[发明专利]一种三相无源软开关逆变电路

说明书

本发明涉及一种三相无源软开关逆变电路，由三相电路结构相同的无源软开关逆变电路组成，三相之间相位互差120°，各相电路的两个谐振电感连接在两个开关管之间，两个谐振电容分别通过二极管并联在开关管两端，同时两谐振电容之间通过两个二极管相连，连接点连接至两个谐振电感的连接点，另设有两个二极管分别跨接在开关管和谐振电感两端，两个谐振电感的连接点与跨接在开关管两端的二极管的连接点相连，引出线作为交流电输出端，两个开关管按正弦脉宽调制、相位差180°互补开通方式工作。本发明的电路实现了开关管的软开关，该电路中不使用变压器或耦合电感，采用无源元件少，电路结构简单，可靠性高，成本低，适合在中小功率逆变场合应用。

技术领域

本发明属于电力电子技术领域，具体涉及一种三相无源软开关逆变电路。

背景技术

电力电子技术是通过应用电路原理和设计理论以及分析开发工具，实现对电力半导体器件的有效使用，从而使电能得到高效变换和控制的一门技术。由于现代电力电子装置向小型化和轻量化发展，因此电力电子元件运行高频化已成为实现此目标的有效手段。但由于电力电子半导体器件高频化，器件损耗增大，电力电子装置产生了严重的噪声污染和电磁干扰问题，阻碍了高频化的发展，为了解决以上问题，软开关技术被提出。应用于逆变器的软开关技术按照辅助回路的构成可分为有源钳位软开关技术和无源缓冲软开关技术。有源钳位软开关技术需要在辅助回路中使用辅助有源半导体器件实现主开关管的软开关，但是有源半导体器件的使用带来了控制回路复杂，电路板布局布线难度增大以及成本高的问题，并不能很好适用于实际的电力电子装置。而无源软开关技术仅使用无源器件构成缓冲回路，控制简单，可靠性高，因此更能满足实际电力电子产品的需要。

较早提出的无源缓冲软开关逆变器仅注重实现开关管的软开关，在缓冲回路中采用电阻元件进行能量的转换，使得逆变器整体效率的提高并不明显。随后出现了无源缓冲技术，如变压器辅助换流逆变器、耦合电感辅助换流逆变器以及依靠大量无源元件缓冲的软开关逆变器，或者引入直直变换中的无源单元构成的缓冲逆变器，这些电路辅助回路构成相当复杂，不利于装置的轻量化和小型化。到目前为止，适用于逆变器的简单无源缓冲软开关逆变电路仍在继续研究中。

“IEEE Transactions on Power Electronics”2004年第19卷第2期公开了一种无源缓冲逆变电路，该逆变电路的拓扑图如图1所示，该拓扑三相共用一个耦合电感以及与之相连的2个二极管和1个电容，每相使用2个二极管和3个电容，该拓扑通过将原始的无源有损拓扑中的电阻元件用耦合电感替代实现了缓冲，但是其缓冲需要在中间电容充电至大于电源电压后才能使耦合电感侧的二极管导通进行无源缓冲，若充电时间较短，则软开关失败，且造成开关管的电压应力较高，以及耦合电感设计复杂和损耗大等问题。“IEEETransactions on Power Electronics”2011年第26卷第2期公开了一种新型无源缓冲逆变拓扑结构，该逆变器的电路图如图2所示，该无源缓冲逆变器在直流母线之间并联了三个大的电解电容，缓冲回路中每相均使用1个三绕组变压器，2个谐振电感，2个谐振电感，5个二极管。该逆变器通过将三相共用的谐振电感分开，避免了开关管开关时间过短造成的可能硬开关问题，但该电路十分复杂，三绕组变压器的磁性元件损耗使其效率提升困难，以及变压器漏感造成与之相连的二极管的高电气应力。

发明内容

本发明实施例提供一种三相无源软开关逆变电路，实现了开关管的软开关，电路中不使用变压器或耦合电感，电路结构简单，可靠性高，成本低。

本发明提供一种三相无源软开关逆变电路，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；