一種雙輔助諧振極型三相軟開關(guān)逆變電路及其調(diào)制方法
【專利摘要】一種雙輔助諧振極型三相軟開關(guān)逆變電路及其調(diào)制方法，該電路包括三相主逆變電路和三相雙輔助諧振換流電路，A相雙輔助諧振換流電路、A相主逆變電路、B相雙輔助諧振換流電路、B相主逆變電路、C相雙輔助諧振換流電路和C相主逆變電路依次并聯(lián)連接，同時與直流電源并聯(lián)連接，各主開關(guān)管按照正弦脈寬調(diào)制、相位差為180°互補開通方式工作，本發(fā)明可實現(xiàn)雙輔助諧振換流電路的諧振電流與換流時刻的負載電流分離，從而有效降低輔助開關(guān)管的電流應力，通過避免換流時刻負載電流與諧振電流的疊加，可有效降低雙輔助諧振換流電路的環(huán)流損耗，尤其在輕載條件下可使效率得到大幅提升。
【專利說明】-種雙輔助諧振極型H相軟開關(guān)逆變電路及其調(diào)制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電力電子【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種雙輔助諧振極型H相軟開關(guān)逆變電 路及其調(diào)制方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 電力電子技術(shù)是通過應用電路原理和設(shè)計理論W及分析開發(fā)工具，實現(xiàn)對電力半 導體器件的有效使用，從而使電能得到高效變換和控制的一口技術(shù)。由于現(xiàn)代電力電子裝 置愈來愈趨向小型化和輕量化，因此逆變器高頻化已成為其發(fā)展的重要趨勢。提高工作頻 率有助于逆變器提高性能，減小體積。但隨著開關(guān)頻率的不斷提高，開關(guān)損耗也將成比例地 增加。另外，噪聲污染和電磁干擾（EMI)問題也變得日益突出。針對W上問題，軟開關(guān)技術(shù) 被引入逆變器。隨著軟開關(guān)逆變技術(shù)的不斷發(fā)展，各種軟開關(guān)逆變器拓撲結(jié)構(gòu)先后出現(xiàn)。在 眾多軟開關(guān)逆變拓撲中，輔助諧振極型逆變器沒有增加主功率開關(guān)器件原有的電壓和電流 應力，更適用于大功率逆變場合，因此受到世界各國相關(guān)領(lǐng)域研究人員的普遍關(guān)注。
[0003] 較早提出的有源輔助諧振變換極型逆變器需使用兩個很大的電解質(zhì)電容，給逆變 器帶來了中性點電位變化的問題，并且需要單獨的檢測電路和邏輯控制電路。隨后出現(xiàn)的 改進的輔助諧振變換極型逆變器，如變壓器輔助逆變器、禪合電感逆變器、H角形或星形諧 振吸收逆變器等，要么需要復雜的禪合電感或變壓器及相應的磁通復位電路，要么H相諧 振電路之間相互禪合，使主電路與控制策略都變得很復雜。到目前為止，在眾多的H相輔 助諧振變換極型軟開關(guān)逆變器拓撲回路中，同一橋臂的兩個主開關(guān)管共用一套輔助諧振元 件，輔助元件數(shù)量比較少，因此適合于中小功率場合。
[0004] 《儀器儀表學報》2009年第30卷第6期、《中國電機工程學報》2013年第33卷第 12 期和"I邸E Transactions on Power Electronics" 2014 年第 29 卷第 3 期公開了一種 新型輔助諧振極型逆變器拓撲結(jié)構(gòu)，該逆變器的電路圖如圖1所示，該輔助諧振極型逆變 器在H相電路的每一相均設(shè)置一套輔助諧振換流電路，每一相輔助諧振換流電路由2個主 諧振電容、2個輔助諧振電容、2個輔助諧振電感、2個輔助開關(guān)管W及4個輔助二極管組成。 該逆變器避免了傳統(tǒng)諧振極型逆變器使用的兩個大的電解質(zhì)電容，具有H相輔助諧振換流 電路獨立可控，無需檢測負載電流，在全負載范圍內(nèi)均能實現(xiàn)開關(guān)管的軟開關(guān)，各元件的電 壓應力不大于直流輸入電壓等優(yōu)點。