CN103973183A - 电油混合能源转换电驱动船舶的间接型矩阵控制系统 - Google Patents

Abstract

一种电油混合能源转换电驱动船舶的间接型矩阵控制系统，三相交流柴油发电机组与间接型矩阵变换器的输入端AC/DC变换器相连，三相交流推进电动机与间接型矩阵变换器的输出端DC/AC变换器相连，间接型矩阵变换器的虚拟直流环节箝位电路与双向PWM开关相连，双向PWM开关与动力蓄电池组相连，开关换流控制器与间接型矩阵变换器的输入端AC/DC变换器和输出端DC/AC变换器的开关控制线路相连，直接转矩控制变频器与开关换流控制器、三相交流柴油发电机组、三相交流推进电动机以及速度传感器相连，充电机与动力蓄电池组相连。本发明可以实现交流电与直流电的高效对接和并联运行；实现对于推进电动机高效节能的变频无级调速控制。

Description

电油混合能源转换电驱动船舶的间接型矩阵控制系统

技术领域

本发明涉及一种多能源电动船舶的电源组合及推进控制系统，特别是一种电油混合能源转换电驱动船舶的间接型矩阵控制系统，即以发电机组和取用岸电的动力蓄电池组相结合的电油混合能源全电动船舶的、交直流电源直接并联运行的间接型矩阵控制的电站系统，和采用间接型矩阵变换器与直接转矩变频控制相结合的组合式控制策略的推进控制系统叠加形成的间接型矩阵控制系统。

背景技术

混合动力电动汽车具有环保节能和行驶里程较大的优势。混合动力电动船舶具有同样的特性和特殊的用途，例如科学测量船舶、具体为一种经常性频繁进行水文测量的船舶，需要静音工作环境和较大的续航力，以及能够在流水和风浪中定位于一点、或以极低的航速运行的性能，以适应于水文测量的需求。显然，采用热力机推进和发电机组供电都不能实现静音目的，而蓄电池电动船舶缺乏大续航力，唯有电油混合全电动船舶可达到其双重目标。电力推进具有定位航行和低速性能，且能以蓄电池工作于测量工况，而以有噪声的发电机组用于其它工况，从而可同时兼顾静音测量环境和大续航力双重需求，对蓄电池充电可引用岸电，也可采用船电，后者虽然效率低一点，但测量时间不长、而静音环境成为主要矛盾，且双重技术目的得以实现。

然而难题在于混合能源中以燃油为能源的柴油发电机组为交流电，因为发电机交流化是成熟的水陆发电技术，而蓄电池为直流电，两者如何配套和控制？显然将交流电整流为直流电，再转换为交流电的交-直-交方式是一种工作模式，然而由于控制过程必须经过整流滤波环节，所以直流环节需要较大的储能电感或电容器而耗能高且体积较大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种电油混合能源转换电驱动船舶的间接型矩阵控制系统，可以实现交流电与直流电的高效对接和并联运行；并且采用间接型矩阵变换器与直接转矩控制策略相结合，构成组合式控制策略，实现对于推进电动机高效节能的变频无级调速控制。形成混合能源电动船舶优化的电站构成方案和推进控制方式、以及电站与推进控制两者优化配套的总体方案。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种电油混合能源转换电驱动船舶的间接型矩阵控制系统，包括：三相交流柴油发电机组、间接型矩阵变换器、动力蓄电池组、双向PWM开关、三相交流推进电动机、螺旋桨、直接转矩控制变频器、开关换流控制器、速度传感器、充电机，三相交流柴油发电机组与间接型矩阵变换器的输入端AC/DC变换器相连，三相交流推进电动机与间接型矩阵变换器的输出端DC/AC变换器相连，且与螺旋桨机械相连，间接型矩阵变换器的虚拟直流环节箝位电路与双向PWM开关相连，双向PWM开关与动力蓄电池组相连，开关换流控制器与间接型矩阵变换器的输入端AC/DC变换器和输出端DC/AC变换器的开关控制线路相连，直接转矩控制变频器与开关换流控制器、三相交流柴油发电机组、三相交流推进电动机以及速度传感器相连，速度传感器与推进电动机机械相连，具有接交流岸电插口的充电机与动力蓄电池组相连。

