[发明专利]谐振直流环节软开关逆变器及电路调制方法

说明书

本申请涉及逆变器技术领域，公开一种谐振直流环节软开关逆变器及电路调制方法，所述谐振直流环节软开关逆变器，包括：辅助换流电路、逆变桥、负载电路、控制电路和直流电源。辅助换流电路包括母线开关管、第一辅助开关管、第二辅助开关管、第一辅助谐振电感、第二辅助谐振电感、第一辅助二极管、第二辅助二极管；逆变桥为三相逆变桥；负载电路为三相负载电路；该逆变器的辅助换流电路结构简单，不使用电容元件，器件数目较现有的软开关逆变器的辅助换流电路大幅减少，降低了硬件成本。还公开了一种谐振直流环节软开关逆变器的电路调制方法，其可以最小化辅助换流电路动作频率，同时大幅降低辅助开关管电流应力，从而提升软开关逆变器效率。

技术领域

本申请涉及逆变器技术领域，例如涉及一种谐振直流环节软开关逆变器及电路调制方法。

背景技术

目前，电力电子器件是电力电子技术的重要组成部分，历史上电力电子领域的革新和发展与电力电子器件密不可分。近年来，随着宽禁带器件的不断成熟，应用于开关电源、新能源并网、电机驱动等场合的宽禁带逆变器逐渐成为了研究的热点。然而，当宽禁带逆变器工作于开关频率几百千赫兹甚至几十千赫兹时，其开关损耗随开关频率的增加亦快速增长。为进一步提升宽禁带逆变器性能，软开关技术是值得探讨的一种途径。

软开关逆变器最早由美国威斯康星大学的D.M.Divan(迪万)博士在1989年提出，由于Divan博士提出的拓扑中谐振电路位于直流电源侧，因此称其为谐振直流环节软开关逆变器。谐振直流环节软开关逆变器在实现逆变器小型化、轻量化的同时，也降低了开关损耗实现了高效率化并且通过减小电压变化率dv/dt和电流变化率di/dt的方式抑制了电磁干扰问题。

《IEEE Transactions on Power Electronics》期刊中题为“ResonantInductance Design and Loss Analysis of a Novel Resonant DC Link Inverter”的文章和《IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics》期刊中题为“Parallel Resonant DC Link Inverter Topology and Analysis of ItsOperation Principle”的文章均公开了一种谐振直流环节软开关逆变器，如图1所示。该谐振直流环节软开关逆变器采用传统的正弦脉冲宽度调制策略。该谐振直流环节软开关逆变器能够实现所有开关管的软切换，同时能够避免分裂电容使中性点电位变化、电感电流阈值设置使控制过程复杂化等诸多问题。但该拓扑在传统调制策略下辅助换流电路动作频率过高，为此《IET Power Electronics》期刊中题为“RDCL three-phase inverter and loadadaptive commutation control”和《中国电机工程学报》中题为“谐振直流环节逆变器和负载自适应换流控制”的文章在图1所示拓扑的基础上公开了一种锯齿载波调制策略，将辅助换流电路的动作频率降为传统调制策略的1/6。

在实现本公开实施例的过程中，发现相关技术中至少存在如下问题：现有技术中谐振直流环节软开关逆变器的辅助换流电路拓扑结构过于复杂，造成逆变器制作成本提升；同时，辅助开关管电流应力过大，增加辅助换流电路损耗，降低逆变器效率。

需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本申请的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

为了对披露的实施例的一些方面有基本的理解，下面给出了简单的概括。所述概括不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围，而是作为后面的详细说明的序言。

本公开实施例提供了一种谐振直流环节软开关逆变器及电路调制方法，以简化拓扑结构降低硬件成本的同时能够降低辅助开关管电流应力，提高该谐振直流环节软开关逆变器的效率。