此外，該逆變器同一橋臂的兩個主開關(guān)管分別各自有 一套輔助諧振元件，使逆變器的功率等級可W得到進一步提高，因此該逆變器更適用于大 功率場合。但該輔助諧振極型逆變器仍然存在不足：輔助開關(guān)管的ZVS關(guān)斷是在輔助諧振 換流電路的寄生電感和寄生電容為零的前提下實現(xiàn)的，然而在實際應用中，由于配線形態(tài) 引入的寄生電感和寄生電容的影響，輔助開關(guān)管的ZVS關(guān)斷條件將遭到破壞，不能實現(xiàn)可 靠的ZVS關(guān)斷。具體來說，輔助開關(guān)管與輔助諧振電容的距離W及輔助開關(guān)管與直流電源 的距離越長，由回路配線所帶來的寄生電感的影響越大，該種影響隨著裝置的大容量化尤 為明顯，也是未來實際應用中必須解決的關(guān)鍵問題。
[0005] 針對 W 上問題，"IE邸 2化d International Symposium on Industrial Electronics (ISre)" 2014年公開了"一種雙輔助諧振極型軟開關(guān)逆變器"（"Research on An Active Double Auxiliary Resonant Commutated Pole Soft-switching Inverter'，）， 該逆變器的拓撲結(jié)構(gòu)如圖2所示（為敘述方便，W下稱該拓撲結(jié)構(gòu)為原拓撲）。該輔助諧振 極型逆變器輔助諧振換流電路由2個主諧振電容、2個第一輔助諧振電容、2個第二輔助諧 振電容、2個第一輔助諧振電感、2個第二輔助諧振電感、2個輔助開關(guān)管W及8個輔助二極 管組成。該逆變器拓撲回路可有效避免因回路配線形態(tài)所帶來的回路寄生電感和寄生電容 對輔助開關(guān)管的ZVS關(guān)斷所造成的影響，確保輔助開關(guān)管可靠的實現(xiàn)ZVS關(guān)斷。
[0006] 然而，原拓撲仍然存在不足；為了實現(xiàn)開關(guān)管的軟開關(guān)，輔助諧振換流電路要流過 諧振電流，則實際流過輔助諧振換流電路的電流為諧振電流與換流時刻負載電流之和。因 此，在全負載范圍內(nèi)，即使在無負載情況下，輔助諧振換流電路都要流過較大的諧振電流， 由此所產(chǎn)生的導通損耗已成為限制輔助諧振極型逆變器效率提高的重要原因，也是未來實 際應用中必須解決的關(guān)鍵問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出一種雙輔助諧振極型H相軟開關(guān)逆變電路及其 調(diào)制方法，本發(fā)明的雙輔助諧振極型H相軟開關(guān)逆變電路不僅可實現(xiàn)所有開關(guān)管的軟開 關(guān)，而且避免了換流時輔助諧振換流電路的諧振電流與換流時刻的負載電流相疊加，可有 效降低逆變器輔助開關(guān)管的電流應力及輔助諧振換流電路的環(huán)流損耗，從而實現(xiàn)該軟開關(guān) 逆變器在全負載范圍內(nèi)維持高效電能變換。
[000引本發(fā)明技術(shù)方案如下：
[0009] 一種雙輔助諧振極型H相軟開關(guān)逆變電路，包括H相主逆變電路和H相雙輔助諧 振換流電路；
[0010] H相主逆變電路采用H相橋式電路結(jié)構(gòu)，包括A相主逆變電路、B相主逆變電路和 C相主逆變電路己相雙輔助諧振換流電路包括A相雙輔助諧振換流電路、B相雙輔助諧振 換流電路和C相雙輔助諧振換流電路；
[0011] A相雙輔助諧振換流電路、A相主逆變電路、B相雙輔助諧振換流電路、B相主逆變 電路、C相雙輔助諧振換流電路和C相主逆變電路依次并聯(lián)連接，同時與直流電源并聯(lián)連 接；