所述的间接型矩阵变换器为采用间接空间矢量调制算法的间接型矩阵变频控制器，采用虚拟整流和虚拟逆变相结合的方式进行控制。

所述的间接型矩阵变换器的开关低频传递函数矩阵T可表示为两部分的乘积AB，即：

T=AB;

且B与矩阵输入三相相电压基波矩阵U_iph的乘积为常数C,即：

BU_iph=C；

而A与常数的乘积为矩阵输出线电压基波矩阵U_oL，即：

AC=U_oL；

可得：

U_oL=TU_iph=ABU_iph=AC，其中C为常数；

U_iph和U_oL分别为下式：

式中：

U_im是输入相电压幅值；

ω_i是输入电压角频率；

U_om是输出相电压幅值；

ω_o是输出电压角频率；

是输出电压与输入电压的相位差。

优化的方案中，所述的间接型矩阵变换器中包括：

由6对两两反并联的逆阻式绝缘栅双极晶体管RB-IGBT构成的6个双向开关，组成一个双向可逆的三相桥式电路，与6个带反并联二极管的绝缘栅双极晶体管IGBT组成的三相桥式逆变电路共同构成RB-IGBT逆阻式双级矩阵变换器。

另一优化的方案中，所述的间接型矩阵变换器中包括：

由6个串联有二极管的IGBT组成的三相桥式电路、与6个带反并联二极管的IGBT组成的三相桥式逆变电路共同构成的稀疏矩阵变换器。

在AB两部分连接部位的虚拟直流环节上并联一个由小容量电容器和一个二极管组成的箝位电路，且将其箝位电路并联于双向PWM开关与动力蓄电池组的串联电路上、并控制其电路的极性保持与蓄电池一致而恒定不变。

所述的直接转矩控制变频器中，在电动机定子坐标系中，将三相对称的定子系统等效变换为相互垂直的两相系统的矢量关系，通过检测定子电压或者直流供电母线电压和定子电流，直接计算出电动机的磁链和转矩，再利用两个滞环比较器，直接实现对定子磁链和转矩的解耦控制的变频器；

直接转矩控制变频器与开关换流控制器、三相交流柴油发电机组、三相交流推进电动机和速度传感器相连，将速度传感器由三相交流推进电动机获得的转速信号反馈于直接转矩控制变频器，形成速度闭环控制系统而追踪给定速度，并通过检测间接型矩阵变换器的输入端AC/DC变换器的电压和输出端DC/AC变换器的电流，获得三相交流推进电动机的定子电压和电流值，来形成直接转矩变频控制信号，且输入到开关换流控制器，与间接型矩阵变换器的控制信号叠加，由开关换流控制器控制间接型矩阵变换器，实现对于三相交流推进电动机的直接转矩变频控制和间接式矩阵控制的组合式控制，构成交流电动机的间接型矩阵变换器—-直接转矩控制系统。

所述的双向PWM开关包括开关主电路和PWM控制器，开关主电路是由两个反向并联的逆阻式绝缘栅双极晶体管RB-IGBT和一个PWM控制器组成的一个双向可控功率开关，PWM控制器与RB-IGBT晶体管的控制线路相连，双极晶体管RB-IGBT的一端接在间接型矩阵变换器的箝位电路的正极上、另一端接在动力蓄电池组的正极上，动力蓄电池组的负极与箝位电路的负极相连，控制双向PWM开关可正反双向接通和断开动力蓄电池组与矩阵变换器的虚拟直流侧的连接，使动力蓄电池组参与供电、接受充电和处于关断状态，并采用PWM脉宽调制法控制其放电和充电电流的大小。

所述的动力蓄电池组采用多组可快速充放电的磷酸铁钒锂动力蓄电池，作为进行船舶推进的静音电源或能量源使用，动力蓄电池组与充电机相连，其正极与双向PWM开关的一端相连，负极接到间接型矩阵变换器的箝位电路的负极上。

