专利名称：一种三相逆变电路的软开关及方法
技术领域：
本发明涉及逆变开关技术领域，尤其涉及电力变换的一种三相逆变电路的软开关及方法。
背景技术：
电力变换技术中实现低耐压开关元件对高压电能的变换，传统方法采用开关器件的串联，典型应用是两电平硬开关结构。其输入电流谐波严重，功率因数低，急剧变化的电压和电流给周围的电气设备造成电磁干扰，也使功率开关器件承受很大的电压应力。
发明内容
为解决传统开关器件的硬开关结构，存在输入电流严重畸变，谐波含量严重，功率因数低，急剧变化的电压和电流给周围的电气设备造成电磁干扰，也使功率开关器件承受很大的电压应力。本发明的目的在于提供一种三相逆变电路的软开关及方法。适应于高压大功率逆变的应用，能够有效防止电机绕组绝缘击穿，改善变换器装置的EMI特性，提高开关器件使用寿命，增加了设备可靠性，节能效率高。为实现上述发明目的，本发明采用如下所述的技术方案
一种三相逆变电路的软开关方法，采用微处理器控制的三相逆变器A、B、C输出的三电平，分别通过三相滤波器4、Lb、Lc为交流电动机M提供三相对称的正弦波电源；所述三相逆变器的单相逆变器具有将母线直流电压通过通过电容器(^和(2分压变换为三电平；所述三电平利用谐振电容C12和C13和谐振电感Zn、Z12与主功率开关器件SpS2, S3>S4和辅助功率开关器件的通断工作状态形成振荡条件，所述辅助功率开关器件Sal、Sa2、Sa3Aa4为开关器件，提供零电压开通(ZVS)和零电流关断(ZCS)条件的三种开关状态，实现每相逆变器输出三种电平。三组相同单相电路可组成三相对称正弦波电源，驱动交流电动机M ； 所述单相逆变器的三电平状态
1)、当主开关器件S1A2导通，主开关器件&工4关断所述电流夂无论为正或负方向， a点为电源输出端点，输出电压^。为分压电容C1上电压，即输出电压ι。= Ed /2 ；
2)、当主开关器件S2A3导通，主开关器件S1A4关断所述电流夂无论为正或负方向， a点在钳位二极管Dn、仏2作用下均与中点0联通，输出电压为Izao=O ；
3)、当主开关器件S3、S4导通，主开关器件SpS2关断所述电流iA无论为正或负方向， a点为电源输出端点，输出电压~。为分压电容C2上电压，即输出电压~。= -Ed/2 ；
所述单相逆变器的整个工作周期分为5个时段循环进行，包括预备阶段、谐振阶段、 稳定阶段、谐振阶段、恢复阶段，即开关器件IGCT门极换流晶体管S1与、之间的工作过程
表现为 , 不同时段，形成一个完整周期，其中
所述预备阶段为 i时段当上桥臂主功率器件S1S2导通，下桥臂主功率器件 Si、S 4关断，逆变电路输出电压值‘=-Ed/2 ；所述谐振阶段为G 」时段当上桥臂主功率器件S1零电压关断、-S ,零电流开通，C11, C12与L11发生谐振，C13, C14与L12发生谐振；
所述稳定阶段为 2 h时段当下桥臂主功率器件、零电压开通，主功率器件S”S3 关断，此阶段的输出电压"a。=0;
所述谐振阶段为 ； +时段当下桥臂主功率器件S 4零电压关断，SalAa3零电流开通，C11, C12与L11发生谐振，C13、C14与L12发生谐振；
所述恢复阶段为t % τ时段上桥臂主功率器件S^S2导通，在t= t4时刻，零电
压开通的主开关器件S Ji使电路进入与 _ t 阶段相同的S :、S 2稳定导通阶段。一种三相逆变电路的软开关方法，所述三相逆变器A、B、C电路相同，分别通过微处理器控制，输出三相交流电压，相位互差120° ；所述三相逆变器A、B、C的每相开关器件为单独运行，驱动信号必须满足S1和\互锁，S2和、互锁的条件，所述输出相电压分别产生三种电平输出+Ed/2，0，一4/2。一种三相逆变电路的软开关方法，所述驱动逆变桥臂电路外侧功率器件IGCT和内侧功率器件IGCT形成互补开关状态，利用二极管的钳位作用，在输出端形成三电平波形的输出电压。—种三相逆变电路的软开关方法，所述辅助谐振开关器件IGBT与谐振电容Cn、C12 、C13、C14和谐振电感Ln、L12构成谐振电路，所述电容C11充电，电容C12放电或电容C13充电， 电容C14放电形成振荡条件，为逆变过程的功率开关器件提供零电压开通(ZVS)和零电流关