[0012] 各相主逆變電路包括第一主開關(guān)管、第二主開關(guān)管、第一主二極管和第二主二極 管；第一主開關(guān)管的發(fā)射極連接第二主開關(guān)管的集電極，第一主開關(guān)管與第一主二極管反 并聯(lián)連接，第二主開關(guān)管與第二主二極管反并聯(lián)連接；
[0013] 各相雙輔助諧振換流電路包括第一輔助開關(guān)管、第二輔助開關(guān)管、第H輔助開關(guān) 管、第四輔助開關(guān)管、第一主諧振電容、第二主諧振電容、第一輔助諧振電容、第二輔助諧振 電容、第H輔助諧振電容、第四輔助諧振電容、第一輔助諧振電感、第二輔助諧振電感、第H 輔助諧振電感、第四輔助諧振電感、第一輔助二極管、第二輔助二極管、第H輔助二極管、第 四輔助二極管、第五輔助二極管、第六輔助二極管、第走輔助二極管、第八輔助二極管、第九 輔助二極管和第十輔助二極管；
[0014] 第一主諧振電容的負極連接第二主諧振電容的正極，第一主諧振電容的正極連接 第一輔助開關(guān)管的集電極，第二主諧振電容的負極連接第二輔助開關(guān)管的發(fā)射極，第一輔 助開關(guān)管的發(fā)射極連接第一輔助諧振電感的一端，第一輔助諧振電感的另一端連接至第一 主諧振電容與第二主諧振電容的連接點，第二輔助開關(guān)管的集電極連接第二輔助諧振電感 的一端，第二輔助諧振電感的另一端連接至第一主諧振電容與第二主諧振電容的連接點；
[0015] 第一輔助諧振電容的正極連接第一輔助開關(guān)管的集電極，第一輔助諧振電容的正 極還接在直流母線正極上，第一輔助諧振電容的負極連接第H輔助開關(guān)管的集電極，第H 輔助開關(guān)管的發(fā)射極連接第五輔助二極管的陰極，第五輔助二極管的陽極連接第H輔助諧 振電感的一端，第H輔助諧振電感的另一端連接第H輔助諧振電容的負極，第H輔助諧振 電容的正極連接第四輔助諧振電容的負極，第四輔助諧振電容的負極還接在第一輔助諧振 電感與第二輔助諧振電感的連接點上，第四輔助諧振電容的正極連接第四輔助諧振電感的 一端，第四輔助諧振電感的另一端連接第六輔助二極管的陰極，第六輔助二極管的陽極連 接第四輔助開關(guān)管的集電極，第四輔助開關(guān)管的發(fā)射極連接第二輔助諧振電容的正極，第 二輔助諧振電容的負極連接第二輔助開關(guān)管的發(fā)射極，第二輔助諧振電容的負極還接在直 流母線負極上；
[0016] 第一輔助二極管的陽極連接在第五輔助二極管的陰極與第H輔助開關(guān)管的發(fā)射 極的連接點上，第一輔助二極管的陰極連接在第一輔助開關(guān)管的發(fā)射極與第一輔助諧振電 感的連接點上；第二輔助二極管的陰極連接在第六輔助二極管的陽極與第四輔助開關(guān)管的 集電極的連接點上，第二輔助二極管的陽極連接在第二輔助開關(guān)管的集電極與第二輔助諧 振電感的連接點上；
[0017] 第H輔助二極管的陽極連接在第五輔助二極管的陰極與第H輔助開關(guān)管的發(fā)射 極的連接點上，第H輔助二極管的陰極連接在第一輔助諧振電容的負極與第H輔助開關(guān)管 的集電極的連接點上；第四輔助二極管的陽極連接在第二輔助諧振電容的正極與第四輔助 開關(guān)管的發(fā)射極的連接點上，第四輔助二極管的陰極連接在第六輔助二極管的陽極與第四 輔助開關(guān)管的集電極的連接點上；
[0018] 第走輔助二極管的陽極接在第四輔助諧振電容與第四輔助諧振電感的連接點上， 第走輔助二極管的陰極接在直流母線正極上；第八輔助二極管的陰極接在第H輔助諧振電 容與第H輔助諧振電感的連接點上，第八輔助二極管的陽極接在直流母線負極上；
[0019] 第九輔助二極管的陽極連接在第六輔助二極管的陰極與第四輔助諧振電感的連 接點上，第九輔助二極管的陰極接在直流母線正極上；第十輔助二極管的陰極連接在第五 輔助二極管的陽極與第H輔助諧振電感的連接點上，第十輔助二極管的陽極接在直流母線 負極上；
