Saber高频环节矩阵式变换器的分析与设计(6)
3.1.1 解结耦思想分析
首先我们给出矩阵式高频链逆变器所采用的基本拓扑结构，如下图3-1所示：
图3.1.1单相-三相矩阵变换高频链逆变器
单相-三相矩阵变换高频链逆变器主电路采用DC-AC1-AC2的两级变换方式。主电路的特征是：DC-AC1部分工作在逆变器形式，AC1-AC2部分工作在单相-三相矩阵变换器形式。其中，DC为直流输入电源，AC1为对DC进行第一次变换后所得到的交流电压，其形式为高频方波，通常我们采用常规的H型全桥逆变电路获得；之后经过高频隔离变压器作为后续矩阵变换器的单相输入，经过AC1-AC2矩阵变换器单相-三相的变换后，输出基波为工频的三相交流电。
单相-三相高频链逆变器的主电路前级电路采用简单的全桥逆变电路实现，开关驱动波形为占空比小于0.5的方波驱动，故逆变器输出为存在死区的交流方波输出。波形如下图3.1.2中Uin所示。我们解结耦思想的出发点就是针对后级矩阵变换器的输入电压Uin进行分解，以零电压为基准将一个开关周期中的电压分解为大于零的电压U1和小于零的电压U2两个电压，如图3.1.2所示。这样我们就可以将高频链逆变器的后级矩阵变换器看作是两个逆变器的反向连接。如图3.1.3所示。
1）在t0-t1时间段内，矩阵变换器的输入为正电压U1，此时，要想有能量传递，则必须有矩阵变换器的向上导通的开关流通才可以。所以在这种状态下，参加工作的开关管组成一个逆变器T1如图3.1.3所示。
2）在t2-t3时间段内，矩阵变换器的输入为负电压U2,此时，要想有能量传递，则必须有矩阵变换器的向下导通的开关流通才可以。所以在这种状态下，参加工作的开关管组成一个逆变器T2如图3.1.3所示。
3）在t1-t2和t3-t4时间段内，输入为零，这个时间段为相间续流状态。在试验过程中，因为变压器的存在，这段时间会很小，甚至不存在。
图3.1.2解结耦思想分析
图3.1.3矩阵变换器的解结耦
通过这种解结耦的分析，我们就可以将对矩阵变换器的分析转化为在开关周期的不同阶段，对三相逆变器的分析，这就是解结耦思想中的“解耦”原理。“结耦”就是将分别对两个三相逆变器分析完的调制方法和控制方法结合起来，然后运用到我们的矩阵变换器中。
下面我们结合高频链逆变器的工作状态对上述的解结耦思想作进一步的阐述。
对于图3.1.1所示的矩阵变换器实际结构，输入电压不能被短路，输出电压不能突然开路，每个输出相只能连至一个输入相。按此规则，主电路有12种工作状态。工作状态图和工作状态表如图3-4和表3-1所示。
其中“+1，+2，+3”和“-1，-2，-3”吹冰个状态表示后级MC输入电压为正电压，逆变器T1处于工作状态，T2不工作。“+4，+5，+6”和“-4，-5，-6”吹冰种状态表示后级MC输入电压为负电压，逆变器T2处于工作状态，T1不工作。每种工作状态下的输出电压、导通开关和电流流向等基本量，如图3.1.4和表3-1所示，其中，Uab表示后级矩阵变换器的输入电压，UAB，UBC，UCA 分别表示三相输出线电压。
基于以上的分析，我们在对电路进行调制和控制的时候，就可以在不同的工作状态下，将MC看作三相逆变器T1或T2进行分析，然后再将分析完的结果运用到矩阵变换器中。
表3-1主电路工作状态表
状态 UAB UBC UCA Uin 导通开关
+1 Uab 0 -Uab + S1、S9、S11
-1 -Uab 0 Uab + S3、S5、S7