[发明专利]一种改进型双辅助谐振极型三相软开关逆变电路

说明书

本发明提供一种改进型双辅助谐振极型三相软开关逆变电路，涉及电力电子技术领域。该电路包括三相主逆变电路和三相双辅助谐振换流电路。各相主逆变电路均包括两个主开关管、两个主二极管；各相双辅助谐振换流电路均包括四个辅助开关管、两个主谐振电容、四个辅助谐振电容、两个辅助谐振电感和六个辅助二极管。本发明提供的改进型双辅助谐振极型三相软开关逆变电路，在完成双辅助谐振换流电路简化和谐振过程解耦的同时，通过增加两个限制电压变化率的辅助谐振电容，使双辅助谐振换流电路的电流应力近似等于峰值负载电流，从而使双辅助谐振换流电路的导通损耗得到有效降低，维持逆变器在全负载范围内高效的电能变换。

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种改进型双辅助谐振极型三相软开关逆变电路。

背景技术

在电力变换越发频繁的今天，逆变器的应用场所日益扩大，诸如新能源发电、电机驱动、不间断电源等领域均可见到逆变器的身影。随着逆变器的发展，人们对于逆变器的要求越来越高，高频化、小型化、轻量化的逆变器越发被人们所渴望，而软开关技术的引入适逢其会。软开关技术不但可以解决开关频率提高带来的开关损耗问题，还可以降低电磁噪声(EMC)和电磁干扰(EMI)，从而打造一种安全绿色高效的逆变器。自从上个世纪80年代初软开关逆变技术面世以来，各种拓扑层出不穷、花样翻新，但众多软开关逆变拓扑中辅助谐振极逆变器以其独立的控制，安全可靠的性能备受世界各国学者青睐，特别是在大功率场合的应用中。

较早提出的辅助谐振极型逆变器需使用两个很大的电解质电容，给逆变器带来了中性点电位变化的问题，并且需要单独的检测电路和逻辑控制电路。随后出现的改进辅助谐振极型逆变器，如变压器辅助逆变器、耦合电感逆变器、三角形或星形谐振吸收逆变器等，要么需要复杂的耦合电感或变压器及相应的磁通复位电路，要么三相谐振电路之间相互耦合，使主电路与控制策略都变得很复杂。

针对以上问题，“IEEE Transactions on Power Electronics”2016年第31卷第19期和美国专利“Double auxiliary resonant commutated pole three-phase soft-switching inverter circuit and modulation method”(专利号：US9673730)公开了一种双辅助谐振极型软开关逆变器，该逆变器的电路如图1所示。该逆变器在三相电路的每一相均设置一套双辅助谐振换流电路，每一相双辅助谐振换流电路由2个主谐振电容、2个第一辅助谐振电容、2个第二辅助谐振电容、2个第一辅助谐振电感、2个第二辅助谐振电感、4个辅助开关管以及10个辅助二极管组成。该逆变器避免了传统辅助谐振极型逆变器使用的两个大的电解质电容，具有三相辅助谐振换流电路独立可控，无需检测负载电流，各元件的电压应力不大于直流电源电压、辅助开关管中负载电流与谐振电流分离，降低开关管电流应力等优点，同时可有效避免因回路配线形态所带来的回路寄生电感和寄生电容对辅助开关管的零电压关断所造成的影响，确保辅助开关管可靠的实现零电压关断。然而，该逆变器仍然存在不足：①该逆变器的辅助谐振换流电路所用器件较多且过于复杂，较多的器件不仅意味着回路的复杂化和制作成本的增加，也意味着实际系统中可能的故障点的增多，从而增加系统的安全隐患；②该逆变器的辅助谐振换流电路有两组相互耦合的谐振元件，其谐振换流过程相互耦合，系统振荡难以避免；③该逆变器的第二组辅助谐振电容在某些负载情况下无法完全预充电，导致此时的输出电压变化率不可控，这在交流传动场合会带来极为不利的影响。