[0020] 第H輔助諧振電容與第四輔助諧振電容的連接點、第一輔助諧振電感與第二輔助 諧振電感的連接點、第一主諧振電容與第二主諧振電容的連接點、第一主開關(guān)管與第二主 開關(guān)管的連接點依次連接，W第一主開關(guān)管與第二主開關(guān)管的連接點處的引出線為單相交 流電輸出端。
[0021] H相主逆變電路的第一主開關(guān)管的集電極連接第一輔助開關(guān)管的集電極，第二主 開關(guān)管的發(fā)射極連接第二輔助開關(guān)管的發(fā)射極。
[0022] H相主逆變電路的第一主開關(guān)管和第二主開關(guān)管，H相雙輔助諧振換流電路的第 一輔助開關(guān)管、第二輔助開關(guān)管、第H輔助開關(guān)管和第四輔助開關(guān)管，均采用全控開關(guān)器 件。
[0023] 全控開關(guān)器件為功率晶體管、絕緣柵雙極型晶體管、功率場效應晶體管或智能功 率模塊。
[0024] H相主逆變電路中的第一主二極管和第二主二極管，H相雙輔助諧振換流電路中 的第一輔助二極管、第二輔助二極管、第H輔助二極管、第四輔助二極管、第五輔助二極管、 第六輔助二極管、第走輔助二極管、第八輔助二極管、第九輔助二極管和第十輔助二極管， 均采用快恢復二極管或高頻二極管。
[0025] 雙輔助諧振極型H相軟開關(guān)逆變電路的各相主逆變電路和各相雙輔助諧振換流 電路的工作模式包括：
[0026] 模式a ;第一主開關(guān)管和第H輔助開關(guān)管導通，電流經(jīng)第一主開關(guān)管流向負載，電 路處于電源供電狀態(tài)；
[0027] 模式b ;第一主開關(guān)管和第H輔助開關(guān)管同時關(guān)斷，負載電流換流至第一主諧振 電容、第二主諧振電容和第H輔助諧振電容，在第一主諧振電容、第二主諧振電容和第H輔 助諧振電容作用下，第一主開關(guān)管實現(xiàn)零電壓關(guān)斷，同時，第H輔助開關(guān)管實現(xiàn)零電壓零電 流關(guān)斷；
[0028] 模式C ;當?shù)诙髦C振電容和第H輔助諧振電容的電壓下降至零，第一主諧振電 容的電壓上升至輸入直流電源電壓值時，負載電流換流至第二主二極管，當在第二主二極 管導通期間開通第二主開關(guān)管，則第二主開關(guān)管實現(xiàn)零電壓零電流開通；
[0029] 模式d ;第一輔助開關(guān)管開通，第一輔助諧振電感上的電流從零開始上升，負載電 流由第二主二極管向第一輔助諧振電感換流，第一輔助開關(guān)管為零電流開通；
[0030] 模式e ;當?shù)诙鞫O管的電流下降至零后，第一主諧振電容、第二主諧振電容和 第一輔助諧振電感開始諧振，流過第一輔助諧振電感的電流為諧振電流與換流時刻的負載 電流之和；
[0031] 模式f;當?shù)谝恢髦C振電容的電壓下降至第一輔助諧振電容的初始電壓值時，第 一輔助諧振電容、第H輔助諧振電容、第H輔助諧振電感和第一輔助諧振電感開始諧振，第 一主諧振電容、第二主諧振電容和第一輔助諧振電感繼續(xù)諧振，當?shù)谝恢髦C振電容的電壓 下降至零時，第一主諧振電容、第二主諧振電容和第一輔助諧振電感諧振完畢，當從本模式 開始到第一輔助開關(guān)管關(guān)斷區(qū)間內(nèi)，開通第H輔助開關(guān)管，則第H輔助開關(guān)管實現(xiàn)零電壓 開通；
[0032] 模式g ;當?shù)谝惠o助諧振電感的電流達到最大值時，第一主二極管導通，第一輔助 諧振電容、第H輔助諧振電感和第H輔助諧振電容繼續(xù)諧振，第一輔助諧振電容中的能量 繼續(xù)向第H輔助諧振電容轉(zhuǎn)移，第一輔助諧振電感中的電流保持不變，當?shù)贖輔助諧振電 感的電流下降至零時，第一輔助諧振電容、第H輔助諧振電感和第H輔助諧振電容諧振完 畢，當?shù)谝恢鞫O管導通期間開通第一主開關(guān)管，則第一主開關(guān)管實現(xiàn)零電壓開通；
