[发明专利]一种双辅助谐振极型三相软开关逆变器

说明书

技术领域

 本发明属于电力电子技术领域，特别涉及一种双辅助谐振极型三相软开关逆变器。

背景技术

电力电子技术是电子学的一个新型应用领域，其特征是用功率电子开关处理电力的控制与变换。由于现代电力电子装置愈来愈趋向小型化和轻量化，因此开关频率需要大大提高。随着开关频率的提高，在硬开关电力变换电路中，会出现开关损耗大、电磁干扰严重、可靠性低等问题，软开关技术的出现解决了这一系列问题。随着软开关技术的发展，软开关逆变器得到了广泛的应用。在众多软开关逆变拓扑中，辅助谐振极型逆变器没有增加功率开关器件的电压和电流应力，更适用于大功率场合，因此受到国内外研究人员的普遍关注。

较早提出的有源辅助谐振变换极型逆变器具有两个很大的电解质电容，并且需要单独的检测电路和逻辑控制电路。随后出现的改进的辅助谐振变换极型逆变器，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，主电路与控制策略都很复杂。

《中国电机工程学报》2013年第33卷第12期公开了“辅助谐振极逆变器缓冲回路能耗最小化改进控制策略”，该逆变器的拓扑结构如图1所示（为叙述方便，以下称该拓扑结构为原拓扑），该辅助谐振极逆变器在三相电路的每一相均设置一套辅助换流电路，使得三相辅助电路相互独立，易于应用各种控制策略。每一相辅助电路由2个主谐振电容、2个辅助谐振电容、2个辅助谐振电感、2个辅助开关管以及4个辅助二极管组成，在换流过程中通过合理控制辅助开关，使一部分能量暂时存储在辅助电感或辅助电容中，随后回馈给直流电源或直接释放给负载，从而实现了开关器件的软开关，这样电能的利用率得到显著的提高。但该辅助谐振极逆变器仍然存在不足：在实际应用中，配线过程引入的寄生参数是不可避免的，然而该逆变器的辅助开关管没有与辅助电容直接并联，这样，辅助开关管的关断过程必然会受到影响，不能实现可靠的零电压关断。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种双辅助谐振极型三相软开关逆变器。

本发明的技术方案是：

一种双辅助谐振极型三相软开关逆变器，包括三相主逆变电路和三相双辅助谐振换流电路；

所述三相主逆变电路采用三相桥式电路结构，分别为A相主逆变电路、B相主逆变电路和C主相逆变电路，三相主逆变电路分别与直流电源并联连接；各相主逆变电路包括第一主开关管、第二主开关管和两个二极管；第一主开关管的发射极连接第二主开关管集电极，且第一主开关管和第二主开关管分别反并联一个二极管；

所述三相双辅助谐振换流电路中，各相双辅助谐振换流电路包括第一辅助开关管、第二辅助开关管、第一主谐振电容、第二主谐振电容、第一辅助谐振电容、第二辅助谐振电容、第三辅助谐振电容、第四辅助谐振电容、第一辅助谐振电感、第二辅助谐振电感、第三辅助谐振电感、第四辅助谐振电感、第一辅助二极管、第二辅助二极管、第三辅助二极管、第四辅助二极管、第五辅助二极管、第六辅助二极管、第七辅助二极管和第八辅助二极管；

第一主谐振电容的负极连接第二主谐振电容的正极，第一主谐振电容的正极连接第一辅助开关管的集电极，第二主谐振电容的负极连接第二辅助开关管的发射极，第一辅助开关管的发射极连接第一辅助谐振电感的一端，第一辅助谐振电感的另一端连接至第一主谐振电容与第二主谐振电容的连接点，第二辅助开关管的集电极连接第二辅助谐振电感的一端，第二辅助谐振电感的另一端连接至第一主谐振电容与第二主谐振电容的连接点；

第一辅助谐振电容的正极连接第一辅助开关管的集电极，第一辅助谐振电容的正极还接在直流母线正极上，第一辅助谐振电容的负极连接第三辅助二极管的阴极，第三辅助二极管的阳极连接第三辅助谐振电感的一端，第三辅助谐振电感的另一端连接第三辅助谐振电容的负极，第三辅助谐振电容的正极连接第四辅助谐振电容的负极，第四辅助谐振电容的负极还接在第一主谐振电容与第二主谐振电容的连接点上，第四辅助谐振电容的正极连接第四辅助谐振电感的一端，第四辅助谐振电感的另一端连接第四辅助二极管的阴极，第四辅助二极管的阳极连接第二辅助谐振电容的正极，第二辅助谐振电容的正极还接在直流母线负极上；

第一辅助二极管的阳极与第三辅助二极管的阴极相连，第一辅助二极管的阴极与第一辅助开关管的发射极相连；第二辅助二极管的阴极与第四辅助二极管的阳极相连，第二辅助二极管的阳极与第二辅助开关管的集电极相连；