所述的推进电动机为正弦波驱动的永磁无刷同步电动机。

采用间接空间矢量调制算法的间接型矩阵变换器不需要大型储能器，只需要小容量电容器进行箝位即可，因为它不同于整流原理，而是在间接型矩阵调制过程中必然存在一个将三相交流电压转变为恒定直流电压的变化，这就是所谓虚拟整流过程。正因为如此，就可以使发电机组的交流电与蓄电池的直流电得以简单的统一，可将虚拟直流侧与蓄电池相连，且控制两者的极性恒定一致，以实现交直流电的并联运行，而省去了大型储能器以至于大幅度节能，且十分有利于交流电与直流电的两种电源并联运行控制。当需要蓄电池进行供电时，只需要关闭虚拟整流开关、控制发电机组的交流电输入为零，同时打开双向PWM开关，由蓄电池进行供电即可。此时矩阵的逆变部分就是一个传统的交-直-交电压型PWM变换器，正好与蓄电池配套。反之，当需要发电机组进行供电时，只需要打开虚拟整流开关，同时关闭PWM双向开关，就是一个完整的间接型矩阵变换器，可实现交-直-交间接式矩阵变频控制，同时还可以让两者并联供电。如此，可让矩阵变换器与传统交-直-交电压型PWM变换器进行快速转换，因为一般而言，两种变换器在逆变电路部分完全相同，差异仅仅是在整流部分，例如图2的双极矩阵式变换器的前级整流部分采用6个双向开关，电压型PWM则是采用单向开关，而图3的稀疏矩阵式变换器与传统交-直-交PWM变换器完全一样，都是采用单向开关，因为它增加了控制直流电侧的极性不变的约束条件，而这正是并联蓄电池的要求，两者的差异仅仅在于调制策略不同：矩阵变换控制复杂但硬件简单。

间接型矩阵变换器的节能效果十分明显，文献《矩阵式变频器技术及其应用》【机械工业出版社/孙凯、周大宁梅杨2007.9】对于四种电力变换器拓扑进行了损耗或能效对比，可见附图1。它们分别是：传统交-直-交PWM变换器VSC；传统交-交矩阵式变换器MC；采用普通绝缘栅双极晶体管IGBT的双级矩阵式变换器IGBT TSMC和采用RB-IGBT双向逆阻式双级矩阵式变换器RB-IGBT TSMC，可见，后者损耗小，效率最高，优于传统的整流式交-直-交和交-交模式，原因是它不同于整流原理、不需要较大的储能元器件，同时它又具有所谓虚拟整流器的内在原理，从而提供了一个实现发电机组三相交流电和蓄电池直流电两结合的平台，可优化配置和控制。

再从控制角度看，水文测量船需要优良的低速运行性能，而传统的直接转矩控制具有控制简单稳定性高的优点，因为它是对定子在两相坐标系中进行分析，而定子的电参数容易检测。然而由其两点式控制的工作原理决定必然存在低速脉动问题，这是由于其没有对电流进行控制。而矩阵控制正好可以实现对电流的控制，由此，两者可以优势互补，克服各自的缺点，构成优化的组合式控制策略。

综上所述、对于电油混合模式带来的交流电与直流电如何组合和直接转矩控制的脉动大的两个难题可以采用间接式矩阵变换器与组合式控制策略来解决，从而解决传统的交-直-交方式和直接转矩法存在的技术不足，推出电油混合船舶的电源组合和推进控制的新模式。

由于采用上述的结构和措施，所以本发明具有以下特点和优势：

1、将发电机组与蓄电池、间接型矩阵变换器、以及推进电动机联系起来可简单地构成交直流混合电站及变频控制器，且具有节能和控制方便的优势，而优于传统交-直-交PWM模式。间接型矩阵变换器可恰到好处地将交流发电机组与蓄电池结合在一起，构成一个区别于传统整流方式的优化的技术平台、以适应交流电和直流电共存的情况、使两种电源能以简单而节能的方式实现统一而并联供电；组合式控制策略可提高推进质量；两者结合提供了一种电油混合船舶的电源构成平台和推进优化方案：一种交直流混合电站和组合式推进模式。

