間接式矩陣變換器不含大容量儲能元件，且具有能量雙向流動(dòng)、輸入與輸出電流為正弦波以及可控功率因數(shù)等優(yōu)勢，具有廣泛的應(yīng)用前景。其拓?fù)淇煞譃檎骷壓湍孀兗?，兩級分別采用了成熟的調(diào)制和控制策略，結(jié)構(gòu)中存在直流鏈路，此外，其不需要復(fù)雜的換相策略，操作簡單，易于實(shí)現(xiàn)。

由于在整流級和逆變級之間不存在大容量的儲能器件，故間接式矩陣變換器在直流母線上的電流并非穩(wěn)恒的直流電，而是存在較大的直流母線電壓波動(dòng)，容易對逆變級輸出波形的質(zhì)量產(chǎn)生影響。

針對該問題，主要有兩種解決方法：一是外加電路，二是調(diào)制策略的改進(jìn)。

文獻(xiàn)[7]提出了將H橋電路串聯(lián)在整流級和逆變級之間的電路拓?fù)?；為穩(wěn)定Z源電路輸出電壓，文獻(xiàn)[11-14]提出利用電容和電感之間的能量互換原理，在兩級之間并聯(lián)Z源電路；文獻(xiàn)[15]提出在雙級矩陣變換器的兩極之間串聯(lián)一個(gè)升壓（Boost）變換器，以上方法在應(yīng)用中都取得了不錯(cuò)的改善效果，但存在系統(tǒng)調(diào)制復(fù)雜、功率密度低和可靠性差的缺點(diǎn)。

文獻(xiàn)[16-18]從改進(jìn)調(diào)制策略的角度入手，根據(jù)整流級上的直流母線電壓在一個(gè)PWM周期中的平均值實(shí)時(shí)對逆變級的調(diào)制比進(jìn)行調(diào)整，但當(dāng)整流級使用零電流換相時(shí)，逆變級在一個(gè)整流級的PWM周期內(nèi)完成了兩次調(diào)制，由于母線電壓不一致，此時(shí)使用同一個(gè)調(diào)制比也將導(dǎo)致逆變級輸出電壓幅值出現(xiàn)波動(dòng)，因此這種調(diào)制方法并不適用于整流級零電流換相的情況。文獻(xiàn)[19-21]提出了整流級零電流換相的實(shí)現(xiàn)算法，但存在著算法復(fù)雜、計(jì)算量大等缺點(diǎn)。

本文針對上述問題提出了基于輸入電壓的間接式矩陣變換器優(yōu)化空間矢量調(diào)制策略，并改進(jìn)了整流級零電流換相算法，改善了輸出電壓波形質(zhì)量。最后用實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了驗(yàn)證。

圖1 間接式矩陣變換器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

圖7 傳統(tǒng)方法輸出相電壓THD（100Hz）

圖8 改進(jìn)后輸出相電壓THD（100Hz）

結(jié)論

針對間接式矩陣變換器中存在的母線電壓波動(dòng)較大，輸出電壓波形質(zhì)量不理想的問題，本文提出了一種空間矢量優(yōu)化調(diào)制策略，分別在整流級應(yīng)用無零矢量的調(diào)制策略，逆變級應(yīng)用優(yōu)化的兩次空間矢量調(diào)制，理論分析與實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，采用優(yōu)化調(diào)制策略后，輸出電壓的THD顯著低于傳統(tǒng)方法，波形質(zhì)量在優(yōu)化后得到顯著改善。簡化同步控制算法操作簡單，易于實(shí)現(xiàn)，可在整流級中實(shí)現(xiàn)零電流換相。