断(ZCQ条件，谐振回路的谐振频率为Jr= L7^。
Z^LnCn实施上述方法的一种三相逆变电路的软开关，包括三相逆变器A、B、C，三相滤波器Z3、Lb、Ze，直流电源4 ；所述三相逆变器A、B、C分别与三相滤波器Z3、Lb、Lc串联连接构成，所述三相逆变器A、B、C的每相逆变器电路为三电平逆变电路谐振软开关回路，包括三电平分压电路、谐振电路、钳位电路、桥臂逆变电路，所述桥臂逆变电路包括主桥臂逆变电路和辅助桥臂逆变电路，所述辅助桥臂逆变电路一端通过三电平分压电路与直流电源&连接，所述辅助桥臂逆变电路另一端通过谐振电路、钳位电路与主桥臂逆变电路连接构成谐振开关；谐振开关的主桥臂逆变电路另一端与负载电路的连接点A电连接。一种三相逆变电路的软开关，所述每相逆变器的三电平分压电路采用多电平变换由电容CpC2串联，将直流输入电压&用两只同值电容器CpC2串联均勻分压，电容CpC2串联连接节点O将母线电压直流电源&分别产生正、负以及零三种电平+Ed/2，0，- Ed/2。一种三相逆变电路的软开关，钳位电路由两个钳位二极管与辅助桥臂逆变电路的两个内侧开关管并联，两个钳位二极管的中心点与第三电平连接形成中点钳位，辅助桥臂逆变电路的功率开关器件承受直流母线电压的一半，实现利用低耐压的功率开关器件组合实现高压大功率输出。一种三相逆变电路的软开关，所述主桥臂逆变电路或辅助桥臂逆变电路由四个开关管串联连接构成，每个开关管的CE端与二极管并联；上两个开关管串联连接构成上桥臂，下两个开关管串联连接构成下桥臂，上桥臂和下桥臂的两个开关管串联的连接点连接谐振电路；所述主桥臂逆变电路的上桥臂和下桥臂的连接点与负载电路的连接点A电连接；所述辅助桥臂逆变电路的上桥臂和下桥臂的连接点与三电平分压电路的连接点0电连接。一种三相逆变电路的软开关，所述谐振电路包括上桥臂谐振电路和下桥臂谐振电路，所述上桥臂谐振电路能够使主逆变开关器件S1零电压开通，由谐振电感L11与串联的谐振电容Cn、C 12和辅助开关器件i5al、Sa2电连接组成；所述下桥臂谐振电路能够使主逆变开关器件、零电压开通，由谐振电感L12与串联的谐振电容C13、C14和辅助开关器件Sa3、Sa4 电连接组成。一种三相逆变电路的软开关，主桥臂逆变电路的主开关器件S1-S为集成门极换流晶体管IGCT ；辅助桥臂逆变电路的辅助开关器件Sal 、为绝缘栅晶体管IGBT ；三电平分压电路的电容Cp C2为高频低阻ZLJ电解电容器；钳位二极管Dn、D12为超快恢复Hiper FRED功率二极管；C11, C 12，C 13，C 14为MKPZL高频精密电容；L n，L 12为无阻电感。由于采用如上所述技术方案，本发明具有如下优越性
一种三相逆变电路的软开关及方法，采用直流电源通过逆变向交流电动机提供正弦波电源，是在三电平条件下，通过辅助的谐振电感和谐振电容，与逆变电路开关器件构成谐振开关，为三相逆变电路开关器件提供零电压开通(ZVS)和零电流关断(ZCS)条件，减少功率器件的开关损耗。实现为交流电动机提供三相对称正弦波电源。本发明的输出电压电平数的增加，降低了输出电压波形的畸变程度，du/dt应力减小，特别适应于高压大功率应用领域。在中高压大电机驱动中可有效防止电机绕组绝缘击穿，并改善变换器装置的EMI特性。若开关器件处于硬开关状态，仍存在有较大的功率器件开关应力和开关损耗，可靠性低，为此设计的谐振电路与功率器件构成谐振开关取代变换器中原有的开关器件，实现零电压开通(ZVS)和零电流关断(ZCS)，减少开关损耗，提高开关器件使用寿命，增加了设备可靠性。1.三相逆变电路各相之间相互独立，不存在软开关运行与逆变开关方式同步问题，可以采用任何一种PWM调制方法对输出电压实现控制。2.不增加开关管的电压应力，无需额外启动操作，易于实施；