2、可实现发电机组与蓄电池同间接型矩阵变换器的优势互补：蓄电池具有电容性质和稳定电压的作用，可强化间接型矩阵直流环节的箝位作用，且可弥补发电机组电压不稳定、以及三相不平衡带来的不利影响、而使矩阵工作更加顺利；矩阵变换器能够以不同于传统的交-直-交PWM法只能够以恒定电压为“原料”进行调制的方式工作、即可以选择不同的或者变化的电压信号进行调制而对于不平衡的三相电网拖带负载具有一定的补偿功能，因此，对于发电机组的平衡性和蓄电池的稳定性要求降低，只要误差不大即可，即降低了配合精度而更容易实现相互配套运行；发电机组能够以蓄电池迫切需要的充电条件来优化蓄电池的使用、提高完好率；蓄电池则能实现电网快速平衡、并可快速吸收利用电网中游荡的能量；蓄电池取用岸电可形成与发电机组并联运行的稳定的能量源、静音电源，有利于补强电站、并获得静音电站的新用途；蓄电池与发电机组在矩阵变换器的支持下可以实现功率源和能量源的互补作用，从而更好地满足动、静态负荷的供应。

3、组合式控制策略可实现两种控制策略的互补，在简化装备和高度节能的前提下，实现推进电动机的优化控制：直接转矩控制法结构简单而稳定性高，但缺乏对电流的控制，利用矩阵和空间矢量的PWM技术就可以弥补其劣势、对电流进行控制、降低脉动提高低速性能；而一般性矩阵变频式控制需要对于多种参数进行控制、必然导致程序复杂难度大，但在采取了直接转矩控制策略以后，矩阵控制法只需要针对于其劣势、即电流脉动大的问题进行控制，两者互补表现于工作任务单纯而简单，可以不管其它的控制内容，而使技术难度降低、控制更优化，两者叠加则形成优势集成。直接转矩控制采用速度反馈闭环控制可获得恒速性能。

4、双向PWM开关可实现交流电源与直流电源分别供电、两者并联供电、及向蓄电池充电模式的简单快捷的转换控制，以及矩阵变换器与交-直-交PWM变换器快速简单的转换，且可简化电路，可根据直流环节上的电压实现蓄电池与发电机组的互补：稳定电网电参数和实现两者与用户的动态静态负荷以及能量功率的调节及平衡，相当于在矩阵的直流电环节增加了一个稳定器、调节器、能量源、功率源、以及一个间接型矩阵变换器和传统的交-直-交PWM控制器相互转换的控制器和安全阀，具有多种用途，且因为间接型矩阵变换器在实际上具有直流电环节，所以其调节作用容易实现而不影响矩阵的整体运行。

5、采用可快速充放电的磷酸铁锂钒电池不仅可快速充电放电，而且具有安全高效、高能量密度、高抗滥用的性能，其最显著的特点在于：一是当其短路时，内阻会突然增大而使短路电流降低；二是可过充电或者过放电至零而不损害，因此使用安全、且在总体上可减少蓄电池配备数量，因为可采用全充全放的方式工作。

6、推进电动机的选择性大，适应多种情况，可优先选择永磁无刷电动机，也可以选择通常的异步电动机，以降低造价、且具有多种大型成熟的规格型号。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是本发明的整体结构示意图

图2是本发明中间接型矩阵变换器的结构示意图。

图3是本发明中另一间接型矩阵变换器的结构示意图。

图4是本发明中双向PWM开关的结构示意图。

图中：三相交流柴油发电机组1，间接型矩阵变换器2，动力蓄电池组3，双向PWM开关4，推进三相交流电电动机5，螺旋桨6，直接转矩控制变频器7，开关换流控制器8，速度传感器9，充电机10。

具体实施方式

图1-4，一种电油混合能源转换电驱动船舶的间接型矩阵控制系统，包括：三相交流柴油发电机组1、间接型矩阵变换器2、动力蓄电池组3、双向PWM开关4、三相交流推进电动机5、螺旋桨6、直接转矩控制变频器7、开关换流控制器8、速度传感器9、充电机10，三相交流柴油发电机组1与间接型矩阵变换器2的输入端AC/DC变换器相连，三相交流推进电动机6与间接型矩阵变换器2的输出端DC/AC变换器相连，且与螺旋桨7机械相连，间接型矩阵变换器2的虚拟直流环节箝位电路与双向PWM开关4相连，双向PWM开关4与动力蓄电池组3相连，开关换流控制器8与间接型矩阵变换器2的输入端AC/DC变换器和输出端DC/AC变换器的开关控制线路相连，直接转矩控制变频器7与开关换流控制器8、三相交流柴油发电机组1、三相交流推进电动机5以及速度传感器9相连，速度传感器9与推进电动机6机械相连，具有接交流岸电插口的充电机10与动力蓄电池组3相连。

