【技术实现步骤摘要】
一种变压器辅助型PWM三电平零电压软开关逆变器
本专利技术涉及电力电子变流
，尤其涉及一种变压器辅助型PWM三电平零电压软开关逆变器。
技术介绍
目前普遍使用的硬开关技术虽然拓扑电路和控制原理简单但是会产生巨大的开关损耗，而且会使高功率IGBT的硬开关频率严重受限于几kHz，此外，硬开关会产生高频的电磁干扰，影响周围电子设备的正常运行。软开关技术可以有效缓和以上提到的技术问题，其基本思想是通过谐振回路的辅助，使功率器件在其电压或电流值较低甚至为零时进行开关动作，减弱甚至完全消除功率器件电压和电流的交叠。多电平整流器与其两级整流器相比具有许多优势，每个功率开关管所承受的电压峰值只有两电平整流器的1/N，降低了功率开关管的电压应力，较好的解决了开关管器件耐压不够高的问题。此外多电平整流器有更好的电源质量，更高的电压和功率容量以及更低的电磁干扰。因此，多电平整流器非常适合于高功率应用。两电平的ZVT技术可以扩展到三电平。然而，相应的软开关三电平拓扑结构面临着辅助开关管过多和控制复杂的问题。已有技术，见EvaluationofSoftSwitchingTechniquesfortheNeutral-Point-Clamped(NPC)Inverter总结了四种软开关三电平电路，其中四种电路都有四个辅助开关管，虽然实现了主开关管的软开关并且在一定程度上减少了开关管的损耗，但其电路结构和控制复杂且造价昂贵，体积较大导致其不适用于实际场合。已有技术在原有技术的基础上减少两个开关管，提出了新的三电平零电压开关和...
【技术保护点】
1.一种变压器辅助型PWM三电平零电压软开关逆变器，其特征在于：包括有第一主开关管(S1)、第二主开关管(S2)、第三主开关管(S3)、第四主开关管(S4)、第五主开关管(S5)、第六主开关管(S6)、第一分压电容(Cd1)、第二分压电容(Cd2)、隔离变压器(T)、初级绕组(T1)、次级绕组(T2)、钳位二极管(D7)、谐振电感(Lr)、飞跨电容(Cs)，第一主开关管(S
【技术特征摘要】
1.一种变压器辅助型PWM三电平零电压软开关逆变器，其特征在于：包括有第一主开关管(S1)、第二主开关管(S2)、第三主开关管(S3)、第四主开关管(S4)、第五主开关管(S5)、第六主开关管(S6)、第一分压电容(Cd1)、第二分压电容(Cd2)、隔离变压器(T)、初级绕组(T1)、次级绕组(T2)、钳位二极管(D7)、谐振电感(Lr)、飞跨电容(Cs)，第一主开关管(S1)的源极、第二主开关管(S2)的漏极相连于a点，这两个开关管构成高速开关上桥臂；所述第四主开关管(S4)的源极、第五主开关管(S5)的漏极相连于b点，这两个开关管构成高速开关下桥臂；第三主开关管(S3)的源极、第六主开关管(S6)的漏极相连于c点，这两个开关管构成低速开关桥臂；第二主开关管(S2)的源极、第四主开关管(S4)的漏极、第一分压电容(Cd1)的负极和第二分压电容(Cd2)的正极连于o点；第一分压电容(Cd1)和第二分压电容(Cd2)两端的电压分别为VDC/2；第一分压电容(Cd1)的正极与隔离变压器(T)的次级绕组(T2)的异名端、第一开关管(S1)的漏极相连；第二分压电容(Cd2)的负极与钳位二极管(D7)的正极、第五开关管(S5)的源极相连；钳位二极管(D7)的负极与变压器次级绕组(T2)的同名端相连；谐振电感(Lr)的一端与a点相连，另一端与隔离变压器(T)初级绕组(T1)的同名端相连；隔离变压器(T)的初级绕组(T1)的异名端与飞跨电容(Cs)的阳极相连；飞跨电容(Cs)的阴极与b点相连；隔离变压器(T)初级绕组(T1)的匝数与T2的匝数比为1/k；负载的一端与c点相连,另一端与o点相连。
2.根据权利要求1所述的一种变压器辅助型PWM三电平零电压软开关逆变器，其特征在于：
当负载电流为正时工作模式及切换时间间隔为：
当电路处于稳定状态，S2、S3、S5处于导通状态，S1、S2、S4处于关断状态；钳位二极管D7、D8、D9和开关管的反并联二极管处于关断状态；