3.实现三相三电平逆变器中的主开关器件IGCT门极换流晶体管Si、S 4工作，在零电压软开关状态，主开关器件IGCT门极换流晶体管S2、S5和辅助谐振开关器件IGBT绝缘栅
晶体管S d S β4工作在零电流软开关状态；
4.电路中电感Ln、L12的剩余能量可以反馈回直流电源，节能效率高，特别适合于高压大功率逆变电路。
图1三相三电平逆变器主电路；其中M为三相电动机，4、Lb、Lc为三相滤波器；Ed 为直流电源；A、B、C为三相逆变器；
图2三相三电平A相逆变器电路；其中&——为直流电源，由交流电源整流或电池组提供K1，C2——为等耐压等容量的高频低阻ZLJ电解电容；S1 、——门极换流晶体管IGCT ；Sal 、——绝缘栅晶体管IGBT ；D11,D12——超快恢复Hiper FRED功率二极管； C11 C 14——MKPZL高频电容。0点——电源中点，电位为Ed/2。图3三电平逆变器PWM控制波形；
图4 IGCT门极换流晶体管S1与、的一个工作周期原理，其中
(a)“ 时段，预备阶段；
(b)Q i 2时段，谐振阶段；
(c) 2 i时段，稳定阶段；
(d)G时段谐振阶段；
(e)i4 i s时段，恢复阶段。
0 5(a)Cn、C12 与 L11图 5(b)C11、C12 与 L10 6(a)Cl3、C14 与 L1图 6(b)Cl3、Ci4 与 L]
1具体实施例方式如图1所示，一种三相逆变电路的软开关及方法，采用微处理器控制的三相逆变器A、B、C输出的三电平，分别通过三相滤波器La、Lb、Lc为交流电动机M提供三相对称的正弦波电源；所述三相逆变器的单相逆变器具有将母线直流电压通过通过电容器C1和C2分压变换为三电平；所述三电平利用谐振电容C12和C13和谐振电感Ln、L12与主功率开关器件S”S2、S3^S4和辅助功率开关器件的通断工作状态形成振荡条件，所述辅助功率开关器件 Sal> Sa2,、^4为开关器件，提供零电压开通(ZVS)和零电流关断(ZCS)条件的三种开关状态，实现每相逆变器输出三种电平。三组相同单相电路可组成三相对称正弦波电源，驱动交流电动机M。所述单相逆变器的三种电平产生过程
1)、当主开关器件S1A2导通，主开关器件&工4关断所述电流夂无论为正或负方向， a点为电源输出端点，输出电压‘为分压电容C1上电压，即输出电压^z3ij= Ed /2 ；
2)、当主开关器件S2A3导通，主开关器件S1A4关断所述电流夂无论为正或负方向， a点在钳位二极管Dn、仏2作用下均与中点0联通，输出电压为Uao=Q ；
3)、当主开关器件S3、S4导通，主开关器件SpS2关断所述电流iA无论为正或负方向， a点为电源输出端点，输出电压U为分压电容C2上电压，即输出电压i/3￡)= -Ed/2。所述单相逆变器的整个工作周期分为5个时段循环进行，包括预备阶段、谐振阶段、稳定阶段、谐振阶段、恢复阶段，即开关器件IGCT门极换流晶体管S1与、之间的工作过
程表现为“ t 不同时段，形成一个完整周期，其中
所述预备阶段为 i时段当上桥臂主功率器件S^S2导通，下桥臂主功率器件 Si、S 4关断，逆变电路输出电压值‘=-Ed/2 ；
所述谐振阶段为 2时段当上桥臂主功率器件S 零电压关断；S 、S a4零电流开通，C11, C12与L11发生谐振，C13, C14与L12发生谐振；
所述稳定阶段为。
S时段当下桥臂主功率器件、零电压开通，主功率器件S”S3 关断，此阶段的输出电压"=0；