[0033] 模式h;當?shù)贖輔助諧振電感的電流下降至零時，第H輔助二極管和第五輔助二 極管關(guān)斷，諧振電流在第一輔助開關(guān)管、第一輔助諧振電感和第一主二極管構(gòu)成的回路中 環(huán)流；
[0034] 模式i ;當?shù)谝惠o助開關(guān)管關(guān)斷后，第一輔助諧振電感和第一輔助諧振電容開始 諧振，第一輔助諧振電感中的能量向第一輔助諧振電容轉(zhuǎn)移，第一輔助開關(guān)管實現(xiàn)零電壓 關(guān)斷；
[003引模式j(luò) ;當?shù)谝惠o助諧振電容的電壓上升到輸入直流電源電壓值時，第一輔助諧 振電感的能量通過第一輔助二極管、第五輔助二極管和第十輔助二極管反饋給輸入直流電 源；
[003引模式k ;當?shù)谝惠o助諧振電感的電流下降至負載電流值時，第一主二極管關(guān)斷，負 載電流從第一輔助諧振電感向第一主開關(guān)管換流，第一輔助諧振電感中能量直接釋放給負 載；
[0037] 模式1 ;當?shù)谝惠o助諧振電感的電流下降至零時，第一輔助諧振電容、第H輔助諧 振電容和第H輔助諧振電感開始諧振，第一輔助諧振電容中能量向第H輔助諧振電容中轉(zhuǎn) 移，當?shù)贖輔助諧振電感的電流降為零時，能量轉(zhuǎn)移結(jié)束，電路再次回到模式a。
[0038] 雙輔助諧振極型H相軟開關(guān)逆變電路的調(diào)制方法為：
[0039] 第一主開關(guān)管和第H輔助開關(guān)管同時關(guān)斷，第二輔助開關(guān)管的開通時刻比第一主 開關(guān)管的關(guān)斷時刻延遲5 t。時間，第四輔助開關(guān)管的開通時刻比第二輔助開關(guān)管的開通時 刻延遲5 時間，第二主開關(guān)管的開通時刻比第四輔助開關(guān)管的開通時刻延遲5 時間， 第二輔助開關(guān)管的關(guān)斷時刻比第二主開關(guān)管的開通時刻延遲5 t2時間；
[0040] 第二主開關(guān)管和第四輔助開關(guān)管同時關(guān)斷，第一輔助開關(guān)管的開通時刻比第二主 開關(guān)管的關(guān)斷時刻延遲5 t。時間，第H輔助開關(guān)管的開通時刻比第一輔助開關(guān)管的開通時 刻延遲5 時間，第一主開關(guān)管的開通時刻比第H輔助開關(guān)管的開通時刻延遲5 時間， 第一輔助開關(guān)管的關(guān)斷時刻比第一主開關(guān)管的開通時刻延遲5 t2時間；
[0041] 各主開關(guān)管按照正弦脈寬調(diào)制、相位差為180°互補導通方式工作。
[004引延遲時間5。1、5…、5…、5 t2滿足的條件為：

【權(quán)利要求】
1. 一種雙輔助諧振極型三相軟開關(guān)逆變電路，其特征在于：包括三相主逆變電路和三 相雙輔助諧振換流電路； 所述的三相主逆變電路采用三相橋式電路結(jié)構(gòu)，包括A相主逆變電路、B相主逆變電路 和C相主逆變電路；三相雙輔助諧振換流電路包括A相雙輔助諧振換流電路、B相雙輔助諧 振換流電路和C相雙輔助諧振換流電路； 所述的A相雙輔助諧振換流電路、A相主逆變電路、B相雙輔助諧振換流電路、B相主逆 變電路、C相雙輔助諧振換流電路和C相主逆變電路依次并聯(lián)連接，同時與直流電源并聯(lián)連 接； 所述的各相主逆變電路包括第一主開關(guān)管、第二主開關(guān)管、第一主二極管和第二主二 極管；第一主開關(guān)管的發(fā)射極連接第二主開關(guān)管的集電極，第一主開關(guān)管與第一主二極管 反并聯(lián)連接，第二主開關(guān)管與第二主二極管反并聯(lián)連接； 所述的各相雙輔助諧振換流電路包括第一輔助開關(guān)管、第二輔助開關(guān)管、第三輔助開 關(guān)管、第四輔助開關(guān)管、第一主諧振電容、第二主諧振電容、第一輔助諧振電容、第二輔助諧 振電容、第三輔助諧振電容、第四輔助諧振電容、第一輔助諧振電感、第二輔助諧振電感、第 