[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

说明书

本发明提供一种辅助谐振极有源钳位三电平软开关逆变电路及其调制方法。所述电路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。有源钳位主逆变电路包括六个带反并联二极管的开关管和两个相同的支撑电容，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。滤波电路为LC滤波电路。本发明提供的调制方法可以实现主开关管的零电压开关，辅助开关管的零电流开关。通过本发明能够降低有源钳位三电平硬开关损耗，提高系统效率并降低电磁干扰。

技术领域

本发明涉及到电力电子技术领域，尤其涉及到一种辅助谐振极有源钳位三电平软开关逆变电路及其调制方法。

背景技术

随着电力电子技术的不断发展，逆变器的功率密度越来越高，人们对高频化、小型化、轻量化的大功率逆变器的需求也越来越高。随着开关频率的提高，常规的脉冲宽度调制技术会面临许多问题，一方面会带来开关管的开关损耗增加，另一方面，系统会对外产生电磁干扰(EMI)。

为克服上述问题，从20世纪80年代以来，软开关技术得到了深入的研究，各种拓扑结构、调制策略不断发展。软开关技术是利用谐振原理，在电压或电流谐振到零时执行开关动作，降低开关管开通关断时的电压电流交叠区。软开关逆变器拓扑主要分为直流侧型和交流侧型两大类，直流侧软开关逆变器的辅助谐振电路是串联在直流母线上，交流侧软开关分为零电压转换型和零电流转换型。其中属于零电压转换型的辅助谐振变换极软开关逆变器以其独立的控制和可靠的性能更好的应用于大功率场合。

多电平变流器与两电平变流器相比有许多优点，目前有源钳位三电平变流器应用比较广泛，如何进一步减少其开关损耗、降低电磁干扰、提高功率密度是研究的热点。中国发明专利(CN200910023828.8)于2011年9月21日公开的《有源中点电压钳位的三电平零电流转换软开关变流器》，通过增加零电流转换软开关电路实现开关管的零电流关断，降低开关管损耗，但该电路存在以下的不足：

1、为了进一步提高开关频率而使用碳化硅等宽禁带半导体器件多为功率场效应晶体管(MOSFET)，由于MOSFET的输出电容造成的开通损耗很大，更适用于用零电压转换；

2、该电路开关管的开通电流以谐振电流的速率上升，开通损耗较大；

3、电路在换流过程中谐振回路发生了四次变化，增加了谐振回路的损耗并且降低了电路运行的可靠性。

中国发明专利(CN201810448352.1)于2018年9月21日公开的《新型双辅助谐振极型三相软开关逆变电路及其调制方法》通过增加双辅助谐振换流电路实现开关管的零电压开关，降低开关管损耗，并能降低逆变电路耦合谐振带来的系统震荡，输出电压变化率可控，但该电路存在以下的不足：

1、增加的双辅助谐振换流电路所用器件较多，增加了硬件成本；

2、辅助开关管较多，增加了辅助开关管的调制方法的难度；

3、该逆变电路是针对两电平电路而言，难以运用到三电平电路中。

发明内容

针对上述已有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种高效率结构简单的辅助谐振变换极有源钳位三电平软开关逆变电路及调制方法。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现。

本发明提供了一种辅助谐振极有源钳位三电平软开关逆变电路，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；