所述谐振阶段为 j i 4时段:当下桥臂主功率器件S 4零电压关断，SalAa3零电流开通，C11, C12与L11发生谐振，C13、C14与L12发生谐振；
所述恢复阶段为 4 i时段上桥臂主功率器件S^S2导通，在t= t4时刻，零电
压开通的主开关器件S i使电路进入与 · i阶段相同的S i、S 2稳定导通阶段。所述三相逆变器A、B、C电路相同，分别通过微处理器控制，输出三相交流电压，相位互差120° ；所述三相逆变器A、B、C的每相开关器件为单独运行，驱动信号必须满足S1和 S3互锁，S2和、互锁的条件，所述输出相电压分别产生三种电平输出+Ed/2，0，- Ed/2。所述驱动逆变桥臂电路外侧功率器件IGCT和内侧功率器件IGCT形成互补开关状态，利用二极管的钳位作用，在输出端形成三电平波形的输出电压。所述辅助谐振开关器件IGBT与谐振电容Cn、C12、C13、C14和谐振电感Ln、L12构成谐振电路，所述电容C11充电，电容C12放电或电容C13充电，电容C14放电形成振荡条件，为逆变过程的功率开关器件提供零电压开通(ZVS)和零电流关断(ZCS)条件，谐振回路的谐实施上述方法的一种三相逆变电路的软开关，包括三相逆变器A、B、C，三相滤波器La、Lb、Lc,直流电源4 ；所述三相逆变器A、B、C分别与三相滤波器La、Lb、Lc串联连接构成，所述三相逆变器A、B、C的每相逆变器电路为三电平逆变电路谐振软开关回路，包括三电平分压电路、谐振电路、钳位电路、桥臂逆变电路，所述桥臂逆变电路包括主桥臂逆变电路和辅助桥臂逆变电路，所述辅助桥臂逆变电路一端通过三电平分压电路与直流电源&连接，所述辅助桥臂逆变电路另一端通过谐振电路、钳位电路与主桥臂逆变电路连接构成谐振开关；谐振开关的主桥臂逆变电路另一端与负载电路的连接点A电连接。所述每相逆变器的三电平分压电路采用多电平变换由电容C” C2串联，将直流输入电压&用两只同值电容器CpC2串联均勻分压，电容CpC2串联连接节点0将母线电压直流电源&分别产生正、负以及零三种电平+Ed/2，0，- Ed/2。所述钳位电路由两个钳位二极管与辅助桥臂逆变电路的两个内侧开关管并联，两个钳位二极管的中心点与第三电平连接形成中点钳位，辅助桥臂逆变电路的功率开关器件承受直流母线电压的一半，实现利用低耐压的功率开关器件组合实现高压大功率输出。
所述主桥臂逆变电路或辅助桥臂逆变电路由四个开关管串联连接构成，每个开关管的CE结与二极管并联；上两个开关管串联连接构成上桥臂，下两个开关管串联连接构成下桥臂，上桥臂和下桥臂的两个开关管串联的连接点连接谐振电路；所述主桥臂逆变电路的上桥臂和下桥臂的连接点与负载电路的连接点A电连接；所述辅助桥臂逆变电路的上桥臂和下桥臂的连接点与三电平分压电路的连接点0电连接。 所述谐振电路包括上桥臂谐振电路和下桥臂谐振电路，所述上桥臂谐振电路能够使主逆变开关器件S1零电压开通，由谐振电感L11与串联的谐振电容Cn、C 12和辅助开关器件&i、Sa2电连接组成；所述下桥臂谐振电路能够使主逆变开关器件、零电压开通，由谐振电感L12与串联的谐振电容C13、C14和辅助开关器件&3、Sa4电连接组成。主桥臂逆变电路的主开关器件S1 、为集成门极换流晶体管IGCT ；辅助桥臂逆变电路的辅助开关器件Sal 、为绝缘栅晶体管IGBT ；三电平分压电路的电容C” C2为高频低阻ZLJ电解电容器；钳位二极管D11, D12为超快恢复Hiper FRED功率二极管；C11, C 12， C13，C14为MKPZL高频精密电容；L n，L 12为无阻电感。工作时，一种三相逆变电路的软开关，由输入、逆变和输出三部分组成。所述输入的直流电源为逆变系统的输入电源由整流电路、电池组或其它直流电源组成；所述逆变部分为由三个完全相同的单相三电平逆变器单元组成，每个逆变器单元提供单相正弦交流电压，三个逆变器电源的输出电压相位互差120°，构成标准三相正弦交流电源；输出部分由三相滤波电感和三相交流电动机组成，为三相电源的负载。以单相逆变器为例，工作过程如下(参照电路图2)。三电平的实现
