本发明涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种新型双辅助谐振极型三相软开关逆变电路及其调制方法。
背景技术：
在电力变换技术应用越发频繁的今天，逆变器的应用场所日益扩大，诸如新能源发电、电机驱动、不间断电源等领域均可见到逆变器的身影。随着逆变器的发展，人们对于逆变器的要求越来越高，高频化、小型化、轻量化的逆变器越发被人们所渴望，而软开关技术的引入适逢其会。软开关技术不但可以解决开关频率提高带来的开关损耗问题，还可以降低电磁噪声(emc)和电磁干扰(emi)，从而打造一种安全绿色高效的逆变器。自从上个世纪80年代初软开关逆变技术面世以来，各种拓扑结构层出不穷，但众多软开关逆变拓扑结构中辅助谐振极型逆变器以其独立的控制，安全可靠的性能备受世界各国学者青睐，特别是在大功率场合的应用中。
较早提出的辅助谐振型逆变器需使用两个很大的电解质电容，给逆变器带来了中性点电位变化的问题，并且需要单独的检测电路和逻辑控制电路。随后出现的改进辅助谐振极型逆变器，如变压器辅助逆变器、耦合电感逆变器、三角形或星形谐振吸收逆变器等，要么需要复杂的耦合电感或变压器及相应的磁通复位电路，要么三相谐振电路之间相互耦合，使主电路与控制策略都变得很复杂。
《中国电机工程学报》2013年第33卷第12期和“ieeetransactionsonpowerelectronics”2014年第29卷第3期公开了一种辅助谐振极型逆变器拓扑结构，该逆变器的电路如图1所示，该辅助谐振极型逆变器在三相电路的每一相均设置一套辅助谐振换流电路，每一相辅助谐振换流电路由2个主谐振电容、2个辅助谐振电容、2个辅助谐振电感、2个辅助开关管以及4个辅助二极管组成。该逆变器避免了传统谐振极型逆变器使用的两个大的电解质电容，具有三相辅助谐振换流电路独立可控，无需检测负载电流，在全负载范围内均能实现开关管的软开关，各元件的电压应力不大于直流输入电压等优点。此外，该逆变器还可以实现辅助开关管中负载电流与谐振电流的分离，降低开关管电流应力使逆变器的功率等级可以进一步提高，使其更适用于大功率场合。但该辅助谐振极型逆变器仍然存在不足：辅助开关管的零电压关断是在辅助谐振换流电路的寄生电感和寄生电容为零的前提下实现的，然而在实际应用中，由于配线形态引入的寄生电感和寄生电容的影响，辅助开关管的零电压关断条件将遭到破坏，不能实现可靠的零电压关断。具体来说，辅助开关管与辅助谐振电容的距离以及辅助开关管与直流电源的距离越长，由回路配线所带来的寄生电感的影响越大，这种影响随着装置的大容量化尤为明显，也是未来实际应用中必须解决的关键问题。
针对以上问题，“ieeetransactionsonpowerelectronics”2016年第31卷第19期和美国专利“doubleauxiliaryresonantcommutatedpolethree-phasesoft-switchinginvertercircuitandmodulationmethod”(专利号：us9673730)公开了一种双辅助谐振极型软开关逆变器，该逆变器的电路如图2所示。该逆变器的双辅助谐振换流电路由2个主谐振电容、2个第一辅助谐振电容、2个第二辅助谐振电容、2个第一辅助谐振电感、2个第二辅助谐振电感、4个辅助开关管以及10个辅助二极管组成。该逆变器在继承辅助谐振极型逆变器可以将谐振电流与负载电流分离的优点的基础上，可有效避免因回路配线形态所带来的回路寄生电感和寄生电容对辅助开关管的零电压关断所造成的影响，确保辅助开关管可靠的实现零电压关断。
然而，该逆变器的双辅助谐振换流电路所用器件较多，过于复杂。较多的器件不仅意味着逆变回路的复杂化和制作成本的增加，也意味着实际系统中可能的故障点的增多，从而增加系统的安全隐患；该逆变器的双辅助谐振换流电路有两组相互耦合的谐振元件，其谐振换流过程相互耦合，系统振荡难以避免；同时，该逆变器的第二组辅助谐振电容在某些负载情况下无法完全预充电，导致此时的输出电压变化率不可控，这在交流传动场合会带来极为不利的影响。
技术实现要素：
针对现有技术的缺陷，本发明提供一种新型双辅助谐振极型三相软开关逆变电路及调制方法，完成双辅助谐振换流电路的简化和谐振过程的解耦。
新型双辅助谐振极型三相软开关逆变电路，包括三相主逆变电路和三相双辅助谐振换流电路；
所述三相主逆变电路采用三相桥式电路结构，包括a相主逆变电路、b相主逆变电路和c相主逆变电路；所述三相双辅助谐振换流电路包括a相双辅助谐振换流电路、b相双辅助谐振换流电路和c相双辅助谐振换流电路；
所述a相双辅助谐振换流电路、a相主逆变电路、b相双辅助谐振换流电路、b相主逆变电路、c相双辅助谐振换流电路和c相主逆变电路依次并联连接，同时与直流电源并联连接。
优选地，所述三相主逆变电路均包括第一主开关管、第二主开关管、第一主二极管和第二主二极管；所述第一主开关管的集电极连接直流电源正极，第一主开关管的发射极连接第二主开关管的集电极，第二主开关管的发射极连接直流电源负极，并以第一主开关管与第二主开关管的连接点处的引出线作为单相交流电输出端；所述第一主二极管的阳极连接第一主开关管的发射极，第一主二极管的阴极连接第一主开关管的集电极，第二主二极管的阳极连接第二主开关管的发射极，第二主二极管的阴极连接第一主开关管的集电极。
