[发明专利]一种单相零电压开关背靠背变流器电路及其调制方法

说明书

本发明公开一种单相零电压开关背靠背变流器电路及其调制方法，包括整流侧滤波电感、逆变侧滤波电感、滤波电容、负载，四组由两个带反并二极管的全控型主开关构成的桥臂，在直流母线电容和四组桥臂的母线之间接入包含反并联二极管的全控型辅助开关，箝位电容以及谐振电感组成的辅助电路，主开关和辅助开关两端并联谐振电容。本发明将主开关与辅助开关的脉冲信号进行同步，并增加了直通信号，为谐振电感充磁提供额外谐振能量，实现了工频周期内不同工况下的全范围软开关，有效抑制主开关反并联二极管的反向恢复电流，具有低电压、电流应力，开关损耗小，电路效率高，EMI小等特点，该发明有利于提高电路的开关频率，提升系统功率密度。

技术领域

本发明涉及变流器技术领域，尤其涉及一种单相零电压开关背靠背变流器电路及其调制方法。

背景技术

传统的两电平单相背靠背PWM变流器包括八个含反并联二极管的全控主开关(S_i1～S_i4和S_o1～S_o4)组成的四桥臂系统，在第一桥臂和第二桥臂的输出中点与电网串联回路中接入一个输入滤波电感(L_i)，在直流母线正负端之间接入一个直流母线电容(C_dc)，在第三桥臂和第四桥臂的输出中点与负载(R)串联回路中接入一个输出滤波电感(L_o)和输出滤波电容(C_o)组成的输出滤波器。电路工作在硬开关状态，存在二极管反向恢复现象，开关器件开关损耗大、电压电流应力大，限制了变流器工作频率的提高，导致需采用较大的滤波器，降低了变流器功率密度。

发明内容

本发明的目的是提供一种减小开关损耗，提高电路效率的单相零电压开关背靠背变流器电路及其调制方法。

本发明内容的一个方面，提供一种单相零电压开关背靠背变流器电路，如图1所示，包括整流侧滤波电感L_i，直流侧电容C_dc，逆变侧滤波电容C_o，滤波电感L_o，负载电阻R，和由含并联二极管D_aux的辅助开关S_aux、谐振电感L_r、箝位电容C_c构成的辅助谐振支路以及四组桥臂；每组桥臂由两个包含反并二极管的全控型开关串联构成，其中：第一桥臂的上、下开关及其反并二极管分别为S_i1、S_i4和D_i1、D_i4，第二桥臂的上、下开关及其反并二极管分别为S_i2、S_i3和D_i2、D_i3，第三桥臂的上、下开关及其反并二极管分别为S_o1、S_o4和D_o1、D_o4，第四桥臂的上、下开关及其反并二极管分别为S_o2、S_o3和D_o2、D_o3，所述第一桥臂与第二桥臂的中点通过整流侧滤波电感L_i、单相交流电网连接，第三桥臂与第四桥臂的中点通过逆变滤波电感L_o与逆变滤波电容C_o构成的输出滤波器与负载电阻R相连，负载电阻R与逆变器滤波电容C_o并联，上述四组桥臂上开关的集电极以及下开关的发射极分别与直流母线并联形成桥臂正母线和负母线，辅助谐振支路与直流侧电容C_dc串联接于桥臂正母线和负母线之间，在辅助谐振支路中谐振电感L_r并联在辅助开关S_aux与箝位电容C_c串联的支路两端，各开关S_i1～S_i4、S_o1～S_o4和S_aux的集电极与发射极之间分别并联一个谐振电容C_i1～C_i4、C_o1～C_o4和C_aux。