变换成具有与该3相交流电压不同的电压及频率的3相交流电压。

以往技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2011-30409号公报

非专利文献

非专利文献1：除伊藤淳一外4名“基于利用载波比较方式的虚拟AC/DC/AC变换方式的矩阵变换器的控制方法”电学论D，124，5(2004-5)

发明内容

在非专利文献1中记载的变换方法中，当生成虚拟整流器的PWM脉冲时，需要将电压矢量以矩阵变换成电流矢量的处理等。从而，需要运算量大且复杂的处理。即，在非专利文献1中记载的变换方法中，如矩阵运算那样的复杂的运算是必不可少的。

并且，在非专利文献1中记载的变换方法中，当生成虚拟逆变器的PWM脉冲时，为了将虚拟逆变器的环流模式均等地分配于虚拟整流器，需要调制三角波载波，或者考虑直流脉动而补正逆变器的控制信号的处理等。从而，仍需要运算量大且复杂的处理。

另外，在非专利文献1中记载的变换方法中，认为在载波期间输入电压相的选择始终是最大-最小和最大-中间这两种选择。最大-中间的选择中，中间电压相的零交叉附近的脉冲宽度变窄，尤其，在低负载时，脉冲宽度容易变窄。因此，脉冲宽度的时间有可能变得比开关元件的开关时间短。因此，在非专利文献1中记载的变换方法中，作为变换性能，输入输出电流波形例如在低负载时电流及电压的波形的畸变率容易变大。并且，电力的变换效率呈降低的趋势。

本发明是鉴于上述课题而完成的，其目的在于获得一种能够以简单的处理便能够将交流电直接变换成交流电的矩阵变换器。

为了解决上述课题并实现目的，本发明的第1方面所涉及的矩阵变换器，将被输入的3相交流电直接变换成3相交流电而输出给负载，其具备双向开关电路和控制部。双向开关电路开启/关闭所述被输入的3相交流电向所述负载的供给。控制部生成所述双向开关电路的开关图形，以便根据按照所述被输入的3相交流电中的各相电压的大小关系而被区分的多个模式，对所述被输入的3相交流电进行不同的虚拟AC/DC变换处理，且选择所述被输入的3相交流电中的2相，对所选择的2相线间电压，按照所述多个模式进行不同的虚拟DC/AC变换处理。

并且，本发明的第2方面所涉及的矩阵变换器，在本发明的第1方面所涉及的矩阵变换器中，所述控制部生成所述双向开关电路的开关图形，以便按照所述多个模式，利用不同的第1载波波形图形，对所述被输入的3相交流电进行虚拟AC/DC变换处理，且选择所述被输入的3相交流电中的2相，对所选择的2相线间电压，按照所述多个模式，利用不同的第2载波波形图形进行虚拟DC/AC变换处理。

并且，本发明的第3方面所涉及的矩阵变换器，在本发明的第2方面所涉及的矩阵变换器中，所述控制部在所述多个模式的各模式中，作为所述虚拟AC/DC变换处理，由所述第1载波波形图形和与输入侧的相所对应的第1控制信号来求出多个线间电压生成区间，且作为所述虚拟DC/AC变换处理而生成与所述多个线间电压生成区间对应的所述第2载波波形图形，由所生成的所述第2载波波形图形和与输出侧的相所对应的第2控制信号来生成所述双向开关电路的开关图形。

并且，本发明的第4方面所涉及的矩阵变换器，在本发明的第3方面所涉及的矩阵变换器中，所述控制部对所述被输入的3相交流电中的最大电压相、最小电压相及中间电压相进行识别。另外，所述控制部将所述多个线间电压生成区间分为与中间电压相及最小电压相对应的第1区间、与最大电压相及最小电压相对应的第2区间、及与最大电压相及中间电压相对应的第3区间而求出。

并且，本发明的第5方面所涉及的矩阵变换器，在本发明的第3方面或第4方面所涉及的矩阵变换器中，所述第2载波波形图形具有在所述多个线间电压生成区间中横跨连续的两个区间且电平呈山形变化的图形。