t0时刻，关断S5；
S5关断后延迟DP1,导通S4；
S4导通后延迟DP2,关断S2；
S2关断后延迟DP3,导通S1；
S1导通后延迟DP4,关断S4；
S4关断后延迟DP5,导通S5；
S5导通后延迟DP6，关断S1；
S1关断后延迟DP7,导通S2；
当负载电流为负时工作模式及切换时间间隔为：
电路处于稳定状态，S1、S4、S6处于导通状态，S2、S3、S5处于关断状态；钳位二极管D7、D8、D9和开关管的反并联二极管处于关断状态；
t0时刻，关断S1；
S1关断后延迟DN1,导通S2；
S2导通后延迟DN2,关断S4；
S4关断后延迟DN3,导通S5；
S5导通后延迟DN4,关断S2；
S2关断后延迟DN5,导通S1；
S1导通后延迟DN6，关断S5；
S5关断后延迟DN7,导通S4；
以下参数均为输入量：VDC为直流母线电压；T3B为S1(S5)最短开通时间；Iboost为换流电流峰值中超过负载电流的部分；Coss为主开关管S1-S6并联吸收电容：Coss＝C1＝C2＝C3＝C4＝C5＝C6；以下参数均可根据输入量约束表达；k为变压器匝比；Lr为换流电感；Lm为激磁电感；ILm_0为S5(S1)换流前的激磁电流值，与每个开关周期中的负载电流值成正相关；
其中TA4为负载电流不同时，，之和所得的tA-t4的时间间隔；TA4_min为负载电流为0时，之和所得的tA-t4的时间间隔。
3.根据权利要求2所述的一种变压器辅助型PWM三电平零电压软开关逆变器，其特征在于：
当输出电流为正时各模式具体描述和间隔时间的计算过程为：
模式1(t<t0)：电路处于稳定状态，S2，S3,S5处于导通状态；负载电流ILoad通过S2，S3续流，激磁电流iLm通过S2，S5续流,其值为
模式2(t0-t1)：t0时刻，关断S5；图4为本模式等效电路；激磁电感Lm和换流电感Lr串联与电容C5，C4发生谐振；
S5两端电压和电流表达式为：
其中：
在t1时刻，b点电位谐振至VDC/2，本模式持续时间为：
模式3(t1-t2)：t1时刻，S5两端电压充电至VDC/2，D4零电压导通；激磁电感Lm和换流电感Lr串联两端电压为换流电流iLr和激磁电流iLm以相同的斜率减少；tA时刻，换流电流和激磁电流反向减少至零，变压器原边被钳位为kVDC，S4可在时间段t1-tA之间控制导通为ZVS导通；tA之后，换流电感两端的电压为激磁电感两端电压为kVDC；换流电流iLr和激磁电流iLm以不同的斜率正向增加；图5、图6分别为本模式t1-tA和tA-t2段等效电路；
t1-tA换流电流为：
S4的软开通时间为：
S5关断到S4导通时间间隔DP1为：
tA-t2谐振电流即换流电流中不包括激磁电流的部分(即参与S1换流的电流)增量为：
t2时刻，谐振电流的值增至最大值：
iR(t2)＝Iboost+iLoad\*公式(27)
其中：Iboost为谐振电流中超过负载电流的部分
联立，充电模式(TA2)的持续时间为：
S4导通到S2关断时间间隔DP2为：
模式4(t2-t3):t2时刻，主开关S2关断，谐振电流iR中超过负载电流的部分Iboost对电容C1放电C2充电，a点的电位开始谐振上升；图7为本模式等效电路；
S2两端电压和谐振电流iR表达式为：
其中：
t3时刻，a点电位上升至VDC；本模式持续时间为：
其中：
模式5(t3-t4):t3时刻，a点电位升至VDC,D1自然导通，S1符合ZVS换流条件；谐振电感电流iR线性下降，tB时刻，谐振电感电流iR降至负载电流iLoad；主开关管S1可在时间段t3-tB之间控制导通实现ZVS导通；图8为本模式等效电路；
由，得：主开关ZVS开通模式持续时间为：
S2关断到S1导通时间间隔DP3为：
本模式持续时间为：
S1导通到S4关断时间间隔DP4为：
模式6(t4-t6):在t4时刻，谐振电流iR降至0；激磁电流增至t5时...
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。