三輔助諧振電感、第四輔助諧振電感、第一輔助二極管、第二輔助二極管、第三輔助二極管、 第四輔助二極管、第五輔助二極管、第六輔助二極管、第七輔助二極管、第八輔助二極管、第 九輔助二極管和第十輔助二極管； 第一主諧振電容的負極連接第二主諧振電容的正極，第一主諧振電容的正極連接第一 輔助開關(guān)管的集電極，第二主諧振電容的負極連接第二輔助開關(guān)管的發(fā)射極，第一輔助開 關(guān)管的發(fā)射極連接第一輔助諧振電感的一端，第一輔助諧振電感的另一端連接至第一主諧 振電容與第二主諧振電容的連接點，第二輔助開關(guān)管的集電極連接第二輔助諧振電感的一 端，第二輔助諧振電感的另一端連接至第一主諧振電容與第二主諧振電容的連接點； 第一輔助諧振電容的正極連接第一輔助開關(guān)管的集電極，第一輔助諧振電容的正極 還接在直流母線正極上，第一輔助諧振電容的負極連接第三輔助開關(guān)管的集電極，第三輔 助開關(guān)管的發(fā)射極連接第五輔助二極管的陰極，第五輔助二極管的陽極連接第三輔助諧振 電感的一端，第三輔助諧振電感的另一端連接第三輔助諧振電容的負極，第三輔助諧振電 容的正極連接第四輔助諧振電容的負極，第四輔助諧振電容的負極還接在第一輔助諧振電 感與第二輔助諧振電感的連接點上，第四輔助諧振電容的正極連接第四輔助諧振電感的一 端，第四輔助諧振電感的另一端連接第六輔助二極管的陰極，第六輔助二極管的陽極連接 第四輔助開關(guān)管的集電極，第四輔助開關(guān)管的發(fā)射極連接第二輔助諧振電容的正極，第二 輔助諧振電容的負極連接第二輔助開關(guān)管的發(fā)射極，第二輔助諧振電容的負極還接在直流 母線負極上； 第一輔助二極管的陽極連接在第五輔助二極管的陰極與第三輔助開關(guān)管的發(fā)射極的 連接點上，第一輔助二極管的陰極連接在第一輔助開關(guān)管的發(fā)射極與第一輔助諧振電感的 連接點上；第二輔助二極管的陰極連接在第六輔助二極管的陽極與第四輔助開關(guān)管的集電 極的連接點上，第二輔助二極管的陽極連接在第二輔助開關(guān)管的集電極與第二輔助諧振電 感的連接點上； 第三輔助二極管的陽極連接在第五輔助二極管的陰極與第三輔助開關(guān)管的發(fā)射極的 連接點上，第三輔助二極管的陰極連接在第一輔助諧振電容的負極與第三輔助開關(guān)管的集 電極的連接點上；第四輔助二極管的陽極連接在第二輔助諧振電容的正極與第四輔助開關(guān) 管的發(fā)射極的連接點上，第四輔助二極管的陰極連接在第六輔助二極管的陽極與第四輔助 開關(guān)管的集電極的連接點上； 第七輔助二極管的陽極接在第四輔助諧振電容與第四輔助諧振電感的連接點上，第七 輔助二極管的陰極接在直流母線正極上；第八輔助二極管的陰極接在第三輔助諧振電容與 第三輔助諧振電感的連接點上，第八輔助二極管的陽極接在直流母線負極上； 第九輔助二極管的陽極連接在第六輔助二極管的陰極與第四輔助諧振電感的連接點 上，第九輔助二極管的陰極接在直流母線正極上；第十輔助二極管的陰極連接在第五輔助 二極管的陽極與第三輔助諧振電感的連接點上，第十輔助二極管的陽極接在直流母線負極 上； 第三輔助諧振電容與第四輔助諧振電容的連接點、第一輔助諧振電感與第二輔助諧振 電感的連接點、第一主諧振電容與第二主諧振電容的連接點、第一主開關(guān)管與第二主開關(guān) 管的連接點依次連接，以第一主開關(guān)管與第二主開關(guān)管的連接點處的引出線為單相交流電 輸出端。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙輔助諧振極型三相軟開關(guān)逆變電路，其特征在于：所述三 相主逆變電路的第一主開關(guān)管的集電極連接第一輔助開關(guān)管的集電極，第二主開關(guān)管的發(fā) 射極連接第二輔助開關(guān)管的發(fā)射極。