优选地，所述三相双辅助谐振换流电路均包括第一辅助开关管、第二辅助开关管、第三辅助开关管、第四辅助开关管、第一主谐振电容、第二主谐振电容、第一辅助谐振电容、第二辅助谐振电容、第一辅助谐振电感、第二辅助谐振电感、第一辅助二极管、第二辅助二极管、第三辅助二极管、第四辅助二极管、第五辅助二极管和第六辅助二极管；
所述第一主谐振电容的正极连接第一辅助开关管的集电极，第一辅助开关管的集电极还连接在直流电源正极上，第一主谐振电容的负极连接第二主谐振电容的正极，第二主谐振电容的负极连接第二辅助开关管的发射极，第二辅助开关管的发射极还连接在直流电源负极上；所述第一辅助开关管的发射极连接第一辅助谐振电感的一端，第一辅助谐振电感的另一端连接至第一主谐振电容与第二主谐振电容的连接点，第二辅助开关管的集电极连接第二辅助谐振电感的一端，第二辅助谐振电感的另一端连接至第一主谐振电容与第二主谐振电容的连接点；所述第一主谐振电容与第二主谐振电容的连接点与第一主开关管与第二主开关管的连接点相连接。
所述第一辅助谐振电容的正极连接第一辅助开关管的集电极，第一辅助谐振电容的负极连接第三辅助开关管的发射极，第三辅助开关管的集电极连接至第一主谐振电容与第二主谐振电容的连接点；所述第二辅助谐振电容的负极连接第二辅助开关管的发射极，第二辅助谐振电容的正极连接第四辅助开关管的集电极，第四辅助开关管的发射极连接至第一主谐振电容与第二主谐振电容的连接点；
所述第一辅助二极管的阳极连接第三辅助开关管的发射极，第一辅助二极管的阴极连接第一辅助开关管的发射极，第二辅助二极管的阳极连接第二辅助开关管的集电极，第二辅助二极管的阴极连接第四辅助开关管的集电极；
所述第三辅助二极管的阳极连接第三辅助开关管的发射极，第三辅助二极管的阴极连接第三辅助开关管的集电极，第四辅助二极管的阳极连接第四辅助开关管的发射极，第四辅助二极管的阴极连接第四辅助开关管的集电极；
所述第五辅助二极管的阴极连接第一辅助谐振电容的正极，第五辅助二极管的阳极连接第二辅助二极管的阴极；所述第六辅助二极管的阳极连接第二辅助谐振电容的负极，第六辅助二极管的阴极连接第一辅助二极管的阳极。
优选地，所述三相主逆变电路的第一主开关管和第二主开关管，三相双辅助谐振换流电路的第一辅助开关管、第二辅助开关管、第三辅助开关管和第四辅助开关管，均采用全控开关器件。
优选地，所述全控开关器件为功率晶体管、绝缘栅双极型晶体管、功率场效应晶体管或智能功率模块。
优选地，所述三相主逆变电路中的第一主二极管和第二主二极管，三相双辅助谐振换流电路中的第一辅助二极管、第二辅助二极管、第三辅助二极管、第四辅助二极管、第五辅助二极管、第六辅助二极管，均采用快恢复二极管或高频二极管。
优选地，所述各相主逆变电路和各相双辅助谐振换流电路均包括十种换流工作模式，分别为：
模式a：第一主开关管、第四辅助开关管处于开通状态，第二主开关管、第一辅助开关管、第二辅助开关管、第三辅助开关管处于关断状态，直流电源通过第一主开关管给负载提供能量；
模式b：第一主开关管关断，第四辅助开关管导通，负载电流由直流电源提供立刻改由第一主谐振电容、第二主谐振电容和第二辅助谐振电容提供；第一主谐振电容线性充电，第二主谐振电容和第二辅助谐振电容线性放电；在第一主谐振电容的限制下，第一主开关管实现零电压关断；
模式c：第一主谐振电容的电压上升至直流电源电压，第二主谐振电容和第二辅助谐振电容的电压下降至零，第二主二极管、第三辅助二极管、第六辅助二极管导通，负载电流经第二主二极管、第三辅助二极管和第六辅助二极管续流；在此模式期间，由于第二主二极管和第三辅助二极管处于导通状态，故第二主开关管实现零电压零电流开通和关断，第三辅助开关管实现零电压零电流开通；由于第二辅助开关管和第四辅助开关管不流过电流，故第二辅助开关管实现零电压零电流开通和关断，第四辅助开关管实现零电压零电流关断；
模式d：开通第一辅助开关管，第一辅助谐振电感中的电流线性上升，第二主二极管、第三辅助二极管和第六辅助二极管中的电流线性下降，负载电流由第二主二极管、第三辅助二极管和第六辅助二极管向第一辅助谐振电感换流；在第一辅助谐振电感的限制下，第一辅助开关管实现零电流开通；
模式e：第一辅助谐振电感中的电流线性上升至负载电流，第二主二极管、第三辅助二极管和第六辅助二极管中的电流线性下降至零，各二极管自然关断；第三辅助开关管、第四辅助二极管导通，第一辅助谐振电感与第一主谐振电容、第二主谐振电容、第一辅助谐振电容和第二辅助谐振电容谐振；第一主谐振电容和第一辅助谐振电容的电压从直流电源电压开始下降，第二主谐振电容和第二辅助谐振电容的电压从零开始上升，此时流过第一辅助谐振电感的电流为谐振电流与换流时刻的负载电流之和；
模式f：第一主谐振电容和第一辅助谐振电容的电压下降至零，第二主谐振电容和第二辅助谐振电容的电压上升至直流电源电压，第一主二极管、第一辅助二极管和第五辅助二极管导通；通过第一辅助谐振电感的谐振电流在第一辅助谐振电感、第一主二极管、第一辅助开关管构成的回路和第一辅助谐振电感、第三辅助开关管、第一辅助二极管构成的回路以及第一辅助谐振电感、第四辅助二极管、第五辅助二极管、第一辅助开关管构成的回路中环流；
模式g：开通第一主开关管和第四辅助开关管的同时关断第三辅助开关管，第一辅助二极管关断，通过第一辅助谐振电感的谐振电流在第一辅助谐振电感、第一主二极管、第一辅助开关管构成的回路和第一辅助谐振电感、第四辅助二极管、第五辅助二极管、第一辅助开关管构成的回路中继续环流；由于第一主二极管和第四辅助开关管处于导通状态，故第一主开关管和第四辅助开关管实现零电压零电流开通，在第一辅助谐振电容、第二辅助谐振电容的限制下，第三辅助开关管实现零电压关断；
