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矩陣變換器在風力發電系統中的應用研究

2011-05-26 來源:不詳 瀏覽數:1722


 

  2.2.2  15個開關的矩陣變換器
  通過對電網側各輸入相任意橋臂工作原理的分析可知,因為,圖5中開關Sapp和Sanp可以采用同一個驅動信號,所以,可將上述兩者用一個單向開關及兩個箝位二極管代替。簡化步驟如圖6所示。

   這樣,便可以得到簡化的具有15個單向開關的矩陣變換器拓撲,如圖7所示。該結構與圖5所示的拓撲相比較,應用場合類似,也具有相同的功能。比如,可以進行四象限操作,實現雙向流動,諧波容量低,功率因數接近1等等。其主要的區別在于,當中間直流環節的電流idc大于0時,對于圖7所示的拓撲,其電網側開關Sa,Sb,Sc的導通損耗會增加。
 

  在實際應用中,考慮到減少開關數目和簡化控制的需要,推薦采用圖7所示的具有15個開關的矩陣變換器,成本可以大大降低。
  3  矩陣變換器中箝位電路的設計分析
  在矩陣變換器的實際應用中,為了使矩陣變換器能夠穩定安全工作,必須給開關外加過壓保護裝置。過壓保護裝置通常采用箝位電路,利用開關電容網絡來吸收存儲在L中的諧振能量,以實現箝位功能[5]。箝位保護電路是在變換器發生故障的時候工作的,是矩陣變換器的一個重要組成部分。
  本文采用最基本的電容箝位網絡,對于矩陣變換器的有源箝位技術將在另文中作進一步闡述。
  3.1  矩陣變換器中箝位電路的工作原理
  圖2虛框部分所示的是傳統三相矩陣變換器的箝位電路,是用12個快速恢復二極管組成的2個整流橋將輸入/輸出端連接在一起,還包括一個箝位電容Cc和一個泄放電阻R1構成[6]。箝位電容參與能量的轉換,泄放電阻則給箝位電容提供一個放電通路。故障發生時,控制電路檢測到故障信號,并通過關閉驅動信號使變換器的全部開關立刻關斷,于是箝位電路開始工作,切斷負載,并提供一個能量釋放回路,使功率器件得到保護。另外,根據保護原理,充分利用主電路拓撲中的功率器件,可以大大減少箝位二極管的數目,使箝位電路的設計得到簡化,降低成本[6]。
  改進的雙橋拓撲與傳統拓撲比較而言,其箝位電路更為簡單,只需一個二極管Dc和一個電容Cc[4]。下面對在風電系統中推薦使用的具有15個開關的矩陣變換器拓撲進行分析,其電路拓撲如圖8所示。

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