[发明专利]辅助谐振极有源钳位三电平软开关逆变电路及调制方法

权利要求书

1.一种辅助谐振极有源钳位三电平软开关逆变电路，其特征在于：包括有源钳位主逆变电路、辅助谐振换流电路、滤波电路和负载R；

所述有源钳位主逆变电路包括直流正母线P、直流负母线N、直流母线中点O、六个带反并联二极管的开关管和两个相同的支撑电容；六个带反并联二极管的开关管分别记为开关管S₁、开关管S₂、开关管S₃、开关管S₄、开关管S₅和开关管S₆，六个反并联二极管分别记为二极管D₁、二极管D₂、二极管D₃、二极管D₄、二极管D₅、二极管D₆，两个支撑电容分别记为支撑电容C₁和支撑电容C₂，其中，直流母线电压记为V_dc,支撑电容C₁连接在直流正母线P与直流母线中点O之间，支撑电容C₂连接在直流母线中点O与直流负母线N之间；开关管S₁、开关管S₂、开关管S₃、开关管S₄顺序串联，开关管S₁的输入端接直流正母线P，开关管S₁的输出端接开关管S₂的输入端，开关管S₂的输出端接开关管S₃的输入端，开关管S₃的输出端接开关管S₄的输入端，开关管S₄的输出端接直流负母线N；开关管S₅的输入端接开关管S₁的输出端，开关管S₅的输出端接直流母线中点O；开关管S₆的输入端接直流母线中点O，开关管S₆的输出端接开关管S₃的输出端；

所述辅助谐振换流电路包括两个带反并联二极管的辅助开关管、两个谐振电容和一个谐振电感L_r,两个带反并联二极管的辅助开关管分别记为辅助开关管S_a1和辅助开关管S_a2，两个反并联二极管分别记为辅助二极管D_a1和辅助二极管D_a2，两个谐振电容分别记为谐振电容C_r1和谐振电容C_r2，其中，辅助开关管S_a1的输出端接辅助开关管S_a2的输出端，辅助开关管S_a2的输入端接谐振电感L_r的输出端，谐振电感L_r的输入端接有源钳位主逆变电路的开关管S₂的输出端；谐振电容C_r1与有源钳位主逆变电路的开关管S₂并联，谐振电容C_r2与有源钳位主逆变电路的开关管S₃并联；

所述滤波电路为LC滤波电路，由滤波电感L和滤波电容C串联而成，其中，滤波电感L的输入端接有源钳位主逆变电路的开关管S₂的输出端，滤波电感L的输出端接滤波电容C的输入端，滤波电容C的输出端接直流母线中点O；

辅助谐振换流电路的谐振电感L_r、辅助开关管S_a2和辅助开关管S_a1顺序串联后，再与LC滤波电路中滤波电感L并联，其中，谐振电感L_r的输入端接滤波电感L的输入端，辅助开关管S_a1的输入端接滤波电感L的输出端，滤波电容C与负载R并联。

2.根据权利要求1所述的一种辅助谐振极有源钳位三电平软开关逆变电路的调制方法，其特征在于，辅助谐振极有源钳位三电平软开关逆变电路中的开关管采用以下方式工作：

(1)有源钳位主逆变电路中的六个开关管按照以下方式工作：

开关管S₁、开关管S₄、开关管S₅、开关管S₆工频动作，开关管S₂和开关管S₃高频互补导通；

当开关管S₁、开关管S₂、开关管S₆处于导通状态，开关管S₃、开关管S₄、开关管S₅处于关断状态时，桥臂侧输出正电平；

当开关管S₁、开关管S₃、开关管S₆处于导通状态，开关管S₂、开关管S₄、开关管S₅处于关断状态时，桥臂侧输出零电平；

当开关管S₃、开关管S₄、开关管S₅处于导通状态，开关管S₁、开关管S₂、开关管S₆处于关断状态时，桥臂侧输出负电平；

当开关管S₂、开关管S₄、开关管S₅处于导通状态，开关管S₁、开关管S₃、开关管S₆处于关断状态时，桥臂侧输出零电平；

所述开关管S₂和开关管S₃高频互补导通，指的是开关管S₂、开关管S₃按照正弦脉宽调制互补导通，开关管S₂的开通时刻比开关管S₃的关断时刻延时一个死区时间td,开关S₃的开通时刻比开关管S₂的关断时刻延时一个死区时间td；

(2)辅助谐振换流电路中的两个辅助开关管按照以下方式工作：

记滤波电容C上电压为滤波电容电压V_o，记滤波电感L上电流为滤波电感电流I_L；

在滤波电容电压V_o为正、滤波电感电流I_L为正、桥臂侧输出在零电平和正电平转换时，辅助开关管S_a1的开通时刻比开关管S₃的关断时刻提前，提前时间为td1,辅助开关管S_a1的关断时刻比开关管S₂的开通时刻延时，延时时间为td2，辅助开关管S_a2恒关断；

在滤波电容电压V_o为负、滤波电感电流I_L为负、桥臂侧输出在零电平和负电平转换时，辅助开关管S_a2的开通时刻比开关管S₂的关断时刻提前，提前时间为td1,辅助开关管S_a2的关断时刻比开关管S₃的开通时刻延时，延时时间为td2，辅助开关管S_a1恒关断；

所述提前时间td1和延时时间td2分别满足以下条件：

其中，L_r是谐振电感值，V_dc是直流母线电压，i_ch是谐振电感L_r处最大充电电流值，记为充电电流i_ch。