模式h：关断第一辅助开关管，第一辅助二极管导通，第一辅助谐振电感和第一辅助谐振电容谐振，第一辅助谐振电容的电压从零开始上升，第一辅助开关管实现零电压关断；
模式i：第一辅助谐振电容的电压上升至直流电源电压，第六辅助二极管导通；第一辅助谐振电感中的电流线性减小；第一辅助谐振电感中剩余的能量经由第一主二极管、第一辅助二极管、第四辅助二极管、第五辅助二极管和第六辅助二极管回馈给直流电源；
模式j：第一辅助谐振电感中的电流减小到负载电流，第一主二极管、第四辅助二极管和第五辅助二极管关断；第一辅助谐振电感中的电流继续线性减小，第一主开关管的电流从零开始线性上升；当第一辅助谐振电感中的电流减小到零时，第一辅助二极管和第六辅助二极管关断，负载电流全部流过第一主开关管，换流过程结束，回路回到换流前的初始状态模式a。
优选地，新型双辅助谐振极型三相软开关逆变电路的调制方法为：
第二辅助开关管的开通时刻比第一主开关管的关断时刻延迟td1时间，第四辅助开关管的关断时刻比第二辅助开关管的开通时刻延迟td2时间，第四辅助开关管关断的同时第二主开关管、第三辅助开关管开通，第二辅助开关管的关断时刻比第二主开关管、第三辅助开关管的开通时刻延迟td3时间；
第一辅助开关管的开通时刻比第二主开关管的关断时刻延迟td1时间，第三辅助开关管的关断时刻比第一辅助开关管的开通时刻延迟td2时间，第三辅助开关管关断的同时第一主开关管、第四辅助开关管开通，第一辅助开关管的关断时刻比第一主开关管、第四辅助开关管的开通时刻延迟td3时间；
各主开关管按照正弦脉宽调制、相位差为180度的互补导通方式工作；
所述各延迟时间td1、td2、td3满足以下所示条件：
td1+td2≤tdead
td3为一固定时间段；
其中，e为直流电源电压值，cm为第一主谐振电容或第二主谐振电容的电容值，ca为第一辅助谐振电容或第二辅助谐振电容的电容值，l为第一辅助谐振电感或第二辅助谐振电感的电感值，tdead为硬开关逆变器上下桥臂开关管的开关死区时间，iamax为a相的输出最大负载电流值。
由上述技术方案可知，本发明的有益效果在于：本发明提供的新型双辅助谐振极型三相软开关逆变电路，减少使用了2个辅助谐振电感、2个辅助谐振电容和4个辅助二极管，完成了双辅助谐振换流电路的简化和谐振过程的解耦，降低了逆变电路的成本和耦合谐振带来的系统震荡，提高了逆变电路的性能和实用性。且所有开关管均实现了软开关动作，有效减小了开关损耗及电磁干扰(emi)；同时，新引入的第三辅助开关管、第四辅助开关管工作在极佳的开关条件下，并且其电流应力明显降低，表明引入第三辅助开关管、第四辅助开关管所带来的开关损耗和导通损耗是很有限的；第一辅助谐振电容和第二辅助谐振电容可以完全预充电，这使得逆变器的输出电压变化率完全可控，可充分改善该逆变电路在交流传动场合的应用环境。
附图说明
图1为本发明实施例提供的辅助谐振极型三相软开关逆变器的电路图；
图2为本发明实施例提供的双辅助谐振极型三相软开关逆变器的电路图；
图3为本发明本发明实施例提供的新型双辅助谐振极型三相软开关逆变电路的三相电路图；
图4为本发明实施例提供的a相主逆变电路及其双辅助谐振换流电路图；
图5为本发明实施例提供的a相主逆变电路及其双辅助谐振换流电路中主要元件的特征工作波形图；
图6为本发明实施例提供的a相主逆变电路及其相双辅助谐振换流电路的十种换流工作模式图，其中，(a)为换流工作模式a的示意图，(b)为换流工作模式b的示意图，(c)为换流工作模式c的示意图，(d)为换流工作模式d的示意图，(e)为换流工作模式e的示意图，(f)为换流工作模式f的示意图，(g)为换流工作模式g的示意图，(h)为换流工作模式h的示意图，(i)为换流工作模式i的示意图，(j)为换流工作模式j的示意图；
图7为本发明实施例提供的现有双辅助谐振极型三相软开关逆变器的a相主逆变电路及其相双辅助谐振换流电路的关键换流工作模式图，其中，(e’)为换流工作模式e’的示意图，(f’)为换流工作模式f’的示意图，(g’)为换流工作模式g’的示意图，(h’)为换流工作模式h’的示意图；
图8为本发明实施例提供的a相主逆变电路及其双辅助谐振换流电路中主要元件的仿真波形图；
图9为本发明实施例提供的a相的第一主开关管s1开通时的电压和电流的仿真波形图；
图10为本发明实施例提供的a相的第一主开关管s1关断时的电压和电流的仿真波形图；
图11为本发明实施例提供的a相的第二主开关管s2开通时的电压和电流的仿真波形图；
图12为本发明实施例提供的a相的第二主开关管s2关断时的电压和电流的仿真波形图；
图13为本发明实施例提供的a相的第一辅助开关管sa1开通和关断时的电压和电流的仿真波形图；
图14为本发明实施例提供的a相的第二辅助开关管sa2开通和关断时的电压和电流的仿真波形图；
图15为本发明实施例提供的a相的第三辅助开关管sa3开通和关断时的电压和电流的仿真波形图；
图16为本发明实施例提供的a相的第四辅助开关管sa4开通和关断时的电压和电流的仿真波形图；
图17为本发明实施例提供的a相的第三辅助开关管sa3和a相的第四辅助开关管sa4的电流的仿真波形图；
