[发明专利]一种相位关联磁化电流对称复位的辅助谐振换流极逆变器

说明书

本发明公开了一种相位关联磁化电流对称复位的辅助谐振换流极逆变器，本发明的电路利用相位关联法保持了已有技术，实现了主开关管的零电压开通的优点，减少了主开关的开关损耗，此外辅助回路中的辅助开关也通过激磁电感中的储能实现了零电压开通且其耐压值远小于主开关；并在每个开关周期都可靠地实现了磁化电流复位，有效的减小了变压器的体积；变压器副边绕组耦合解决了辅助换流二极管D_N1和D_N2的过压问题。

技术领域

本发明涉及电力电子变流技术领域，尤其涉及一种相位关联磁化电流对称复位的辅助谐振换流极逆变器。

背景技术

电压源型逆变器，本质上是一个全控型开关半桥构成的同步整流型升降压变换器，广泛应用于各种功率等级的应用中，例如：电机驱动器，有源电力滤波器，不间断电源，光伏电源系统，燃料电池电源系统和分布式电网等。其研究核心是提高效率和功率密度。

在硬开关条件下，通常通过增加开关频率减小无源元件(例如滤波电感器和电容器)的尺寸和重量来提高功率密度，但增加开关频率会导致开关损耗和高频电磁干扰的增加，进而降低逆变器的效率。电路为一个逆变半桥和连在半桥中点的电感；硬开关时，续流模式之后，将要开通的开关管在开通瞬间反并联二极管和输出电容中储存的能量，释放到开关管的沟道中从而产生尖峰电流，开通损耗和高频电磁干扰。克服上述问题一种方法是开关器件技术进步，另一种方法是软开关拓扑技术。

宽禁带半导体例如SiC和GaN相对于传统的Si功率半导体有更快的开通和关断时间,更低的关断损耗和更低的寄生电容；但更快的开关时间会造成更大的高频电磁干扰。另外SiC存在栅极开通和关断条件苛刻，成本高等问题。

软开关拓扑技术可以在高开关频率下降低开关损耗和EMI。软开关拓扑是通过增加辅助电路将开关管的电流和电压的过渡沿去耦的方法来降低开关损耗。在众多软开关逆变器拓扑中，辅助谐振极软开关逆变器由于没有额外增加主回路中开关管的电压和电流应力且辅助回路仅在开关管换流时工作不影响主电路的正常运行而受到普遍认可。

已有技术，见IEEE Transactions on Power Electronics杂志2010年第25卷第4期刊登的“An Improved Zero-Voltage Switching Inverter Using Two CoupledMagnetics in One Resonant Pole”一文，该双耦合电感电路可以实现主开关零电压开通和辅助开关零电流开关并解决了激磁电流不能复位的问题。换流二极管无钳位措施，在谐振电流降至0后会造成换流二极管两端承受电压约为2倍的直流母线电压，且会引起二极管未钳位端电位振荡；已有技术，见IEEE 2013 15th European Conference on PowerElectronics and Applications(EPE)的New topology of three phase soft switchinginverter using a dual auxiliary circuit一文，可以实现主开关零电压开通和辅助开关零电流开关通过断开激磁电流的续流路径从而复位磁化电流。但二极管串联在大电流回路上会增加额外的损耗。上述两种方法一个耦合电感只能实现一个主开关管的零电压开通，因此需要在一个辅助电路中使用两个耦合电感，因此增加了变压器的体积、成本和漏感损耗。

发明内容

为解决现有技术的缺点和不足，提供一种相位关联磁化电流对称复位的辅助谐振换流极逆变器，实现了主开关和辅助开关的零电压开通；有效提高效率和功率密度，降低成本和EMI。