[發(fā)明專利]新型雙輔助諧振極型三相軟開關(guān)逆變電路及其調(diào)制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810448352.1
• 申請日: 2018-05-11
• 公開（公告）號: CN108566111B
• 公開（公告）日: 2019-05-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 褚恩輝;李思;謝昊霖;盧萍;徐暢;邱佳雄
• 申請（專利權(quán)）人: 東北大學(xué)
• 主分類號: H02M7/5383
• 分類號: H02M7/5383;H02M1/44
• 代理公司: 沈陽東大知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 21109
• 代理人: 劉曉嵐

本發(fā)明提供一種新型雙輔助諧振極型三相軟開關(guān)逆變電路及其調(diào)制方法，涉及電力電子技術(shù)領(lǐng)域。該電路包括三相主逆變電路和三相雙輔助諧振換流電路。各相主逆變電路均包括兩個主開關(guān)管、兩個主二極管；各相雙輔助諧振換流電路均包括四個輔助開關(guān)管、兩個主諧振電容、兩個輔助諧振電容、兩個輔助諧振電感和六個輔助二極管。本發(fā)明提供的新型雙輔助諧振極型三相軟開關(guān)逆變電路及其調(diào)制方法，完成了雙輔助諧振換流電路的簡化和諧振過程的解耦，降低了逆變電路的成本和耦合諧振帶來的系統(tǒng)震蕩，提高了逆變電路的性能和實用性，同時輔助諧振電容可以完全預(yù)充電，使得輸出電壓變化率完全可控，充分改善該逆變電路在交流傳動場合的應(yīng)用環(huán)境。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電力電子技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種新型雙輔助諧振極型三相軟開關(guān)逆變電路及其調(diào)制方法。

背景技術(shù)

在電力變換技術(shù)應(yīng)用越發(fā)頻繁的今天，逆變器的應(yīng)用場所日益擴大，諸如新能源發(fā)電、電機驅(qū)動、不間斷電源等領(lǐng)域均可見到逆變器的身影。隨著逆變器的發(fā)展，人們對于逆變器的要求越來越高，高頻化、小型化、輕量化的逆變器越發(fā)被人們所渴望，而軟開關(guān)技術(shù)的引入適逢其會。軟開關(guān)技術(shù)不但可以解決開關(guān)頻率提高帶來的開關(guān)損耗問題，還可以降低電磁噪聲(EMC)和電磁干擾(EMI)，從而打造一種安全綠色高效的逆變器。自從上個世紀80年代初軟開關(guān)逆變技術(shù)面世以來，各種拓撲結(jié)構(gòu)層出不窮，但眾多軟開關(guān)逆變拓撲結(jié)構(gòu)中輔助諧振極型逆變器以其獨立的控制，安全可靠的性能備受世界各國學(xué)者青睞，特別是在大功率場合的應(yīng)用中。

較早提出的輔助諧振型逆變器需使用兩個很大的電解質(zhì)電容，給逆變器帶來了中性點電位變化的問題，并且需要單獨的檢測電路和邏輯控制電路。隨后出現(xiàn)的改進輔助諧振極型逆變器，如變壓器輔助逆變器、耦合電感逆變器、三角形或星形諧振吸收逆變器等，要么需要復(fù)雜的耦合電感或變壓器及相應(yīng)的磁通復(fù)位電路，要么三相諧振電路之間相互耦合，使主電路與控制策略都變得很復(fù)雜。

《中國電機工程學(xué)報》2013年第33卷第12期和“IEEE Transactions on PowerElectronics”2014年第29卷第3期公開了一種輔助諧振極型逆變器拓撲結(jié)構(gòu)，該逆變器的電路如圖1所示，該輔助諧振極型逆變器在三相電路的每一相均設(shè)置一套輔助諧振換流電路，每一相輔助諧振換流電路由2個主諧振電容、2個輔助諧振電容、2個輔助諧振電感、2個輔助開關(guān)管以及4個輔助二極管組成。該逆變器避免了傳統(tǒng)諧振極型逆變器使用的兩個大的電解質(zhì)電容，具有三相輔助諧振換流電路獨立可控，無需檢測負載電流，在全負載范圍內(nèi)均能實現(xiàn)開關(guān)管的軟開關(guān)，各元件的電壓應(yīng)力不大于直流輸入電壓等優(yōu)點。此外，該逆變器還可以實現(xiàn)輔助開關(guān)管中負載電流與諧振電流的分離，降低開關(guān)管電流應(yīng)力使逆變器的功率等級可以進一步提高，使其更適用于大功率場合。但該輔助諧振極型逆變器仍然存在不足：輔助開關(guān)管的零電壓關(guān)斷是在輔助諧振換流電路的寄生電感和寄生電容為零的前提下實現(xiàn)的，然而在實際應(yīng)用中，由于配線形態(tài)引入的寄生電感和寄生電容的影響，輔助開關(guān)管的零電壓關(guān)斷條件將遭到破壞，不能實現(xiàn)可靠的零電壓關(guān)斷。具體來說，輔助開關(guān)管與輔助諧振電容的距離以及輔助開關(guān)管與直流電源的距離越長，由回路配線所帶來的寄生電感的影響越大，這種影響隨著裝置的大容量化尤為明顯，也是未來實際應(yīng)用中必須解決的關(guān)鍵問題。

針對以上問題，“IEEE Transactions on Power Electronics”2016年第31卷第19期和美國專利“Double auxiliary resonant commutated pole three-phase soft-switching inverter circuit and modulation method”(專利號：US9673730)公開了一種雙輔助諧振極型軟開關(guān)逆變器，該逆變器的電路如圖2所示。該逆變器的雙輔助諧振換流電路由2個主諧振電容、2個第一輔助諧振電容、2個第二輔助諧振電容、2個第一輔助諧振電感、2個第二輔助諧振電感、4個輔助開關(guān)管以及10個輔助二極管組成。該逆變器在繼承輔助諧振極型逆變器可以將諧振電流與負載電流分離的優(yōu)點的基礎(chǔ)上，可有效避免因回路配線形態(tài)所帶來的回路寄生電感和寄生電容對輔助開關(guān)管的零電壓關(guān)斷所造成的影響，確保輔助開關(guān)管可靠的實現(xiàn)零電壓關(guān)斷。