图18为本发明实施例提供的a相的第三辅助开关管sa3和a相的第四辅助开关管sa4的电流的仿真波形图；
图19为本发明实施例提供的a相的第一辅助谐振电容ca1和a相的第二辅助谐振电容ca2的电压的仿真波形图；
图20为本发明实施例提供的a相的第三辅助谐振电容ca3和a相的第四辅助谐振电容ca4的电压的仿真波形图。
图中，1、a相双辅助谐振换流电路；2、a相主逆变电路、3、b相双辅助谐振换流电路；4、b相主逆变电路；5、c相双辅助谐振换流电路；6、c相主逆变电路。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
新型双辅助谐振极型三相软开关逆变电路，如图3所示，包括三相主逆变电路和三相双辅助谐振换流电路。
三相主逆变电路采用三相桥式电路结构，包括a相主逆变电路2、b相主逆变电路4和c相主逆变电路6；三相双辅助谐振换流电路包括a相双辅助谐振换流电路1、b相双辅助谐振换流电路3和c相双辅助谐振换流电路5。
a相双辅助谐振换流电路1、a相主逆变电路2、b相双辅助谐振换流电路3、b相主逆变电路4、c相双辅助谐振换流电路5和c相主逆变电路6依次并联连接，同时与直流电源e并联连接。
各相主逆变电路均包括第一主开关管、第二主开关管、第一主二极管和第二主二极管。
各相双辅助谐振换流电路均包括第一辅助开关管、第二辅助开关管、第三辅助开关管、第四辅助开关管、第一主谐振电容、第二主谐振电容、第一辅助谐振电容、第二辅助谐振电容、第一辅助谐振电感、第二辅助谐振电感、第一辅助二极管、第二辅助二极管、第三辅助二极管、第四辅助二极管、第五辅助二极管、第六辅助二极管。
a相主逆变电路2及其双辅助谐振换流电路1如图4所示，第一主开关管s1的集电极连接直流电源正极p，第一主开关管s1的发射极连接第二主开关管s2的集电极，第二主开关管s2的发射极连接直流电源负极n，以第一主开关管s1与第二主开关管s2的连接点处的引出线作为a相交流电输出端。第一主二极管d1的阳极连接第一主开关管s1的发射极，第一主二极管d1的阴极连接第一主开关管s1的集电极，第二主二极管d2的阳极连接第二主开关管s2的发射极，第二主二极管d2的阴极连接第二主开关管s2的集电极。
第一主谐振电容c1的正极连接第一辅助开关管sa1的集电极，第一辅助开关管sa1的集电极还连接在直流电源正极p上，第一主谐振电容c1的负极连接第二主谐振电容c2的正极，第二主谐振电容c2的负极连接第二辅助开关管sa2的发射极，第二辅助开关管sa2的发射极还连接在直流电源负极n上；第一辅助开关管sa1的发射极连接第一辅助谐振电感la1的一端，第一辅助谐振电感la1的另一端连接至第一主谐振电容c1与第二主谐振电容c2的连接点，第二辅助开关管sa2的集电极连接第二辅助谐振电感la2的一端，第二辅助谐振电感la2的另一端连接至第一主谐振电容c1与第二主谐振电容c2的连接点。第一主谐振电容c1与第二主谐振电容c2的连接点与第一主开关管s1与第二主开关管s2的连接点相连接。
第一辅助谐振电容ca1的正极连接第一辅助开关管sa1的集电极，第一辅助谐振电容ca1的负极连接第三辅助开关管sa3的发射极，第三辅助开关管sa3的集电极连接至第一主谐振电容c1与第二主谐振电容c2的连接点；第二辅助谐振电容ca2的负极连接第二辅助开关管sa2的发射极，第二辅助谐振电容ca2的正极连接第四辅助开关管sa4的集电极，第四辅助开关管sa4的发射极连接至第一主谐振电容c1与第二主谐振电容c2的连接点。
第一辅助二极管da1的阳极连接第三辅助开关管sa3的发射极，第一辅助二极管da1的阴极连接第一辅助开关管sa1的发射极，第二辅助二极管da2的阳极连接第二辅助开关管sa2的集电极，第二辅助二极管da2的阴极连接第四辅助开关管sa4的集电极。
第三辅助二极管da3的阳极连接第三辅助开关管sa3的发射极，第三辅助二极管da3的阴极连接第三辅助开关管sa3的集电极，第四辅助二极管da4的阳极连接第四辅助开关管sa4的发射极，第四辅助二极管da4的阴极连接第四辅助开关管sa4的集电极。
第五辅助二极管da5的阴极连接第一辅助谐振电容ca1的正极，第五辅助二极管da5的阳极连接第二辅助二极管da2的阴极；第六辅助二极管da6的阳极连接第二辅助谐振电容ca2的负极，第六辅助二极管da6的阴极连接第一辅助二极管da1的阳极。
b相主逆变电路4及其双辅助谐振换流电路3中，第一主开关管s3的集电极连接直流电源正极p，第一主开关管s3的发射极连接第二主开关管s4的集电极，第二主开关管s4的发射极连接直流电源负极n，以第一主开关管s3与第二主开关管s4的连接点处的引出线作为b相交流电输出端。第一主二极管d3的阳极连接第一主开关管s3的发射极，第一主二极管d3的阴极连接第一主开关管s3的集电极，第二主二极管d4的阳极连接第二主开关管s4的发射极，第二主二极管d4的阴极连接第一主开关管s4的集电极。
第一主谐振电容c3的正极连接第一辅助开关管sa5的集电极，第一辅助开关管sa5的集电极还连接在直流电源正极p上，第一主谐振电容c3的负极连接第二主谐振电容c4的正极，第二主谐振电容c4的负极连接第二辅助开关管sa6的发射极，第二辅助开关管sa6的发射极还连接在直流电源负极n上；第一辅助开关管sa5的发射极连接第一辅助谐振电感la3的一端，第一辅助谐振电感la3的另一端连接至第一主谐振电容c3与第二主谐振电容c4的连接点，第二辅助开关管sa6的集电极连接第二辅助谐振电感la4的一端，第二辅助谐振电感la4的另一端连接至第一主谐振电容c3与第二主谐振电容c4的连接点。第一主谐振电容c3与第二主谐振电容c4的连接点与第一主开关管s3与第二主开关管s4的连接点相连接。
