[发明专利]一种含Γ源电路的新型超稀疏矩阵变换器拓扑结构

说明书

本发明公开了一种含Γ源电路的新型超稀疏矩阵变换器拓扑结构，包括：输入滤波电路、整流级电路、Γ源电路和逆变级电路；输入滤波电路用于连接交流电源，输出滤波电压传输至整流级电路；整流级电路接收滤波电压，输出整流电压并传输至Γ源电路；Γ源电路接收整流电压，输出升压电压并传输至逆变级电路；逆变级电路接收升压电压，输出逆变电压；其中，Γ源电路包括一个二极管和一个变压器及电容；所述整流电压通过所述二极管传输至变压器，所述变压器连接电容，且所述变压器输出升压电压并传输至所述逆变级电路。在传统USMC的直流环节增加Γ源升压电路，提高直流环节的输出电压，使得逆变级能够输出更高电压，从而拓宽电压传输比范围。

技术领域

本发明涉及电力电子交流变换技术领域，更具体的说是一种含Γ源电路的新型超稀疏矩阵变换器拓扑结构。

背景技术

为了减少功率开关器件数量，降低换流次数，众多研究者对间接矩阵变换器(Indirect Matrix Converter，IMC)拓扑结构进行改进创新，得到功率开关器件仅为9个的超稀疏矩阵变换器(USMC)。为提高矩阵变换器电压传输比，目前仅有改进调制策略及调整拓扑结构两种途径。

2012年第60期的《IEEE Trans.on Industrial Electronics》中《Comparison ofTwo Overmodulation Strategies in an Indirect Matrix Converter》一文中提出了空间矢量调制的过调制策略，虽能在一定范围内提升USMC电压传输比，但其算法实现较为复杂且输出谐波较大。2018年第33期的《电力科学与技术学报》中《超稀疏矩阵变换器的控制策略及其仿真分析》一文中对USMC建模仿真进行了详细分析，得到了不同输出频率下的输出电压波形，但被其拓扑结构和调制算法限制了电压传输比。2017年第51期的《电力电子技术》中《Trans-准Z源双级矩阵变换器》通过引入传统Z源来提高传统双极矩阵变换器电压传输比，但其调节范围具有一定局限性。

因此，如何减少矩阵变换器开关数目同时提高电压传输比是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种含Γ源电路的新型超稀疏矩阵变换器拓扑结构，通过在USMC的直流环节增加Γ源电路，提高直流环节的输出电压，使得逆变级能够输出更高电压，从而拓宽电压传输比范围。进一步，结合SVPWM调制策略，推导出新型USMC拓扑结构的电压传输比并对Γ源电路中电容参数进行改进设计。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种含Γ源电路的新型超稀疏矩阵变换器拓扑结构，包括：输入滤波电路、整流级电路、Γ源电路和逆变级电路；

所述输入滤波电路用于连接交流电源，输出滤波电压传输至所述整流级电路；所述整流级电路接收所述滤波电压，输出整流电压并传输至所述Γ源电路；

所述Γ源电路接收所述整流电压，输出升压电压并传输至所述逆变级电路；所述逆变级电路接收所述升压电压，输出逆变电压；

其中，所述Γ源电路包括一个二极管和一个变压器及电容；

所述整流电压通过所述二极管传输至变压器，所述变压器连接电容，且所述变压器输出升压电压并传输至所述逆变级电路。

进一步地，所述变压器由第一电感和第二电感耦合而成；

所述整流电压通过所述二极管分别传输至第一电感和第二电感的同名端；

所述第一电感的标记端输出升压电压并传输至所述逆变级电路；

所述第二电感的标记端连接所述电容。

进一步地，所述变压器匝数比范围在1～2之间。

进一步地，所述超稀疏矩阵变换器电压传输比M，具体表示为：