交流/交流转换器

固态交流/交流转换器将交流波形转换为另一种交流波形，其中输出电压和频率可以任意设置。

AC-AC 转换器可分为以下几类：

• 间接交流-交流（或交流/直流-交流）转换器（即，带有整流器、直流链路和逆变器），例如用于变频驱动器的转换器
• 循环转换器
• 混合矩阵转换器
• 矩阵转换器 (MC)
• 交流电压控制器

有两种类型的直流链路转换器：

• 电压源逆变器 (VSI) 转换器：在 VSI 转换器中，整流器由二极管桥组成，直流链路由并联电容器组成。
• 电流源逆变器 (CSI) 转换器：在 CSI 转换器中，整流器由一个相控开关器件桥组成，直流链路由一个或两个桥臂之间的 1 或 2 个串联电感器组成 整流器和逆变器之间的连接。

电机所需的任何能耗制动操作都可以通过整流器两端连接的制动直流斩波器和电阻分流器来实现。 或者，必须在整流器部分提供反并联晶闸管桥，以将能量反馈回交流线路。 然而，与基于二极管的整流器相比，这种基于相控晶闸管的整流器在低负载时具有更高的交流线路失真和更低的功率因数。

通过将脉宽调制 (PWM) 整流器和 PWM 逆变器耦合到直流链路，可以实现具有近似正弦输入电流和双向功率流的 AC-AC 转换器。 然后，直流母线量由两级共用的储能元件决定，该元件是用于电压直流母线的电容器 C 或用于电流直流母线的电感器 L。 PWM 整流器的控制方式是吸取正弦交流线路电流，该电流与相应的交流线路相电压同相或反相（用于能量反馈）。

由于直流链路存储元件，存在两个转换器级在很大程度上为了控制目的而去耦的优点。 此外，PWM 逆变器级存在一个恒定的、独立于交流线路的输入量，这导致转换器功率容量的高利用率。 另一方面，直流母线储能元件具有相对较大的物理体积，当使用电解电容器时，在电压直流母线的情况下，系统寿命可能会缩短。

循环转换器通过将输入波形的分段切换到输出来构建输出、可变频率、近似正弦波形； 没有中间直流链路。 对于 SCR 等开关元件，输出频率必须低于输入频率。 非常大的循环变流器（大约 10 MW）被制造用于压缩机和风洞驱动，或用于水泥窑等变速应用。

为了实现更高的功率密度和可靠性，考虑无需任何中间储能元件即可实现三相AC-AC转换的矩阵变换器是有意义的。 传统的直接矩阵转换器在一个单级中执行电压和电流转换。

通过使用间接矩阵转换器或由苏黎世联邦理工学院的 Johann W. Kolar 教授发明的稀疏矩阵转换器，可以选择间接能量转换。

与基于直流链路的 VSI 和 CSI 控制器一样，为电压和电流转换提供了单独的级，但直流链路没有中间存储元件。 通常，通过采用矩阵转换器，以大量半导体为代价消除了直流链路中的存储元件。 矩阵转换器通常被视为变速驱动技术的未来概念，但尽管经过几十年的深入研究，它们至今仅实现了较低的工业普及率。 然而，鉴于最近低成本、高性能半导体的可用性，一家较大的驱动器制造商在过去几年中一直在积极推广矩阵转换器。