第一辅助谐振电容ca3的正极连接第一辅助开关管sa5的集电极，第一辅助谐振电容ca3的负极连接第三辅助开关管sa7的发射极，第三辅助开关管sa7的集电极连接至第一主谐振电容c3与第二主谐振电容c4的连接点；第二辅助谐振电容ca4的负极连接第二辅助开关管sa6的发射极，第二辅助谐振电容ca4的正极连接第四辅助开关管sa8的集电极，第四辅助开关管sa8的发射极连接至第一主谐振电容c3与第二主谐振电容c4的连接点。
第一辅助二极管da7的阳极连接第三辅助开关管sa7的发射极，第一辅助二极管da7的阴极连接第一辅助开关管sa5的发射极，第二辅助二极管da8的阳极连接第二辅助开关管sa6的集电极，第二辅助二极管da8的阴极连接第四辅助开关管sa8的集电极。
第三辅助二极管da9的阳极连接第三辅助开关管sa7的发射极，第三辅助二极管da9的阴极连接第三辅助开关管sa7的集电极，第四辅助二极管da10的阳极连接第四辅助开关管sa8的发射极，第四辅助二极管da10的阴极连接第四辅助开关管sa8的集电极。
第五辅助二极管da11的阴极连接第一辅助谐振电容ca3的正极，第五辅助二极管da11的阳极连接第二辅助二极管da8的阴极；第六辅助二极管da12的阳极连接第二辅助谐振电容ca4的负极，第六辅助二极管da12的阴极连接第一辅助二极管da7的阳极。
c相主逆变电路6及其双辅助谐振换流电路5中，第一主开关管s5的集电极连接直流电源正极p，第一主开关管s5的发射极连接第二主开关管s6的集电极，第二主开关管s6的发射极连接直流电源负极n，以第一主开关管s5与第二主开关管s6的连接点处的引出线作为c相交流电输出端。第一主二极管d5的阳极连接第一主开关管s5的发射极，第一主二极管d5的阴极连接第一主开关管s5的集电极，第二主二极管d6的阳极连接第二主开关管s6的发射极，第二主二极管d6的阴极连接第二主开关管s6的集电极。
第一主谐振电容c5的正极连接第一辅助开关管sa9的集电极，第一辅助开关管sa9的集电极还连接在直流电源正极p上，第一主谐振电容c5的负极连接第二主谐振电容c6的正极，第二主谐振电容c6的负极连接第二辅助开关管sa10的发射极，第二辅助开关管sa10的发射极还连接在直流电源负极n上；第一辅助开关管sa9的发射极连接第一辅助谐振电感la5的一端，第一辅助谐振电感la5的另一端连接至第一主谐振电容c5与第二主谐振电容c6的连接点，第二辅助开关管sa10的集电极连接第二辅助谐振电感la6的一端，第二辅助谐振电感la6的另一端连接至第一主谐振电容c5与第二主谐振电容c6的连接点。第一主谐振电容c5与第二主谐振电容c6的连接点与第一主开关管s5与第二主开关管s6的连接点相连接。
第一辅助谐振电容ca5的正极连接第一辅助开关管sa9的集电极，第一辅助谐振电容ca5的负极连接第三辅助开关管sa11的发射极，第三辅助开关管sa11的集电极连接至第一主谐振电容c5与第二主谐振电容c6的连接点；第二辅助谐振电容ca6的负极连接第二辅助开关管sa10的发射极，第二辅助谐振电容ca6的正极连接第四辅助开关管sa12的集电极，第四辅助开关管sa12的发射极连接至第一主谐振电容c5与第二主谐振电容c6的连接点。
第一辅助二极管da13的阳极连接第三辅助开关管sa11的发射极，第一辅助二极管da13的阴极连接第一辅助开关管sa9的发射极，第二辅助二极管da14的阳极连接第二辅助开关管sa10的集电极，第二辅助二极管da14的阴极连接第四辅助开关管sa12的集电极。
第三辅助二极管da15的阳极连接第三辅助开关管sa11的发射极，第三辅助二极管da15的阴极连接第三辅助开关管sa11的集电极，第四辅助二极管da16的阳极连接第四辅助开关管sa12的发射极，第四辅助二极管da16的阴极连接第四辅助开关管sa12的集电极。
第五辅助二极管da17的阴极连接第一辅助谐振电容ca5的正极，第五辅助二极管da17的阳极连接第二辅助二极管da14的阴极；第六辅助二极管da18的阳极连接第二辅助谐振电容ca6的负极，第六辅助二极管da18的阴极连接第一辅助二极管da13的阳极。
三相主逆变电路的第一主开关管和第二主开关管，三相双辅助谐振换流电路的第一辅助开关管、第二辅助开关管、第三辅助开关管和第四辅助开关管，均采用全控开关器件。
全控开关器件为功率晶体管、绝缘栅双极型晶体管、功率场效应晶体管或智能功率模块。
三相主逆变电路中的第一主二极管和第二主二极管，三相双辅助谐振换流电路中的第一辅助二极管、第二辅助二极管、第三辅助二极管、第四辅助二极管、第五辅助二极管、第六辅助二极管，均采用快恢复二极管或高频二极管。
双辅助谐振极型三相软开关逆变电路适用于各种功率等级的逆变场合，尤其在大功率逆变场合优点更加突出。在工业生产、交通运输、通信系统、电力系统、新能源系统、各种电源系统、航空航天等领域均可发挥重要作用。本实施例以本发明的新型双辅助谐振极型三相软开关逆变电路在变频调速系统中的应用为例，分析其工作过程。