(1)开关器件S1A2导通，s3、、关断
电流、为正值时(定义电流流向负载的方向为正值，流出负载的方向为负值)，电流由电源正极通过开关管Si、S2,到负载a点；电流iA为负值时，电流从a点通过Dp D2到电源正极。无论、为何方向，a点都接至电源正极，输出电压‘为分压电容C1上电压，即^z3ij= Ed /2 ；
(2)开关&、4导通，S1J4关断
电流厶无论何方向，a点在钳位二极管Dn、I^2作用下均与中点0联通，输出电压为 ^30=O ；
(3)开关S3J4导通，S^S关断
电流夂为正值时，电流由电源负极通过D3、D4到负载a点，电流夂为负值时从a点通过开关S3、、至电源负极。无论、为何方向，a点都接至电源负极，输出电压‘为分压电容C2上电压，即^= — Ed/2。逆变器每相开关器件的驱动信号必须满足S1和&互锁，S2和、互锁的条件，输出相电压呈现为3种电平，即+Ed/2，0，一 Ed/2，形成三电平输出。2.具体的工作过程分为 β i 5个时段说明(参照图4)
a. · 时段预备阶段。主逆变开关Si、S2稳定导通，对应电路由图4 (a)所示。主逆变开关器件、，S2在控制脉冲作用下导通，S3、S 4在控制脉冲作用下关断，逆变电路通过、S输出负载电流，逆变电路输出电压值Uf = Ed/2，，谐振电容C11、C13电压为 wCii= wCis=O' C12> C14 电压为 Ucii=Uci2= Ed/2。b. Γ i 2时段谐振阶段。其电路由图4 (b)所示。在t= t ！时刻，关断主逆
变开关器件S1，由于的电压 =0，所以s 零电压关断。同时开通辅助谐振开
关器件Sa2、Sa4，由于L 、L 的存在sa2、Sa4是零电流开通。Cn、C12与L11发生谐振，C11充电，C12放电；C13、C14与L12发生谐振，C13充电，C14放电。
c.t 2 t时段稳定阶段。其电路由图4 (C)所示。在 = ^2时刻，主开关器
件S ,零电压开通，辅助开关器件Sa2、Sa4零电流关断，由于主开关器件S i、S J处于关断状
态，所以逆变电路此阶段的输出电压“拟=0。此阶段谐振电容C11、C13电压为^zci3= Ed/2，谐振电容 C12、C14 电压为 Uci2= 0。d. $ 4时段谐振阶段。其电路由图4 (d)所示。在t= t 时刻，关断主开关
器件S4，由于C14上的电压 α4= 0，S 4为零电压关断，同时开通辅助谐振开关器件Sal、sa3， 由于Ln、L12的存在\i、Sa3为零电流开通，Cn、C12与L11发生谐振，C11放电、C12充电；C13、C14
与L12发生谐振，C13放电、Cw充电。当时 14= 0, ^ci4= Ed/2,此时导致主开关器
1 ψ 件、零电压幵通；(K = 为谐振周期)当〗= 二时 此时导致辅助幵关器件Si、 IJr2
JrTrrjf
Sa3零电流关断；由于在I-h二区间仍然保持&H=OJI^S的开通时间推迟至t=
4 2ι
t4时刻；当主功率开关器件IGCT门极换流晶体管S1关断，经二极管D3, D4续流；由C 14、L 12、Sa4构成辅助谐振回路使C 14放电，使C 14上的电压 14=0。e. t 时段恢复阶段。其电路由图4 (e)所示。主开关器件、i S稳定导通。在 = &时刻，零电压开通的主开关器件S1使电路进入与 , h阶段相同的、i 、S 2稳定导通阶段；在控制脉冲作用下，谐振过程在t0 5个时段连续运行，为一连续动作。3.逆变器PWM工作波形(参照图3 )
(a)三角波与正弦波调制过程；
(b)形成的SPWM波；
(c)主开关器件&、S3控制波形；
(d)辅助功率开关器件i5al、Sa2,Sa3, Sa4控制波形；
