2.2.2  15個(gè)開關(guān)的矩陣變換器
　　通過對(duì)電網(wǎng)側(cè)各輸入相任意橋臂工作原理的分析可知，因?yàn)椋瑘D5中開關(guān)Sapp和Sanp可以采用同一個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)，所以，可將上述兩者用一個(gè)單向開關(guān)及兩個(gè)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(gè)單向開關(guān)的矩陣變換器拓?fù)洌鐖D7所示。該結(jié)構(gòu)與圖5所示的拓?fù)湎啾容^，應(yīng)用場(chǎng)合類似，也具有相同的功能。比如，可以進(jìn)行四象限操作，實(shí)現(xiàn)雙向流動(dòng)，諧波容量低，功率因數(shù)接近1等等。其主要的區(qū)別在于，當(dāng)中間直流環(huán)節(jié)的電流idc大于0時(shí)，對(duì)于圖7所示的拓?fù)洌潆娋W(wǎng)側(cè)開關(guān)Sa，Sb，Sc的導(dǎo)通損耗會(huì)增加。
 

　　在實(shí)際應(yīng)用中，考慮到減少開關(guān)數(shù)目和簡化控制的需要，推薦采用圖7所示的具有15個(gè)開關(guān)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(shè)計(jì)分析
　　在矩陣變換器的實(shí)際應(yīng)用中，為了使矩陣變換器能夠穩(wěn)定安全工作，必須給開關(guān)外加過壓保護(hù)裝置。過壓保護(hù)裝置通常采用箝位電路，利用開關(guān)電容網(wǎng)絡(luò)來吸收存儲(chǔ)在L中的諧振能量，以實(shí)現(xiàn)箝位功能[5]。箝位保護(hù)電路是在變換器發(fā)生故障的時(shí)候工作的，是矩陣變換器的一個(gè)重要組成部分。
　　本文采用最基本的電容箝位網(wǎng)絡(luò)，對(duì)于矩陣變換器的有源箝位技術(shù)將在另文中作進(jìn)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(tǒng)三相矩陣變換器的箝位電路，是用12個(gè)快速恢復(fù)二極管組成的2個(gè)整流橋?qū)⑤斎?輸出端連接在一起，還包括一個(gè)箝位電容Cc和一個(gè)泄放電阻R1構(gòu)成[6]。箝位電容參與能量的轉(zhuǎn)換，泄放電阻則給箝位電容提供一個(gè)放電通路。故障發(fā)生時(shí)，控制電路檢測(cè)到故障信號(hào)，并通過關(guān)閉驅(qū)動(dòng)信號(hào)使變換器的全部開關(guān)立刻關(guān)斷，于是箝位電路開始工作，切斷負(fù)載，并提供一個(gè)能量釋放回路，使功率器件得到保護(hù)。另外，根據(jù)保護(hù)原理，充分利用主電路拓?fù)渲械墓β势骷梢源蟠鬁p少箝位二極管的數(shù)目，使箝位電路的設(shè)計(jì)得到簡化，降低成本[6]。
　　改進(jìn)的雙橋拓?fù)渑c傳統(tǒng)拓?fù)浔容^而言，其箝位電路更為簡單，只需一個(gè)二極管Dc和一個(gè)電容Cc[4]。下面對(duì)在風(fēng)電系統(tǒng)中推薦使用的具有15個(gè)開關(guān)的矩陣變換器拓?fù)溥M(jìn)行分析，其電路拓?fù)淙鐖D8所示。