[发明专利]一种软开关逆变器拓扑电路及控制方法

说明书

本发明公开了一种软开关逆变器拓扑电路，包括有直流电源V_bat、主三相全桥、辅助三相全桥、软开关电感组和三相电机AC Motor，所述直流电源V_bat为主三相全桥和辅助三相全桥提供直流母线，所述主三相全桥和辅助三相全桥之间相互并联，同时所述三相电机AC Motor电性连接主三相全桥；所述主三相全桥包括有三个桥臂，同时所述辅助三相全桥也包括有三个桥臂，所述辅助三相全桥中的桥臂通过软开关电感组电性连接主三相全桥中的桥臂。本发明可以实现主三相全桥的功率开关在零电压状态开通和零电压状态关断，同时增加的辅助三相全桥的功率开关可在零电流状态开通，进而显著降低了主三相全桥上功率开关的开通损耗且不显著增加新的损耗。

技术领域

本发明涉及逆变器和变频器技术领域，尤其涉及一种软开关逆变器拓扑电路及控制方法。

背景技术

电动机特别是三相异步电动机消耗着世界上三分之二的电能，很多应用场合需要对电动机进行调速控制，逆变器是三相电机调速控制的基本单元。三相逆变器的基本实现方式是使用半导体功率开关将整流后的直流电变换成所需频率的交流电，目前最常用的拓扑结构需要使用6个半导体功率开关构成一个三相全桥。由于半导体功率开关工作中存在开关损耗和导通损耗，这些损耗因素成为了限制逆变器提升效率的关键因素。提升逆变器的效率是所有逆变器设计者始终追求的目标，也是提高能源利用率、保护地球生态环境的关键因素之一。

提高逆变器效率的方法可以分为两类：一类是通过开发更理想的功率器件来降低损耗，如宽禁带半导体功率器件；另一类是通过优化电路拓扑结构和控制方法来降低器件损耗，如采用软开关技术。软开关技术在高效电源领域应用已经十分广泛，该技术显著提高了电源的效率，是大功率及超大功率电源系统的首选技术之一。由于逆变器的低频输出特性，目前还没有全部实现软开关的逆变器拓扑电路。

发明内容

发明目的：针对在现有逆变器拓扑电路中，未能全部通过优化电路拓扑结构和控制方法来降低器件损耗的问题，本发明提出一种软开关逆变器拓扑电路及控制方法。

技术方案：为实现本发明的目的，本发明所采用的技术方案是：

一种软开关逆变器拓扑电路，所述电路包括有直流电源V_bat、主三相全桥、辅助三相全桥、软开关电感组和三相电机ACMotor，所述直流电源V_bat为主三相全桥和辅助三相全桥提供直流母线，所述主三相全桥和辅助三相全桥之间相互并联，同时所述三相电机ACMotor电性连接主三相全桥；

所述主三相全桥包括有三个桥臂，同时所述辅助三相全桥也包括有三个桥臂，所述辅助三相全桥中的桥臂通过软开关电感组电性连接主三相全桥中的桥臂。

进一步地讲，所述主三相全桥的桥臂包括有第一桥臂、第二桥臂和第三桥臂，所述第一桥臂、第二桥臂和第三桥臂之间相互并联；

所述第一桥臂包括有第一开关管MS1、第二开关管MS2、第一续流二极管MD1、第二续流二极管MD2、第一输出电容MC1和第二输出电容MC2，所述第一开关管MS1、第一续流二极管MD1和第一输出电容MC1之间相互并联，所述第二开关管MS2、第二续流二极管MD2和第二输出电容MC2之间相互并联，所述第一开关管MS1的输入端、第一续流二极管MD1的阴极和第一输出电容MC1的输入端均电性连接直流电源V_bat的正极，所述第一开关管MS1的输出端、第一续流二极管MD1的阳极和第一输出电容MC1的输出端均电性连接第二开关管MS2的输入端、第二续流二极管MD2的阴极和第二输出电容MC2的输入端，所述第二开关管MS2的输出端、第二续流二极管MD2的阳极和第二输出电容MC2的输出端均电性连接直流电源V_bat的负极；