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙輔助諧振極型三相軟開關(guān)逆變電路，其特征在于：所述三 相主逆變電路的第一主開關(guān)管和第二主開關(guān)管，三相雙輔助諧振換流電路的第一輔助開關(guān) 管、第二輔助開關(guān)管、第三輔助開關(guān)管和第四輔助開關(guān)管，均采用全控開關(guān)器件。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙輔助諧振極型三相軟開關(guān)逆變電路，其特征在于：所述三 相主逆變電路中的第一主二極管和第二主二極管，三相雙輔助諧振換流電路中的第一輔助 二極管、第二輔助二極管、第三輔助二極管、第四輔助二極管、第五輔助二極管、第六輔助二 極管、第七輔助二極管、第八輔助二極管、第九輔助二極管和第十輔助二極管，均采用快恢 復二極管或高頻二極管。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙輔助諧振極型三相軟開關(guān)逆變電路，其特征在于：該雙輔 助諧振極型三相軟開關(guān)逆變電路的各相主逆變電路和各相雙輔助諧振換流電路的工作模 式包括： 模式a :第一主開關(guān)管和第三輔助開關(guān)管導通，電流經(jīng)第一主開關(guān)管流向負載，電路處 于電源供電狀態(tài)； 模式b :第一主開關(guān)管和第三輔助開關(guān)管同時關(guān)斷，負載電流換流至第一主諧振電容、 第二主諧振電容和第三輔助諧振電容，在第一主諧振電容、第二主諧振電容和第三輔助諧 振電容作用下，第一主開關(guān)管實現(xiàn)零電壓關(guān)斷，同時，第三輔助開關(guān)管實現(xiàn)零電壓零電流關(guān) 斷； 模式c :當?shù)诙髦C振電容和第三輔助諧振電容的電壓下降至零，第一主諧振電容的 電壓上升至輸入直流電源電壓值時，負載電流換流至第二主二極管，當在第二主二極管導 通期間開通第二主開關(guān)管，則第二主開關(guān)管實現(xiàn)零電壓零電流開通； 模式d :第一輔助開關(guān)管開通，第一輔助諧振電感上的電流從零開始上升，負載電流由 第二主二極管向第一輔助諧振電感換流，第一輔助開關(guān)管為零電流開通； 模式e:當?shù)诙鞫O管的電流下降至零后，第一主諧振電容、第二主諧振電容和第一 輔助諧振電感開始諧振，流過第一輔助諧振電感的電流為諧振電流與換流時刻的負載電流 之和； 模式f:當?shù)谝恢髦C振電容的電壓下降至第一輔助諧振電容的初始電壓值時，第一輔 助諧振電容、第三輔助諧振電容、第三輔助諧振電感和第一輔助諧振電感開始諧振，第一主 諧振電容、第二主諧振電容和第一輔助諧振電感繼續(xù)諧振，當?shù)谝恢髦C振電容的電壓下降 至零時，第一主諧振電容、第二主諧振電容和第一輔助諧振電感諧振完畢，當從本模式開 始到第一輔助開關(guān)管關(guān)斷區(qū)間內(nèi)，開通第三輔助開關(guān)管，則第三輔助開關(guān)管實現(xiàn)零電壓開 通； 模式g:當?shù)谝惠o助諧振電感的電流達到最大值時，第一主二極管導通，第一輔助諧振 電容、第三輔助諧振電感和第三輔助諧振電容繼續(xù)諧振，第一輔助諧振電容中的能量繼續(xù) 向第三輔助諧振電容轉(zhuǎn)移，第一輔助諧振電感中的電流保持不變，當?shù)谌o助諧振電感的 電流下降至零時，第一輔助諧振電容、第三輔助諧振電感和第三輔助諧振電容諧振完畢，當 第一主二極管導通期間開通第一主開關(guān)管，則第一主開關(guān)管實現(xiàn)零電壓開通； 模式h :當?shù)谌o助諧振電感的電流下降至零時，第三輔助二極管和第五輔助二極管 關(guān)斷，諧振電流在第一輔助開關(guān)管、第一輔助諧振電感和第一主二極管構(gòu)成的回路中環(huán) 流； 模式i :當?shù)谝惠o助開關(guān)管關(guān)斷后，第一輔助諧振電感和第一輔助諧振電容開始諧振， 第一輔助諧振電感中的能量向第一輔助諧振電容轉(zhuǎn)移，第一輔助開關(guān)管實現(xiàn)零電壓關(guān)斷； 模式i :當?shù)谝惠o助諧振電容的電壓上升到輸入直流電源電壓值時，第一輔助諧振電 感的能量通過第一輔助二極管、第五輔助二極管和第十輔助二極管反饋給輸入直流電源； 模式k:當?shù)谝惠o助諧振電感的電流下降至負載電流值時，第一主二極管關(guān)斷，負載電 流從第一輔助諧振電感向第一主開關(guān)管換流，第一輔助諧振電感中能量直接釋放給負載； 模式1 :當?shù)谝惠o助諧振電感的電流下降至零時，第一輔助諧振電容、第三輔助諧振電 容和第三輔助諧振電感開始諧振，第一輔助諧振電容中能量向第三輔助諧振電容中轉(zhuǎn)移， 當?shù)谌o助諧振電感的電流降為零時，能量轉(zhuǎn)移結(jié)束，電路再次回到模式a。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的雙輔助諧振極型三相軟開關(guān)逆變電路，其特征在于：所述全 控開關(guān)器件為功率晶體管、絕緣柵雙極型晶體管、功率場效應晶體管或智能功率模塊。
7. 權(quán)利要求1所述的雙輔助諧振極型三相軟開關(guān)逆變電路的調(diào)制方法，其特征在于：該調(diào)制方法如下： 第一主開關(guān)管和第三輔助開關(guān)管同時關(guān)斷，第二輔助開關(guān)管的開通時刻比第一主開關(guān) 管的關(guān)斷時刻延遲Stll時間，第四輔助開關(guān)管的開通時刻比第二輔助開關(guān)管的開通時刻延 遲Stl2時間，第二主開關(guān)管的開通時刻比第四輔助開關(guān)管的開通時刻延遲Stl3時間，第二 輔助開關(guān)管的關(guān)斷時刻比第二主開關(guān)管的開通時刻延遲St2時間； 第二主開關(guān)管和第四輔助開關(guān)管同時關(guān)斷，第一輔助開關(guān)管的開通時刻比第二主開關(guān) 管的關(guān)斷時刻延遲S tll時間，第三輔助開關(guān)管的開通時刻比第一輔助開關(guān)管的開通時刻延 遲Stl2時間，第一主開關(guān)管的開通時刻比第三輔助開關(guān)管的開通時刻延遲Stl3時間，第一 輔助開關(guān)管的關(guān)斷時刻比第一主開關(guān)管的開通時刻延遲St2時間； 各主開關(guān)管按照正弦脈寬調(diào)制、相位差為180°互補開通方式工作。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的雙輔助諧振極型三相軟開關(guān)逆變電路的 調(diào)制方法，其特征在于：所述延遲時間S tll、S tl2、S tl3、S t2滿足的條件
其中，E為輸入直流電源電壓值，Ca為第一主諧振電容或第二主諧振電容的電容值，Cb為第一輔助諧振電容或第二輔助諧振電容的電容值，C。為第三輔助諧振電容或第四輔助諧 振電容的電容值，La為第一輔助諧振電感或第二輔助諧振電感的電感值，Lb為第三輔助諧 振電感或第四輔助諧振電感的電感值，tdead為硬開關(guān)逆變器上下橋臂開關(guān)管的開關(guān)死區(qū)時 間，Ia為設(shè)定的分離電流值，i_x為輸出最大負載電流值。
【文檔編號】H02M7/537GK104362880SQ201410691756
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年11月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月25日
【發(fā)明者】褚恩輝, 張興, 張化光, 張炳義, 劉秀翀, 閆士杰, 熊輝明, 楊小宸 申請人:東北大學, 沈陽工業(yè)大學