多电平逆变器有源软开关技术的研究

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1、多电平逆变器有源软开关技术的研究

2、第12）电容箝位式(FlyingCapacitors)；3）具有独立直流电源的级联式逆变器(CascadedInvertersouseg(this)">图1模块化箝位型直流环节三电平软开关逆变器500)this.style.ouseg(this)">图2模块化箝位型直流环节三电平软开关变换模块的控制逻辑框图谐振电感。谐振电容、谐振电感和辅助开关组成了直流环节的软开关变换模块。Cr1=Cr2、Lr1=Lr2，所以两个准谐振槽路在直流环节上组成了一个镜像对称的模块，如图中虚线部分所示。在开关切换期间，箝位开关S1′和S2′处于关断状态，把逆变器的母线

3、电压从直流环节中释放出来，以使P点和M点的电压通过谐振降到零，为软开关的实现提供条件。此时，三电平逆变器的主开关器件在零电压条件下可实现软开关操作。当开关完成切换后，通过开通箝位开关S1′和S2′，结束谐振过程，把直流环节的电压加到母线的正极和负极之间。因为上部谐振槽路和下部谐振槽路是镜像对称的，所以它们的工作原理是相同的。但是，在实际的系统中，上部谐振槽路的变换电流Io1和下部谐振槽路变换电流Io2由于中点电流IN的作用而可能不相等，所以逆变器的正极母线电压和负极母线电压谐振到中点电压所需要的时间可能不相等，这样会影响零电压的开关条件。为了保证实现零电压的条件，需要用同步逻辑来同步

4、上部谐振槽路和下部谐振槽路。为了以适当的次序触发上部谐振槽路和下部谐振槽路的谐振，定义触发上部谐振槽路和触发下部谐振槽路之间的延迟时间为td，它正比于中点电流IN，td==。中点电流的方向决定哪个谐振槽路的谐振过程被延迟触发，如图1所示，如果中点电流是正极性，即IN>0，上部谐振槽路的谐振过程被延迟td后再触发，否则，下部谐振槽路的谐振过程将被延迟td后触发。图2是谐振槽路的简化控制逻辑框图，软开关变换模块从逆变器的控制器接受P模式。当P模式有变化时，检测电路将产生一个信号来触发零电压变换过程。同步电路用来保证上部谐振槽路和下部谐振槽路同时达到零电压。一旦零电压条件建立了，主开

5、关则可以在零电压下开关，P重新安排模块紧接着发出新的P模式到门极电路。该电路的优点是：1）模块化设计。辅助变换电路中所用的元器件较少。2）主开关器件所承受的电压和电流应力和硬开关逆变器所承受的电压和电流应力相等。3）逆变器的主开关器件和辅助电路的箝位开关是零电压开通；辅助电路中的辅助开关是零电流关断。该电路的缺点是：由于中点电流的影响，逆变器的正极母线电压和负极母线电压谐振到中点电压所需要的时间可能不相等，需要外加控制逻辑来使两者同步，增加了电路的复杂性，降低了电路的可靠性。2.2二极管箝位型多电平逆变器的辅助谐振变换极软开关拓扑在高压大功率应用场合，提出了各种各样的软开关拓扑，其中

6、，辅助谐振变换极电路(auxiliaryresonantmutatedpoleinverter)是较为成功的一种。近年来的文献表明把辅助谐振变换极的拓扑扩展到二极管箝位多电平逆变器中去，理论上是可行的，图3、图4概括了已经提出的三电平逆变器的辅助谐振变换极软开关拓扑[6][7][8][9][10]。文献[8]提出了图3所示的电路，该电路的辅助谐振变换电路由辅助开关Saux1和Saux2、谐振电感Laux、关断吸收电容C1、C2和C3组成。辅助开关Saux1帮助主开关Sa1和Sa1′在软开关条件下完成变换，辅助开关Saux2帮助主开关Sa2和Sa2′在软开关条件下完成变换。C1作为开关

7、Sa1的关断吸收电容，C2作为开关Sa2′的关断吸收电容，C3作为内部开关管Sa2和Sa1′和箝位二极管Da和Da′的关断吸收电容。该电路的优点是：1）所需附加元器件的数量最少；2）可实现主开关管的零电压开关和辅助开关管的零电流开关。该电路的缺点是：多电平逆变器有源软开关技术的研究500)this.style.ouseg(this)">图4辅助谐振变换极三电平逆变器[9]500)this.style.ouseg(this)">图3辅助谐振变换极三电平逆变器[8]500)this.style.ouseg(this)">图5辅助谐振变换极三电平逆变器[10]1）辅助开关所承受的阻断电压是

8、0.75Udc，阻断电压的数值较高。2）流过吸收电容C3的电流有效值是流过吸收电容C1和C2的电流有效值的1.4倍。3）内部开关管Sa2和Sa1′和箝位二极管Da和Da′在关断时，其能量是间接地被电容C3吸收，这样会造成较大的杂散电感，将导致软变换期间的寄生震荡。为了克服图3电路存在的缺点，文献[9]和文献[10]分别提出了图4和图5所示的电路。图4所示电路的辅助谐振变换电路由辅助开关Saux1和Saux2、谐振电感Laux1和Laux2、关断吸收电容C1