[发明专利]一种内外环协作辅助换流的等效电容分压软开关逆变器

说明书

本发明公开一种内外环协作辅助换流的等效电容分压软开关逆变器，可实现主回路开关的ZVS导通和辅助回路开关的ZCS导通。通过内外环协作实现辅助换流，导通的辅助开关管数量控制在两个之内。电荷平衡使得电容分压点保持恒压状态。有效提高效率和功率密度，降低成本和EMI。

技术领域

本发明涉及电力电子变流技术领域，尤其涉及一种内外环协作辅助换流的等效电容分压软开关逆变器。

背景技术

通常采用功率因数校正PFC提高功率因数PF和降低总谐波失真。在众多的PFC电路中，Boost变换器因其结构简单、输入电流连续和特性统一性强得到广泛的应用。其中无桥Boost PFC通过减少工作回路上半导体器件的数量来降低导通损耗，达到提高效率的目的。但无桥PFC中的开关损耗问题突出，当提高开关频率时，电路中的开关损耗会随之增大，尤其是当电路工作在CCM时，续流二极管的反向恢复电流将会增大开关管的开通损耗。实现高开关频率操作，辅助换流软开关变换器拓扑结构和控制方案在优化参数的同时不影响原主回路工作模式，降低开关损耗不增加开关应力。

D.Divan在1989年提出第一个现代软开关变换器：主动箝位谐振型DC-Link逆变器AC-RDCL。R.De Doncker在1990年提出了辅助谐振换向极变换器ARCP。在最初提出的ARCP逆变器中，换流电流脉冲由一个DC-link直流母线电容、一个双向开关和一个谐振电感组成的辅助电路产生，即采用了电容分压。拓扑结构简单，效率、输出功率和功率密度等参数得到改善。

但是技术瓶颈始终在于，直流环节电容分压点的电荷不平衡，电压不稳定，低输出频率应用时尤其突出。需要复杂的检测和延时控制电路，根据分压点电压、负载电流控制换流电感换流前的储能。

电感分压的逆变器可使分压点电压保持稳定，控制简化。耦合电感分压类拓扑有串联分压型和并联分压型。典型的为一个谐振极含两个耦合电感的零电压转换ZVT逆变器。辅助电路采用铁芯饱和的变压器，并在零负载频率下工作。基于ZVT-2CI的各类逆变器，峰值效率高达99％。相对于电容分压逆变器，电感分压逆变器对偶的问题是励磁电流单向复位。变压器铁芯一个开关周期内无法复位，选用的变压器磁芯体积大，且需要两套辅助回路实现双向电流输出下的主开关辅助换流工作；而且辅助换流二极管无钳位措施，过充振铃引起电压应力高及EMI。

发明内容

为解决现有技术的缺点和不足，本发明提供一种内外环协作辅助换流的等效电容分压软开关逆变器，实现了主开关零电压开通，有效提高效率和功率密度，降低成本和EMI。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种内外环协作辅助换流的等效电容分压软开关逆变器，包括：第一主开关管S₁、第二主开关管S₂、第三主开关管S₃、第四主开关管S₄、飞跨电容C_F、主回路直流母线电容C_B、第一辅助回路直流母线电容C_aB1、第二辅助回路直流母线电容C_aB2、第一辅助电容C_a1、第二辅助电容C_a2、第三辅助电容C_a3、第一辅助二极管D_a1、第二辅助二极管D_a2、第三辅助二极管D_a3、第四辅助二极管D_a4、第一辅助开关管S_a1、第二辅助开关管S_a2、第三辅助开关管S_a3、第四辅助开关管S_a4、第五辅助开关管S_a5、第六辅助开关管S_a6、第七辅助开关管S_a7、第八辅助开关管S_a8、滤波电感L_in、输入电源V_in、第一辅助换流电感L_r1、第二辅助换流电感L_r2、第三辅助换流电感L_r3；