所述的间接型矩阵变换器2为采用间接空间矢量调制算法的间接型矩阵变频控制器，采用虚拟整流和虚拟逆变相结合的方式进行控制。将三相交流柴油发电机组（1）的三相交流电转变为三相交流变频电源，以无级调速方式驱动三相交流推进电动机（5），并且在开关换流控制器（8）与双向PWM开关（4）同时控制下，实现三相交流柴油发电机组（1）的交流电与动力蓄电池组（3）的直流电并联供电，或各自独立供电，将三相交流电或直流电逆变为三相交流变频电源、以驱动三相交流推进电动机（5），构成交直流电源的直接并联而没有大容量滤波电容器和电感器的混合电网，以直接输出变频驱动电源，开关换流控制器（8）与双向PWM开关（4）还可控制三相交流柴油发电机组（1）向动力蓄电池组（3）充电。

所述的间接型矩阵变换器2的开关低频传递函数矩阵T可表示为两部分的乘积AB，即：

T=AB；

且B与矩阵输入三相相电压基波矩阵U_iph的乘积为常数C,即：

BU_iph=C；

而A与常数的乘积为矩阵输出线电压基波矩阵U_oL，即：

AC=U_oL；

可得：

U_oL=TU_iph=ABU_iph=AC，其中C为常数；

U_iph和U_oL分别为下式：

式中：

U_im是输入相电压幅值；

ω_i是输入电压角频率；

U_om是输出相电压幅值；

ω_o是输出电压角频率；

是输出电压与输入电压的相位差。

优化的方案中，所述的间接型矩阵变换器2中包括：

如图2中，由6对两两反并联的逆阻式绝缘栅双极晶体管RB-IGBT构成的6个双向开关，组成一个双向可逆的三相桥式电路，与6个带反并联二极管的绝缘栅双极晶体管IGBT组成的三相桥式逆变电路共同构成RB-IGBT逆阻式双级矩阵变换器。

如图3中，另一优化的方案中，所述的间接型矩阵变换器2中包括：

由6个串联有二极管的IGBT组成的三相桥式电路、与6个带反并联二极管的IGBT组成的三相桥式逆变电路共同构成的稀疏矩阵变换器。

如图2、3中，在AB两部分连接部位的虚拟直流环节上并联一个由小容量电容器和一个二极管组成的箝位电路，且将其箝位电路并联于双向PWM开关4与动力蓄电池组3的串联电路上、并控制其电路的极性保持与蓄电池一致而恒定不变。

所述的直接转矩控制变频器7中，在电动机定子坐标系中，将三相对称的定子系统等效变换为相互垂直的两相系统的矢量关系，通过检测定子电压或者直流供电母线电压和定子电流，直接计算出电动机的磁链和转矩，再利用两个滞环比较器，直接实现对定子磁链和转矩的解耦控制的变频器；

直接转矩控制变频器7与开关换流控制器8、三相交流柴油发电机组1、三相交流推进电动机5和速度传感器9相连，将速度传感器9由三相交流推进电动机5获得的转速信号反馈于直接转矩控制变频器7，形成速度闭环控制系统而追踪给定速度，并通过检测间接型矩阵变换器2的输入端AC/DC变换器的电压和输出端DC/AC变换器的电流，获得三相交流推进电动机5的定子电压和电流值，来形成直接转矩变频控制信号，且输入到开关换流控制器8，与间接型矩阵变换器2的控制信号叠加，由开关换流控制器8控制间接型矩阵变换器2，实现对于三相交流推进电动机5的直接转矩变频控制和间接式矩阵控制的组合式控制，构成交流电动机的间接型矩阵变换器——直接转矩控制系统。

