[发明专利]一种软开关关断过程控制方法和一种软开关

权利要求书

1.一种软开关关断过程控制方法，所述软开关中包括两个主功率开关管S₁和S₄以及两个辅助开关管S_1x和S_4x，所述S₁和S₄串联构成主开关桥臂，所述S_4x和S_1x串联构成辅开关桥臂，其中，所述S₁和S_4x分别位于各自所在桥臂的上桥臂，所述S₄和S_1x分别位于各自所在桥臂的下桥臂；所述两个桥臂并联在直流母线之间，所述两个桥臂的中点之间连接有一个由谐振电感和谐振电容组成的LC二阶谐振电路；同时，所述软开关中进一步包括一并联于所述直流母线之间的直流母线电容；其特征在于，当需要关断任一主功率开关管时，该方法包括：

开通与待关断主功率开关管位于不同桥臂位置的辅助开关管，向所述LC二阶谐振电路充入能量，并确定为满足谐振电流最大值等于当前的负载电流的能量充入结束时刻；

当到达能量充入结束时刻时，结束能量充入，关断与所述待关断主功率开关管位于不同桥臂位置的辅助开关管，并开通与所述待关断主功率开关管位于相同桥臂位置的辅助开关管；

确定谐振电流为零时刻，并从该时刻起，经过1/4谐振周期后，同时关断所述与待关断主功率开关管位于相同桥臂位置的辅助开关管以及所述待关断主功率开关管。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定为满足谐振电流最大值等于当前的负载电流的能量充入结束时刻包括：

A、根据所述LC二阶谐振电路当前的状态函数计算得到所述谐振电容C_r上的电压函数u_x(t)＝-u_d(1-cosω(t-t₅))以及所述谐振电感L_r上的电流函数其中，所述u_d表示直流母线电压，所述t₅表示与待关断主功率开关管位于不同桥臂位置的辅助开关管的开通时刻；

B、根据步骤A中的计算结果，确定为满足谐振电流最大值等于当前的负载电流，需要向所述LC二阶谐振电路充入的能量：

其中，所述t₆表示能量充入结束时刻，所述i_a表示当前的负载电流；

进一步求得：

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述确定谐振电流为零时刻包括：

C、根据所述LC二阶谐振电路当前的状态函数以及计算得到的t₆时刻谐振电容C_r上的电压和谐振电感L_r上的电流计算得到所述谐振电容C_r上的电压函数u_x(t)＝u_x(t₆)cosω(t-t₆)+Zi_x(t₆)sinω(t-t₆)以及所述谐振电感L_r上的电流函数并根据谐振电流波形的对称性，通过将谐振电流波形的原点移到谐振电流为零时刻t₇处，将其分别简化为u_x(t)＝u_x(t₇)cosω(t-t₇)和

D、确定谐振电流为零时所述谐振电容C_r上的电压u_x(t₇)＝-Zi_a以及所述谐振电感L_r上的电流i_x(t₇)＝0；

E、综合步骤C和D的计算结果得到：并进一步求得：

4.一种软开关，所述软开关中包括：两个主功率开关管S₁和S₄以及两个辅助开关管S_1x和S_4x，所述S₁和S₄串联构成主开关桥臂，所述S_4x和S_1x串联构成辅开关桥臂，其中，所述S₁和S_4x分别位于各自所在桥臂的上桥臂，所述S₄和S_1x分别位于各自所在桥臂的下桥臂；所述两个桥臂并联在直流母线之间，所述两个桥臂的中点之间连接有一个由谐振电感和谐振电容组成的LC二阶谐振电路；同时，所述软开关中进一步包括一并联于所述直流母线之间的直流母线电容；其特征在于，

初始状态，与待关断主功率开关管位于不同桥臂位置的辅助开关管开通，向所述LC二阶谐振电路充入能量；

在确定出的为满足谐振电流最大值等于当前的负载电流的能量充入结束时刻，结束能量充入；同时，与所述待关断主功率开关管位于不同桥臂位置的辅助开关管关断，与所述待关断主功率开关管位于相同桥臂位置的辅助开关管开通；

在确定出的谐振电流为零时刻起，经过1/4谐振周期后，与所述待关断主功率开关管位于相同桥臂位置的辅助开关管以及所述待关断主功率开关管同时关断。