目前矩陣式變頻器因采用具有輸入功率因數(shù)可調(diào)，輸出頻率連續(xù)，功率雙向流動(dòng)且無(wú)直流母線的矩陣式變換器(MC)而倍受關(guān)注。雖然三相用電設(shè)備廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)領(lǐng)域，但是在一些行業(yè)(如感應(yīng)加熱和感應(yīng)熔煉)仍需要單相電源，而在這些行業(yè)用電對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生嚴(yán)重污染，如果將矩陣式變換器(MC)應(yīng)用在這些行業(yè)中將對(duì)“綠色”電源產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。在此綜合考慮因不同的控制策略，低頻段和高頻段對(duì)系統(tǒng)的資源占用率不同，故采用不同的控制策略，CPU采用DSP和CPLD聯(lián)合控制，實(shí)現(xiàn)了具有安全換流和相應(yīng)的保護(hù)功能的三相-單相調(diào)功電源，該電源就很好地應(yīng)用在相應(yīng)的場(chǎng)合，充分發(fā)揮矩陣式電源的優(yōu)良特性。

l 主電路結(jié)構(gòu)和換流策略

1．1 主電路結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)電路采用的是三相-單相變換電路的其中一種較為簡(jiǎn)單的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)(帶中線)如圖1所示。將S1+和S1-均導(dǎo)通的狀態(tài)稱(chēng)為S1狀態(tài)。為了盡可能多地濾除輸入電流中的由開(kāi)關(guān)動(dòng)作產(chǎn)生的高頻諧波中高頻諧波成分，減少對(duì)電網(wǎng)側(cè)的高頻污染，并提高輸入功率因數(shù)，因此引入濾波器，阻尼電阻Rd有利于在轉(zhuǎn)折頻率點(diǎn)后高頻電流的衰減，并入電容有利于減小開(kāi)關(guān)器件間的耦合。電路采用反向并聯(lián)IGBT構(gòu)成雙向開(kāi)關(guān)，通過(guò)控制各個(gè)開(kāi)關(guān)狀態(tài)的時(shí)間，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)電壓。

1．2 換流策略

由主電路的基本特征和應(yīng)用在感應(yīng)加熱行業(yè)就決定了矩陣式變換器在工作過(guò)程中必須遵循兩個(gè)原則：矩陣式變換器的三相輸入中的任意兩相之間不能短路，避免使用電壓源短路造成過(guò)流。矩陣式變換器的輸出不能斷路，避免感性負(fù)載突然斷路而產(chǎn)生的過(guò)電壓。由此可見(jiàn)在換流的過(guò)程中必須選擇可靠的換流策略，為了解決這一問(wèn)題采用傳統(tǒng)的基于電流檢測(cè)的四步換流策略較為合適。該方法必須加以電流檢測(cè)元件(電流互感器、霍爾傳感器等)，為了保證IGBT的可靠開(kāi)通與關(guān)斷，將控制電壓設(shè)定為：開(kāi)通電壓+15 V(記為1)，關(guān)斷電壓-5 V(記為O)。為了便于說(shuō)明規(guī)定電流如圖1所示時(shí)記為I(+)，反之I(-)。四步換流開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換過(guò)程如圖2所示，現(xiàn)以由S1到S2狀態(tài)進(jìn)行換流的四個(gè)過(guò)程進(jìn)行說(shuō)明，假設(shè)此時(shí)檢測(cè)輸出電流方向?yàn)镮(+)。步，在開(kāi)通S2-之前必須將S1-關(guān)斷，否則U1和U2將通過(guò)S2+和S1-形成回路；第二步．開(kāi)通S2-，如果U2>U1，此時(shí)負(fù)載電流將立刻從S1-轉(zhuǎn)移到S2-，否則負(fù)載電流將繼續(xù)通過(guò)S1+；第三步，在開(kāi)通S2-前先關(guān)斷S1+，此時(shí)負(fù)載電流已轉(zhuǎn)移到S2+；第四步，開(kāi)通S2-。

當(dāng)電流反向時(shí)采用相同的方法，只是開(kāi)通順序的不同。由此可見(jiàn)采用四步換流法，既禁止了可能是電源發(fā)生短路的組合，又保證了在任意時(shí)刻至少有一條通路，從而提高了環(huán)流的安全性。值得注意的是在換流的過(guò)程中為了避免換流出錯(cuò)需要鎖存獲取的電流方向的信息。