如图1-4中，所述的双向PWM开关4包括开关主电路和PWM控制器，开关主电路是由两个反向并联的逆阻式绝缘栅双极晶体管RB-IGBT和一个PWM控制器组成的一个双向可控功率开关，PWM控制器与RB-IGBT晶体管的控制线路相连，双极晶体管RB-IGBT的一端接在间接型矩阵变换器2的箝位电路的正极上、另一端接在动力蓄电池组3的正极上，动力蓄电池组3的负极与箝位电路的负极相连，控制双向PWM开关4可正反双向接通和断开动力蓄电池组3与矩阵变换器2的虚拟直流侧的连接，使动力蓄电池组3参与供电、接受充电和处于关断状态，并采用PWM脉宽调制法控制其放电和充电电流的大小。

所述的动力蓄电池组3采用多组可快速充放电的磷酸铁钒锂动力蓄电池，作为进行船舶推进的静音电源或能量源使用，动力蓄电池组3与充电机9相连，其正极与双向PWM开关4的一端相连，负极接到间接型矩阵变换器2的箝位电路的负极上。

所述的推进电动机6为正弦波驱动的永磁无刷同步电动机。

由双向PWM开关与间接型矩阵变换器实现发电机组与蓄电池并联供电、单独供电或者向蓄电池充电，并利用充电机引用岸电对蓄电池进行快速充电，作为动力蓄电池能量源参与电站供电，构成交直流混合电站；由直接转矩控制变频器取用速度传感器的转速信号和推进电动机的电压电流信号形成直接转矩控制信号，与矩阵变换器的控制信号叠加于开关换流控制器、并通过它控制间接型矩阵变换器，实现对于推进电动机的间接型矩阵变换与直接转矩控制相结合的组合式控制策略，控制推进电动机进行无级调速。由双向PWM开关的通断实现间接型矩阵变换器与传统交-直-交PWM变换器的转换。由简单高效的交流电和直流电混合的船舶电站与具有组合式控制策略的电力推进叠加，可构成电油混合能源全电动船的高效节能的总体方案。

Claims (10)

1.一种电油混合能源转换电驱动船舶的间接型矩阵控制系统，包括：三相交流柴油发电机组（1）、间接型矩阵变换器（2）、动力蓄电池组（3）、双向PWM开关（4）、三相交流推进电动机（5）、螺旋桨（6）、直接转矩控制变频器（7）、开关换流控制器（8）、速度传感器（9）、充电机（10），其特征是：三相交流柴油发电机组（1）与间接型矩阵变换器（2）的输入端AC/DC变换器相连，三相交流推进电动机（6）与间接型矩阵变换器（2）的输出端DC/AC变换器相连，且与螺旋桨（7）机械相连，间接型矩阵变换器（2）的虚拟直流环节箝位电路与双向PWM开关（4）相连，双向PWM开关（4）与动力蓄电池组（3）相连，开关换流控制器（8）与间接型矩阵变换器（2）的输入端AC/DC变换器和输出端DC/AC变换器的开关控制线路相连，直接转矩控制变频器（7）与开关换流控制器（8）、三相交流柴油发电机组（1）、三相交流推进电动机（5）以及速度传感器（9）相连，速度传感器（9）与推进电动机（6）机械相连，具有接交流岸电插口的充电机（10）与动力蓄电池组（3）相连。

2.根据权利要求1所述的一种电油混合能源转换电驱动船舶的间接型矩阵控制系统，其特征是：所述的间接型矩阵变换器（2）为采用间接空间矢量调制算法的间接型矩阵变频控制器，采用虚拟整流和虚拟逆变相结合的方式进行控制。

3.根据权利要求1或2所述的一种电油混合能源转换电驱动船舶的间接型矩阵控制系统，其特征是：所述的间接型矩阵变换器（2）的开关低频传递函数矩阵T可表示为两部分的乘积AB，即：

T=AB;

且B与矩阵输入三相相电压基波矩阵U_iph的乘积为常数C,即：

BU_iph=C；

而A与常数的乘积为矩阵输出线电压基波矩阵U_oL，即：

AC=U_oL；

可得：

U_oL=TU_iph=ABU_iph=AC，其中C为常数；

U_iph和U_oL分别为下式：

式中：

U_im是输入相电压幅值；

ω_i是输入电压角频率；

U_om是输出相电压幅值；

ω_o是输出电压角频率；

是输出电压与输入电压的相位差。

4.根据权利要求1所述的一种电油混合能源转换电驱动船舶的间接型矩阵控制系统，其特征是：所述的间接型矩阵变换器（2）中包括：

由6对两两反并联的逆阻式绝缘栅双极晶体管RB-IGBT构成的6个双向开关，组成一个双向可逆的三相桥式电路，与6个带反并联二极管的绝缘栅双极晶体管IGBT组成的三相桥式逆变电路共同构成RB-IGBT逆阻式双级矩阵变换器。

