[发明专利]一种三相软开关逆变器及其运行控制策略

说明书

本发明公开了一种三相软开关逆变器及其运行控制策略。其中，逆变器用于驱动三相交流负载且包括逐级顺序并联的直流电源、直流侧滤波电容、由辅助开关管组成的三相辅助逆变开关管电路和由主开关管组成的三相主逆变开关管电路以及分别连接于三相辅助逆变开关管电路与三相主逆变开关管电路的对应桥臂之间的第一相换流电感、第二相换流电感和第三相换流电感。本发明利用换流电感即可以缓冲对应相上的电流上升率以便于对应辅助开关管能够实现零电流开通，又可以作为能量储存元件为三相主逆变开关管电路中的对应主开关管实现软开关动作创造了条件；同时，基于十二扇区空间矢量脉冲宽度调制法和负载自适应控制，可有效降低逆变器的开关损耗并提高系统效率。

技术领域

本发明涉及电力电子变换技术领域，尤其是一种三相软开关逆变器及其运行控制策略。

背景技术

众所周知，三相非隔离型逆变器已被广泛用于不间断电源、通信电源、电机驱动、并网发电等诸多场合。传统的三相非隔离型逆变器一般以硬开关方式为主，由于功率密度低、开关损耗大，因此，往往需要工作在较低的开关频率下，从而导致逆变器的体积和重量较大；同时，在对逆变器输出性能要求高的应用场合，大多需要提高逆变器的开关频率，但开关频率的进一步提高，则会使开关损耗随之进一步增加。另外，采用硬开关所产生的尖峰电压，不但容易造成器件的二次击穿，对系统安全运行会带来不利影响，而且会产生严重的电磁干扰，影响系统的绝缘寿命和系统的可靠性。

鉴于此，为提高逆变器的效率、功率密度和系统可靠性，目前业界已经提出了多种不同类型的三相非隔离型软开关逆变器拓扑方案，主要分为直流侧辅助谐振电路和交流侧辅助谐振电路这两大类；其中，直流侧辅助谐振电路方案，在应用于大功率场合中时，辅助元件上需要承受着较大的导通损耗，故逆变器的效率提升能力有限；而交流侧辅助谐振电路方案通常存在使用的开关器件或其他无源元件较多的问题，无法兼顾高效率和高功率密度的性能要求。

因此，有必要对现有的三相非隔离型软开关逆变器所存在的问题提出更为优化的解决方案。

发明内容

针对上述现有技术存在的不足，本发明的第一个目的在于提供一种三相软开关逆变器；本发明的第二个目的在于提供一种基于前述三相软开关逆变器的运行控制策略。

为了实现上述目的，本发明采用的第一个技术方案为：

一种三相软开关逆变器，用于驱动三相交流负载，它包括第一相换流电感、第二相换流电感和第三相换流电感以及逐级顺序并联的直流电源、直流侧滤波电容、三相辅助逆变开关管电路和三相主逆变开关管电路；

所述第一相换流电感的一端与三相辅助逆变开关管电路的第一桥臂的中点相连、另一端与三相主逆变开关管电路的第一桥臂的中点相连，所述三相交流负载的第一相与三相主逆变开关管电路的第一桥臂的中点相连；

所述第二相换流电感的一端与三相辅助逆变开关管电路的第二桥臂的中点相连、另一端与三相主逆变开关管电路的第二桥臂的中点相连，所述三相交流负载的第二相与三相主逆变开关管电路的第二桥臂的中点相连；

所述第三相换流电感的一端与三相辅助逆变开关管电路的第三桥臂的中点相连、另一端与三相主逆变开关管电路的第三桥臂的中点相连，所述三相交流负载的第三相与三相主逆变开关管电路的第三桥臂的中点相连。

优选地，所述三相辅助逆变开关管电路包括分别由两个辅助开关管组成的第一辅助桥臂、第二辅助桥臂和第三辅助桥臂，组成所述第一辅助桥臂的两个辅助开关管分别为第一相上辅助开关管和第一相下辅助开关管，组成所述第二辅助桥臂的两个辅助开关管分别为第二相上辅助开关管和第二相下辅助开关管，组成所述第三辅助桥臂的两个辅助开关管分别为第三相上辅助开关管和第三相下辅助开关管；