(e)主功率开关器件SpS2, S3> S4工作波形
主开关器件在开通及关断时，主开关器件S1 A均处于关断状态，负载电流为零。
主开关器件是在零电流条件下开通和关断的。4.谐振频率的确定
Cn、C12与L11谐振回路在C11充电C12放电时的原理电路与波形由图5所示。C13、C14与L12
谐振回路在C13充电C14放电时的原理电路与波形由图6所示。谐振频率为Λ
权利要求
1.一种三相逆变电路的软开关方法，其特征在于采用微处理器控制的三相逆变器A、 B、C输出的三电平，分别通过三相滤波器Z3、Lb、Lc为交流电动机M提供三相对称的正弦波电源；所述三相逆变器的单相逆变器具有将母线直流电压通过通过电容器C1和C2分压变换为三电平；所述三电平利用谐振电容C12和C13和谐振电感ZipZ12与主功率开关器件S1A2, S3、S4和辅助功率开关器件的通断工作状态形成振荡条件，所述辅助功率开关器件i5al、Sa2, 、、Sa4*开关器件，提供零电压开通(ZVS)和零电流关断(ZCQ条件的三种开关状态，实现每相逆变器输出三种电平；三组相同单相电路可组成三相对称正弦波电源，驱动交流电动机M ；所述单相逆变器的三电平状态1)、当主开关器件S1A2导通，主开关器件&工4关断所述电流夂无论为正或负方向， a点为电源输出端点，输出电压^。为分压电容C1上电压，即输出电压ι。= Ed /2 ；2)、当主开关器件S2A3导通，主开关器件S1A4关断所述电流夂无论为正或负方向， a点在钳位二极管Dn、仏2作用下均与中点0联通，输出电压为Izao=O ；3)、当主开关器件S3、S4导通，主开关器件SpS2关断所述电流iA无论为正或负方向， a点为电源输出端点，输出电压~。为分压电容C2上电压，即输出电压~。= -Ed/2 ；所述单相逆变器的整个工作周期分为5个时段循环进行，包括预备阶段、谐振阶段、 稳定阶段、谐振阶段、恢复阶段，即开关器件IGCT门极换流晶体管S1与、之间的工作过程表现为t、 t i.不同时段，形成一个完整周期，其中所述预备阶段为 i时段当上桥臂主功率器件S^S2导通，下桥臂主功率器件 Sj、S 4关断，逆变电路输出电压值‘=-Ed/2 ；所述谐振阶段为G r时段当上桥臂主功率器件S1零电压关断S ,零电流开通，C11, C12与L11发生谐振，C13、C14与L12发生谐振；所述稳定阶段为“ ι时段当下桥臂主功率器件、零电压开通，主功率器件S”S3 关断，此阶段的输出电压"a。=0;所述谐振阶段为 3 +时段当下桥臂主功率器件S ,零电压关断，SalAa3零电流开通，C11, C12与L11发生谐振，C13、C14与L12发生谐振；所述恢复阶段为“时段上桥臂主功率器件S^S2导通，在t= t4时刻，零电压开通的主开关器件S ！使电路进入与 _ t 阶段相同的S :、S 2稳定导通阶段。
2.如权利要求1所述的一种三相逆变电路的软开关方法，其特征在于所述三相逆变器A、B、C电路相同，分别通过微处理器控制，输出三相交流电压，相位互差120° ；所述三相逆变器A、B、C的每相开关器件为单独运行，驱动信号必须满足S1和\互锁，S2和、互锁的条件，所述输出相电压分别产生三种电平输出+Ed/2，0，一 V^。
3.如权利要求1所述的一种三相逆变电路的软开关方法，其特征在于所述驱动逆变桥臂电路外侧功率器件IGCT和内侧功率器件IGCT形成互补开关状态，利用二极管的钳位作用，在输出端形成三电平波形的输出电压。
4.如权利要求1所述的一种三相逆变电路的软开关方法，其特征在于所述辅助谐振开关器件IGBT与谐振电容C11、C12、C13、C14和谐振电感L11、L12构成谐振电路，所述电容C11充电，电容C12放电或电容C13充电，电容C14放电形成振荡条件，为逆变过程的功率开关器件提 供零电压开通(ZVS)和零电流关断(ZCS)条件，谐振回路的谐振频率为Jr =。