首先，通过将电网中的三相交流电输送到整流器中进行整流后得到相对平稳的直流电；然后，将该直流电输入到本发明的新型双辅助谐振极型三相软开关逆变电路中进行电能变换，具体电能变换过程如下：
本发明的新型双辅助谐振极型三相软开关逆变电路中的a、b、c三相之间相位互差120°，每一相主逆变电路的第一主开关管和第二主开关管按照相位差180°电角度的方式互补导通，主开关管的触发信号为带死区的spwm信号。在主开关管进入死区时间的同时，相应的辅助开关管被开通，在主开关管的死区时间结束后，辅助开关管被关断。在主开关管开通时，该软开关逆变器的工作过程与传统的硬开关三相桥式逆变器工作过程相同。在主开关管进入死区时，辅助开关管开通，此时双辅助谐振换流电路工作。在一个开关周期中，每一相的主逆变电路与双辅助谐振换流电路分别交替工作一次。
本实施例中，a相的特征工作波形如图5所示，以a相为例，本发明的新型双辅助谐振极型三相软开关逆变电路的调制方法为：
第二辅助开关管sa2的开通时刻比第一主开关管s1的关断时刻延迟td1时间，第四辅助开关管sa4的关断时刻比第二辅助开关管sa2的开通时刻延迟td2时间，第四辅助开关管sa4关断的同时第二主开关管s2、第三辅助开关管sa3开通，第二辅助开关管sa2的关断时刻比第二主开关管s2、第三辅助开关管sa3的开通时刻延迟td3时间；
第一辅助开关管sa1的开通时刻比第二主开关管s2的关断时刻延迟td1时间，第三辅助开关管sa3的关断时刻比第一辅助开关管sa1的开通时刻延迟td2时间，第三辅助开关管sa3关断的同时第一主开关管s1、第四辅助开关管sa4开通，第一辅助开关管sa1的关断时刻比第一主开关管s1、第四辅助开关管sa4的开通时刻延迟td3时间；
各主开关管按照正弦脉宽调制、相位差为180度的互补导通方式工作。
各延迟时间td1、td2、td3满足以下条件：
td1+td2≤tdead
td3为一固定时间段。
其中，e为直流电源电压值，cm为第一主谐振电容c1或第二主谐振电容c2的电容值，ca为第一辅助谐振电容ca1或第二辅助谐振电容ca2的电容值，l为第一辅助谐振电感la1或第二辅助谐振电感la2的电感值，tdead为硬开关逆变器上下桥臂开关管的开关死区时间，iamax为输出最大负载电流值。
b相与c相主逆变电路及其双辅助谐振换流电路调制方法与a相相同。
本实施方式中，a相电路在一个开关周期内的10个工作模式，如图6所示。为简化分析，假设电路中所有器件均为理想器件；负载电感远大于谐振电感，逆变器开关状态过渡瞬间的负载电流可以认为是恒流源ia。
a相主逆变电路2及其相双辅助谐振换流电路1的工作模式，包括：
模式a[～t0]：如图6(a)所示，t0时刻之前，第一主开关管s1、第四辅助开关管sa4处于开通状态，第二主开关管s2、第一辅助开关管sa1、第二辅助开关管sa2、第三辅助开关管sa3处于关断状态。直流电源e通过第一主开关管s1给负载提供能量，第一主开关管s1流过的电流为负载电流ia。双辅助谐振换流电路中各谐振元件的初始状态为：vc1＝vca4＝0，vc2＝vca1＝vca2＝e，ila1＝ila2＝0。
模式b[t0～t1]：如图6(b)所示，t0时刻，关断第一主开关管s1，第四辅助开关管导通，负载电流ia由直流电源e提供立刻改由第一主谐振电容c1、第二主谐振电容c2和第二辅助谐振电容ca2提供。第一主谐振电容c1从零开始线性充电，第二主谐振电容c2和第二辅助谐振电容ca2从直流电源电压e开始线性放电。在第一主谐振电容c1的限制下，第一主开关管s1的电压不能突变，第一主开关管s1实现零电压关断。
模式c[t1～t2]：如图6(c)所示，t1时刻，第一主谐振电容c1的电压上升至直流电源电压e，第二主谐振电容c2和第二辅助谐振电容ca2的电压下降至零，第二主二极管d2、第三辅助二极管da3和第六辅助二极管da6导通，负载电流ia经第二主二极管d2、第三辅助二极管da3和第六辅助二极管da6续流。在此模式期间，由于第二主二极管d2和第三辅助二极管da3处于导通状态，故第二主开关管s2实现零电压零电流开通和关断，第三辅助开关管sa3实现零电压零电流开通；由于第二辅助开关管sa2和第四辅助开关管sa4不流过电流，故第二辅助开关管sa2实现零电压零电流开通和关断，第四辅助开关管sa4实现零电压零电流关断。
模式d[t2～t3]：如图6(d)所示，t2时刻，开通第一辅助开关管sa1，第一辅助谐振电感la1两端承受直流电源电压e，第一辅助谐振电感la1中的电流由零开始线性上升，第二主二极管d2、第三辅助二极管da3和第六辅助二极管da6中的电流线性下降，负载电流ia由第二主二极管d2、第三辅助二极管da3和第六辅助二极管da6向第一辅助谐振电感la1换流。在第一辅助谐振电感la1的限制下，第一辅助开关管sa1实现零电流开通。
模式e[t3～t4]：如图6(e)所示，t3时刻，第一辅助谐振电感la1中的电流线性上升至负载电流ia，第二主二极管d2、第三辅助二极管da3和第六辅助二极管da6中的电流线性下降至零，自然关断，第三辅助开关管sa3、第四辅助二极管da4导通。第一辅助谐振电感la1与第一主谐振电容c1、第二主谐振电容c2、第一辅助谐振电容ca1和第二辅助谐振电容ca2谐振。第一主谐振电容c1和第一辅助谐振电容ca1的电压从直流电源电压e开始下降，第二主谐振电容c2和第二辅助谐振电容ca2的电压从零开始上升，此时流过第一辅助谐振电感la1的电流为谐振电流与换流时刻的负载电流ia之和。