5.根据权利要求1所述的一种电油混合能源转换电驱动船舶的间接型矩阵控制系统，其特征是：所述的间接型矩阵变换器（2）中包括：

由6个串联有二极管的IGBT组成的三相桥式电路、与6个带反并联二极管的IGBT组成的三相桥式逆变电路共同构成的稀疏矩阵变换器。

6.根据权利要求4或5所述的一种电油混合能源转换电驱动船舶的间接型矩阵控制系统，其特征是：在AB两部分连接部位的虚拟直流环节上并联一个由小容量电容器和一个二极管组成的箝位电路，且将其箝位电路并联于双向PWM开关（4）与动力蓄电池组（3）的串联电路上、并控制其电路的极性保持与蓄电池一致而恒定不变。

7.根据权利要求6所述的一种电油混合能源转换电驱动船舶的间接型矩阵控制系统，其特征是：所述的直接转矩控制变频器（7）中，在电动机定子坐标系中，将三相对称的定子系统等效变换为相互垂直的两相系统的矢量关系，通过检测定子电压或者直流供电母线电压和定子电流，直接计算出电动机的磁链和转矩，再利用两个滞环比较器，直接实现对定子磁链和转矩的解耦控制的变频器；

直接转矩控制变频器（7）与开关换流控制器（8）、三相交流柴油发电机组（1）、三相交流推进电动机（5）和速度传感器（9）相连，将速度传感器（9）由三相交流推进电动机（5）获得的转速信号反馈于直接转矩控制变频器（7），形成速度闭环控制系统而追踪给定速度，并通过检测间接型矩阵变换器（2）的输入端AC/DC变换器的电压和输出端DC/AC变换器的电流，获得三相交流推进电动机（5）的定子电压和电流值，来形成直接转矩变频控制信号，且输入到开关换流控制器（8），与间接型矩阵变换器（2）的控制信号叠加，由开关换流控制器（8）控制间接型矩阵变换器（2），实现对于三相交流推进电动机（5）的直接转矩变频控制和间接式矩阵控制的组合式控制，构成交流电动机的间接型矩阵变换器——直接转矩控制系统。

8.根据权利要求1所述的一种电油混合能源转换电驱动船舶的间接型矩阵控制系统，其特征是：所述的双向PWM开关（4）包括开关主电路和PWM控制器，开关主电路是由两个反向并联的逆阻式绝缘栅双极晶体管RB-IGBT和一个PWM控制器组成的一个双向可控功率开关，PWM控制器与RB-IGBT晶体管的控制线路相连，双极晶体管RB-IGBT的一端接在间接型矩阵变换器（2）的箝位电路的正极上、另一端接在动力蓄电池组（3）的正极上，动力蓄电池组（3）的负极与箝位电路的负极相连，控制双向PWM开关（4）可正反双向接通和断开动力蓄电池组（3）与矩阵变换器（2）的虚拟直流侧的连接，使动力蓄电池组（3）参与供电、接受充电和处于关断状态，并采用PWM脉宽调制法控制其放电和充电电流的大小。

9.根据权利要求1所述的一种电油混合能源转换电驱动船舶的间接型矩阵控制系统，其特征是：所述的动力蓄电池组（3）采用多组可快速充放电的磷酸铁钒锂动力蓄电池，作为进行船舶推进的静音电源或能量源使用，动力蓄电池组（3）与充电机（9）相连，其正极与双向PWM开关（4）的一端相连，负极接到间接型矩阵变换器（2）的箝位电路的负极上。

10.根据权利要求1所述的一种电油混合能源转换电驱动船舶的间接型矩阵控制系统，其特征是：所述的推进电动机（6）为正弦波驱动的永磁无刷同步电动机。