5.一种如权利要求1所述方法的三相逆变电路的软开关，其特征在于包括三相逆变器A、B、C，三相滤波器Ζ3、ΖΑ、4，直流电源& ；所述三相逆变器A、B、C分别与三相滤波器4、 Lb,Lc串联连接构成，所述三相逆变器A、B、C的每相逆变器电路为三电平逆变电路谐振软开关回路，包括三电平分压电路、谐振电路、钳位电路、桥臂逆变电路，所述桥臂逆变电路包括主桥臂逆变电路和辅助桥臂逆变电路，所述辅助桥臂逆变电路一端通过三电平分压电路与直流电源Ed连接，所述辅助桥臂逆变电路另一端通过谐振电路、钳位电路与主桥臂逆变电路连接构成谐振开关；谐振开关的主桥臂逆变电路另一端与负载电路的连接点A电连接。
6.如权利要求5所述的三相逆变电路的软开关，其特征在于所述每相逆变器的三电平分压电路采用多电平变换由电容C1、C2串联，将直流输入电压4用两只同值电容器C1、C2 串联均勻分压，电容CpC2串联连接节点0将母线电压直流电源4分别产生正、负以及零三种电平 +Ed/2，0，一 4/2。
7.如权利要求5所述的三相逆变电路的软开关，其特征在于钳位电路由两个钳位二极管与辅助桥臂逆变电路的两个内侧开关管并联，两个钳位二极管的中心点与第三电平连接形成中点钳位，辅助桥臂逆变电路的功率开关器件承受直流母线电压的一半，实现利用低耐压的功率开关器件组合实现高压大功率输出。
8.如权利要求5所述的三相逆变电路的软开关，其特征在于所述主桥臂逆变电路或辅助桥臂逆变电路由四个开关管串联连接构成，每个开关管的CE端与二极管并联；上两个开关管串联连接构成上桥臂，下两个开关管串联连接构成下桥臂，上桥臂和下桥臂的两个开关管串联的连接点连接谐振电路；所述主桥臂逆变电路的上桥臂和下桥臂的连接点与负载电路的连接点A电连接；所述辅助桥臂逆变电路的上桥臂和下桥臂的连接点与三电平分压电路的连接点0电连接。
9.如权利要求5所述的三相逆变电路的软开关，其特征在于所述谐振电路包括上桥臂谐振电路和下桥臂谐振电路，所述上桥臂谐振电路能够使主逆变开关器件S1零电压开通，由谐振电感L11与串联的谐振电容Cn、C 12和辅助开关器件i5al、Sa2电连接组成；所述下桥臂谐振电路能够使主逆变开关器件、零电压开通，由谐振电感L12与串联的谐振电容C13、 C14和辅助开关器件\3、Sa4电连接组成。
10.如权利要求5所述的三相逆变电路的软开关，其特征在于主桥臂逆变电路的主开关器件S1 、为集成门极换流晶体管IGCT ；辅助桥臂逆变电路的辅助开关器件Sal 、 为绝缘栅晶体管IGBT ；三电平分压电路的电容C1W2为高频低阻ZLJ电解电容器；钳位二极管Dn、D12为超快恢复Hiper FRED功率二极管；Cn，C 12，C 13，C 14为MKPZL高频精密电容；L n，L 12为无阻电感。
全文摘要
本发明涉及逆变开关技术领域，公开一种三相逆变电路的软开关及方法。采用微处理器控制的三相逆变器输出三电平，通过三相滤波器为电动机M提供三相对称的正弦波电源；所述三相逆变器的单相逆变器具有将母线直流电压通过通过电容器C1和C2分压变换为三电平；所述三电平利用谐振电容C12和C13和谐振电感与主功率开关器件和辅助功率开关器件的通断工作状态形成振荡条件，所述辅助功率开关器件为开关器件，提供零电压开通和零电流关断条件的三种开关状态，实现每相逆变器输出三种电平。本发明适应于高压大功率逆变的应用，能够有效防止电机绕组绝缘击穿，改善变换器装置的EMI特性，提高开关器件使用寿命，增加了设备可靠性，节能效率高。
文档编号H02P27/08GK102201783SQ20111007777
公开日2011年9月28日 申请日期2011年3月30日 优先权日2011年3月30日
发明者姬宣德, 张旦闻, 章铁钟, 蒋健虎, 薛亚宾, 辛伊波, 陈文清, 韦英群 申请人:洛阳理工学院