模式f[t4～t5]：如图6(f)所示，t4时刻，第一主谐振电容c1和第一辅助谐振电容ca1的电压下降至零，第二主谐振电容c2和第二辅助谐振电容ca2的电压上升至直流电源电压e，第一主二极管d1、第一辅助二极管da1和第五辅助二极管da5导通。通过第一辅助谐振电感la1的谐振电流在第一辅助谐振电感la1、第一主二极管d1、第一辅助开关管sa1构成的回路和第一辅助谐振电感la1、第三辅助开关管sa3、第一辅助二极管da1构成的回路以及第一辅助谐振电感la1、第四辅助二极管da4、第五辅助二极管da5、第一辅助开关管sa1构成的回路中环流。
模式g[t5～t6]：如图6(g)所示，t5时刻，开通第一主开关管s1和第四辅助开关管sa4，同时关断第三辅助开关管sa3，通过第一辅助谐振电感la1的谐振电流在第一辅助谐振电感la1、第一主二极管d1、第一辅助开关管sa1构成的回路和第一辅助谐振电感la1、第四辅助二极管da4、第五辅助二极管da5、第一辅助开关管sa1构成的回路中继续环流。由于第一主二极管d1和第四辅助二极管da4处于导通状态，故第一主开关管s1和第四辅助开关管sa4实现零电压零电流开通，第三辅助开关管sa3关断前后，第三辅助开关管sa3两端的电压始终为零，故第三辅助开关管sa3实现零电压关断。
模式h[t6～t7]：如图6(h)所示，t6时刻，关断第一辅助开关管sa1，第一辅助二极管da1导通，第一辅助谐振电感la1和第一辅助谐振电容ca1谐振，第一辅助谐振电容ca1的电压从零开始上升，故第一辅助开关管sa1实现零电压关断。
模式i[t7～t8]：如图6(i)所示，在t7时刻，第一辅助谐振电容ca1的电压上升至直流电源电压e，第六辅助二极管da6导通，此时第一辅助谐振电感la1两端承受直流电源电压e大小的反压，故第一辅助谐振电感la1中的电流开始线性减小。第一辅助谐振电感la1中剩余的能量经由第一主二极管d1、第一辅助二极管da1、第四辅助二极管da4、第五辅助二极管da5和第六辅助二极管da6回馈给直流电源。
模式j[t8～t9]：如图6(j)所示，在t8时刻，第一辅助谐振电感la1中的电流线性减小到负载电流ia，第一主二极管d1、第四辅助二极管da4和第五辅助二极管da5关断。第一辅助谐振电感la1中的电流继续线性减小，第一主开关管s1的电流从零开始线性上升。在t9时刻，第一辅助谐振电感la1中的电流减小到零，第一辅助二极管da1和第六辅助二极管da6关断，负载电流ia全部流过第一主开关管s1，换流过程结束，回路回到换流前的初始状态模式a。
由上述对回路工作原理的分析可知(参见图6中的工作模式d、e、f、g、h、i、j)，当负载电流ia由第二主极管d2向第一主开关管s1换流时，仅有第一辅助谐振电感la1参与谐振工作，消除了换流过程中辅助谐振电感之间谐振耦合问题。
然而，在如图2所示的双辅助谐振极型三相软开关逆变器电路中，当负载电流ia由第二主极管d2向第一主开关管s1换流时，第一辅助谐振电感la1、第三辅助谐振电感la3共同参与谐振工作，其换流时的关键工作模式如图7中的e’-h’所示。
由图7可知，双辅助谐振换流电路在换流过程中，第一辅助谐振电感la1、第三辅助谐振电感la3之间存在谐振耦合问题。电路的提出者通过第三辅助谐振电感la3＞＞第一辅助谐振电感la1的设定来完成近似解耦，但耦合关系终究存在，会使电路的换流过程出现问题。在模式e’中，因为第三辅助谐振电感la3＞＞第一辅助谐振电感la1，忽略第一辅助谐振电感la1，近似看作第三辅助谐振电感la3、第一辅助谐振电容ca1、第三辅助谐振电容ca3之间谐振，但实际上，第三辅助谐振电容ca3中的能量总有一部分转移到第一辅助谐振电感la1中，所以为了第一辅助谐振电容ca1能完全放电，需要使第一辅助谐振电容ca1小于第三辅助谐振电容ca3，这会导致第一辅助谐振电容ca1电压降零和第三辅助谐振电感la3电流降零不在同一时刻，从而引入额外的工作模式，并且模式e’结束时，第三辅助谐振电容ca3并不能充电到直流电源电压e，而是介于0和直流电源电压e之间的vx。于是，在模式h’中，当第一辅助谐振电容ca1的电压上升至vx时，系统继续给第三辅助谐振电容ca3充电，这又会引入额外的工作模式，并且在第一辅助谐振电容ca1的电压上升至直流电源电压e后，第三辅助谐振电容ca3的电压仍小于直流电源电压e。在第一辅助谐振电感la1的电流下降至零后，第一辅助谐振电容ca1将继续给第三辅助谐振电容ca3充电，这同样会引入额外的工作模式，并且充电电流流过第一主开关管s1，使第一主开关管的电流应力大于负载电流ia。新引入的额外的工作模式都有第三辅助谐振电感la3参与，因为第三辅助谐振电感la3相对较大，所以谐振周期相对较长，这不仅增加了辅助谐振换流电路的导通损耗，还会带来不可避免的系统振荡，降低了系统的可靠性。
本发明的b相与c相的主逆变电路和双辅助谐振换流电路的工作模式与a相主逆变电路2和双辅助谐振换流电路1的工作模式相同。
最后，用逆变得到的三相交流电为交流电动机供电，根据电动机的转矩、转速变化调整交流电的幅值与频率，使变频调速系统能够稳定运行。
本实施方式中，a相的主要元件的仿真波形如图8所示，图8与图5所示的a相的特征工作波形基本一致，验证了前文所述a相的换流工作模式理论分析的正确性。
