[发明专利]一种三相逆变电路的软开关及方法

摘要

本发明涉及逆变开关技术领域，公开一种三相逆变电路的软开关及方法。采用微处理器控制的三相逆变器输出三电平，通过三相滤波器为电动机M提供三相对称的正弦波电源；所述三相逆变器的单相逆变器具有将母线直流电压通过通过电容器C1和C2分压变换为三电平；所述三电平利用谐振电容C12和C13和谐振电感与主功率开关器件和辅助功率开关器件的通断工作状态形成振荡条件，所述辅助功率开关器件为开关器件，提供零电压开通和零电流关断条件的三种开关状态，实现每相逆变器输出三种电平。本发明适应于高压大功率逆变的应用，能够有效防止电机绕组绝缘击穿，改善变换器装置的EMI特性，提高开关器件使用寿命，增加了设备可靠性，节能效率高。

主权项

1.一种三相逆变电路的软开关方法，其特征在于：采用微处理器控制的三相逆变器A、B、C输出的三电平，分别通过三相滤波器L_a、L_b、L_c为交流电动机M提供三相对称的正弦波电源；所述三相逆变器的单相逆变器具有将母线直流电压通过通过电容器C₁和C₂分压变换为三电平；所述三电平利用谐振电容C₁₂和C₁₃和谐振电感L₁₁、L₁₂与主功率开关器件S₁、S₂、S₃、S₄和辅助功率开关器件的通断工作状态形成振荡条件，所述辅助功率开关器件S_a1、S_a2、S_a3、S_a4为开关器件，提供零电压开通（ZVS）和零电流关断(ZCS)条件的三种开关状态，实现每相逆变器输出三种电平；三组相同单相电路可组成三相对称正弦波电源，驱动交流电动机M；所述单相逆变器的三电平状态：1）、 当主开关器件S₁、S₂导通，主开关器件S₃、S₄关断：所述电流i_A无论为正或负方向，a点为电源输出端点，输出电压u_ao为分压电容C₁上电压，即输出电压u_ao= E_d /2 ；2）、 当主开关器件S₂、S₃导通，主开关器件S₁、S₄关断：所述电流i_A无论为正或负方向，a点在钳位二极管D₁₁、D₂₂作用下均与中点O联通，输出电压为u_ao=0；3）、当主开关器件S₃、S₄导通，主开关器件S₁、S₂关断：所述电流i_A无论为正或负方向，a点为电源输出端点，输出电压u_ao为分压电容C₂上电压，即输出电压u_ao= －E_d/2 ；所述单相逆变器的整个工作周期分为5个时段循环进行，包括：预备阶段、谐振阶段、稳定阶段、谐振阶段、恢复阶段，即开关器件IGCT门极换流晶体管S₁与S₄之间的工作过程表现为t～t不同时段，形成一个完整周期，其中：所述预备阶段为t～t时段：当上桥臂主功率器件S、S导通，下桥臂主功率器件S、S关断，逆变电路输出电压值u_ao= －E_d/2；所述谐振阶段为t₁～t时段：当上桥臂主功率器件S零电压关断；S、S零电流开通，C₁₁、C₁₂与L₁₁发生谐振， C₁₃、C₁₄与L₁₂发生谐振；所述稳定阶段为t～t时段：当下桥臂主功率器件S₄零电压开通，主功率器件S₁、S₃关断，此阶段的输出电压u_ao=0；所述谐振阶段为t～t时段： 当下桥臂主功率器件S零电压关断，S_a1、S_a3零电流开通，C₁₁、C₁₂与L₁₁发生谐振， C₁₃、C₁₄与L₁₂发生谐振；所述恢复阶段为t～t时段：上桥臂主功率器件S、S导通，在t= t₄时刻，零电压开通的主开关器件S使电路进入与t～t阶段相同的S、S稳定导通阶段。