[发明专利]一种三相无源软开关逆变电路

权利要求书

1.一种三相无源软开关逆变电路，其特征在于，由三相电路结构相同的并联在正负直流母线间的无源软开关逆变电路组成，三相之间相位互差120°，所述各相无源软开关逆变电路都包括：

第一开关管、第二开关管、第一谐振电感、第二谐振电感、第一谐振电容、第二谐振电容、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第五二极管以及第六二极管；

所述第一开关管的集电极与正直流母线相连，第一开关管的发射极与第一谐振电感的一端相连，第一谐振电感的另一端连接至第二谐振电感的一端，第二谐振电感的另一端与第二开关管的集电极相连，第二开关管的发射极连接至负直流母线，第一谐振电感与第二谐振电感的连接点作为逆变桥臂的单相交流电输出端；第一二极管的阴极与正直流母线相连，第一二极管的阳极与逆变桥臂的单相交流电输出端相连，第二二极管的阴极与逆变桥臂的单相交流电输出端相连，第二二极管的阳极连接至负直流母线；第一谐振电容的一端与正直流母线相连，第一谐振电容的另一端与第五二极管的阴极相连，第五二极管的阳极与第六二极管的阴极相连，第五二极管与第六二极管的连接点连接至第一谐振电感与第二谐振电感的连接点，第六二极管的阳极与第二谐振电容的一端相连，第二谐振电容的另一端连接至负直流母线；第三二极管的阳极连接至第一谐振电容与第五二极管的连接点，第三二极管的阴极连接至第一开关管与第一谐振电感的连接点；第四二极管的阳极连接至第二开关管与第二谐振电感的连接点，第四二极管的阴极连接至第二谐振电容与第六二极管的连接点。

2.如权利要求1所述的三相无源软开关逆变电路，其特征在于，由所述第一开关管、第二开关管、第一二极管和第二二极管构成逆变电路；由所述第一谐振电感、第二谐振电感、第一谐振电容、第二谐振电容、第三二极管、第四二极管、第五二极管和第六二极管构成无源缓冲电路。

3.如权利要求1所述的三相无源软开关逆变电路，其特征在于，所述各相无源软开关逆变电路中的第一开关管和第二开关管采用全控开关器件。

4.如权利要求3所述的三相无源软开关逆变电路，其特征在于，所述全控开关器件为功率晶体管或智能功率模块。

5.如权利要求1所述的三相无源软开关逆变电路，其特征在于，所述各相无源软开关逆变电路中的第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第五二极管以及第六二极管采用快恢复二极管或高频二极管。

6.如权利要求1所述的三相无源软开关逆变电路，其特征在于，各相无源软开关逆变电路中的第一开关管和第二开关管按照正弦脉宽调制、相位差为180°互补开通方式工作。

7.如权利要求1所述的三相无源软开关逆变电路，其特征在于，所述各相无源软开关逆变电路的都包括如下工作模式：

模式a[～t₀]：第一开关管导通，负载电流i_a经第一二极管流向直流电源，电路处于电能回馈状态；此时，电路中i_L1＝i_L2＝0，v_C1＝0，v_C2＝E，i_S1＝0，i_D1＝i_a；当第一开关管关断时，该模式结束；其中，i_L1为第一谐振电感的电流，i_L2为第二谐振电感的电流，v_C1为第一谐振电容的电压，v_C2为第二谐振电容的电压，E为直流电源的电压，i_S1为第一开关管的电流，i_D1为第一二极管的电流，i_a为负载电流；

模式b[t₀～t₁]：t₀时刻，第一开关管关断，负载电流i_a继续经第一二极管向直流电源回馈能量，经第一开关管和第二开关管死区时间δ_t，当第二开关管开通时，该模式结束；

模式c[t₁～t₂]：t₁时刻，第二开关管开通，负载电流i_a由第一二极管向第二开关管换流，第一二极管的电流开始由负载电流i_a线性下降，第二开关管的电流开始由零线性上升，第二开关管实现零电流开通，当第一二极管的电流下降至零、第二开关管的电流上升至负载电流i_a时，第一二极管关断，该模式结束；

模式d[t₂～t₃]：t₂时刻，第一二极管关断，第一谐振电容与第一谐振电感、第二谐振电感进行谐振，第一谐振电容与第一谐振电感、第二谐振电感的谐振电流在直流电源、第一谐振电容、第三二极管、第一谐振电感、第二谐振电感和第二开关管构成的回路中环流，第一谐振电容的电压由零被充电至直流电源电压；第二谐振电容与第二谐振电感谐振，第二谐振电容与第二谐振电感的谐振电流在第二谐振电容、第六二极管、第二谐振电感和第二开关管构成的回路中环流，第二谐振电容的电压由直流电源电压放电至零，该模式结束；

模式e[t₃～t₄]：t₃时刻，谐振结束后，第二谐振电感的电压为零，第二谐振电感中的谐振电流分为两部分，一部分在第二谐振电感、第四二极管、第六二极管、第五二极管、第三二极管以及第一谐振电感构成的回路环流，另一部分在第二谐振电感、第二开关管和第二二极管构成的回路中环流；第一谐振电感中的谐振电流在第一谐振电感、第五二极管、第三二极管构成的回路中环流；环流期间，由于回路阻抗的作用，第二谐振电感电流逐渐向负载电流i_a衰减；第一谐振电感的电流逐渐向零衰减；当第二开关管关断时，该模式结束；

模式f[t₄～t₅]：t₄时刻，第二开关管关断，第二谐振电感的电流向第二谐振电容换流，由于此时第二谐振电容的电压为零，所以第二开关管为零电压关断；当第二谐振电容的电压充电至直流电源电压、第一谐振电容的两端电压由直流电源电压放电至零时，第一二极管开通，该模式结束；

模式g[t₅～t₆]：t₅时刻，第一二极管开通，负载电流i_a立即向第一二极管换流，换流回路为第二谐振电感、第四二极管、第六二极管构成的环路，由于回路阻抗的作用，第二谐振电感的电流逐渐衰减至零，当第一开关管开通时，回路回到模式a。