本实施例中，a相的第一主开关管s1开通时的电压vs1和电流is1的仿真波形如图9所示，由图9可知，第一主开关管s1开通之前，其两端电压vs1已下降至零，第一主开关管s1开通一段时间后，其流过的电流is1才从零开始上升，故第一主开关管s1实现zvzcs(零电压零电流)开通。
a相的第一主开关管s1关断时的电压vs1和电流is1的仿真波形如图10所示，由图10可知，第一主开关管s1关断之后，其流过的电流is1迅速下降至零，其两端电压vs1从零开始线性上升，故第一主开关管s1实现zvs(零电压)关断。
a相的第二主开关管s2开通时的电压vs2和电流is2的仿真波形如图11所示，由图11可知，第二主开关管s2开通之前，其两端电压vs2已下降至零，且整个开通过程中第二主开关管s2始终没有电流流过，故第二主开关管s2实现zvzcs(零电压零电流)开通。
a相的第二主开关管s2关断时的电压vs2和电流is2的仿真波形如图12所示，由图12可知，第二主开关管s2关断一段时间后，其两端电压vs2才从零开始上升，且整个关断过程中第二主开关管s2始终没有电流流过，故第二主开关管s2实现zvzcs(零电压零电流)关断。
a相的第一辅助开关管sa1开通和关断时的电压vsa1和电流isa1的仿真波形如图13所示，由图13中i区域可知，在第一辅助开关管sa1开通之后，其两端电压vsa1迅速下降至零，其流过的电流isa1从零开始线性上升，故第一辅助开关管sa1实现zcs(零电流)开通；由图13中ii区域可知，第一辅助开关管sa1关断之后，其流过的电流isa1迅速下降到零，其两端电压vsa1从零开始谐振上升，故第一辅助开关管sa1实现zvs(零电压)关断。
a相的第二辅助开关管sa2开通和关断时的电压vsa2和电流isa2的仿真波形如图14所示，从图14中i区域和ii区域可知，第二辅助开关管sa2开通之前，其两端电压vsa2已下降至零，第二辅助开关管sa2关断一段时间后，其两端电压vsa2才从零开始上升，且整个开关过程中第二辅助开关管sa2始终没有电流isa2流过，故第二辅助开关管sa2实现zvzcs(零电压零电流)开通和关断。
a相的第三辅助开关管sa3的电压vsa3和电流isa3的仿真波形如图15所示，由15图中i区域可知，第三辅助开关管sa3开通之前，其两端电压vsa3已下降至零，第三辅助开关管sa3开通一段时间后，才开始流过电流isa3，所以第三辅助开关管sa3实现zvzcs(零电压零电流)开通；由图15中ii区域可知，第三辅助开关管sa3关断之后，其流过的电流isa3迅速下降至零，一段时间后，其两端电压vsa3才从零开始上升，故第三辅助开关管sa3实现zvs(零电压)关断。
a相的第四辅助开关管sa4的电压vsa4和电流isa4的仿真波形如图16所示，由16图中i区域和ii区域可知，第四辅助开关管sa4开通一段时间后，才开始流过电流isa4，第四辅助开关管sa4关断之前，其流过的电流isa4已降至零，且整个开关过程第四辅助开关管sa4两端电压vsa4始终为零，故第四辅助开关管sa4实现zvzcs(零电压零电流)开通和关断。
根据对图9至图16的分析可知，本发明的新型双辅助谐振极型三相软开关逆变电路比现有的双辅助谐振极型三相软开关逆变器的电路减少使用2个辅助谐振电感、2个辅助谐振电容、4个辅助二极管的情况下，所有开关管均能实现软开关动作，这说明本发明的结构简单的双辅助谐振极型三相软开关逆变电路成功实现了双辅助谐振换流电路的简化。另外，新引入的第三辅助开关管、第四辅助开关管工作在极佳的开关条件下，这意味着引入第三辅助开关管、第四辅助开关管所带来的开关损耗是很有限的。
本实施例中，a相的第三辅助开关管sa3和a相的第四辅助开关管sa4的电流的仿真波形如图17所示。本实施例还提供了现有的双辅助谐振极型三相软开关逆变电路a相的第三辅助开关管sa3和a相的第四辅助开关管sa4的电流的仿真波形如图18所示。对比图17与图18可知，在整个工频周期内，本发明的新型双辅助谐振极型三相软开关逆变电路a相的第三辅助开关管sa3和a相的第四辅助开关管sa4的电流应力较双辅助谐振极型三相软开关逆变电路a相的第三辅助开关管sa3和a相的第四辅助开关管sa4的电流应力明显降低，其有助于减少逆变电路的导通损耗。
a相的第一辅助谐振电容ca1的电压vca1和a相的第二辅助谐振电容ca2的电压vca2的仿真波形如图19所示。现有的双辅助谐振极型三相软开关逆变器的电路a相的第三辅助谐振电容ca3的电压vca3和a相的第四辅助谐振电容ca4的电压vca4的仿真波形如图20所示。对比图19与图20可知，在整个工频周期内，本发明的新型双辅助谐振极型三相软开关逆变电路a相的第一辅助谐振电容ca1和a相的第二辅助谐振电容ca2均能充电至直流电源电压，这意味着逆变器的输出电压变化率完全可控，这一特性可使该逆变电路在交流传动场合的应用环境得到充分改善，而双辅助谐振极型三相软开关逆变电路a相的第三辅助谐振电容ca3和a相的第四辅助谐振电容ca4在负载电流ia处于轻载范围内无法充电至直流电源电压，导致此时的输出电压变化率不可控，这在交流传动场合会带来极为不利的影响。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明权利要求所限定的范围。