新型高效率并联谐振直流环节软开关逆变器

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1、2013年5月电工技术学报Vol.28No.5第28卷第5期TRANSACTIONSOFCHINAELECTROTECHNICALSOCIETYMay2013新型高效率并联谐振直流环节软开关逆变器11112王强王天施孙海军刘晓琴侯利民（1.辽宁石油化工大学信息与控制工程学院抚顺1130012.辽宁工程技术大学电气与控制工程学院葫芦岛125105）摘要为降低传统硬开关逆变器的开关损耗，提出了一种新型高效率并联谐振直流环节软开关逆变器。通过在传统硬开关逆变器的直流环节添加辅助谐振单元，使直流母线电压周期性地归零，

2、可以实现逆变桥主开关器件的零电压开关，而且辅助开关器件也可以实现零电压开关和零电流开关。此外，辅助谐振单元中的器件都位于直流母线的并联支路上，有利于降低辅助谐振单元的损耗，从而实现逆变器效率的明显改善。对其工作原理进行分析，给出不同工作模式下的等效电路图，软开关的实现条件和控制策略。制作一个5kW的实验样机，通过实验结果验证该软开关逆变器的有效性。关键词：软开关直流环节并联谐振逆变器中图分类号：TM464NovelHighEfficiencyParallelResonantDCLinkSoft-Switchi

3、ngInverter11112WangQiangWangTianshiSunHaijunLiuXiaoqinHouLimin（1.LiaoningShihuaUniversityFushun113001China2.LiaoningTechnicalUniversityHuludao125105China）AbstractAnovelhighefficiencyparallelresonantDClinksoft-switchinginverterisproposedtoreduceswitchingloss

4、intheconventionalhard-switchinginverterinthispaper.AuxiliaryresonantunitwasaddedtoDClinkofconventionalinvertertomakeDC-busvoltagedecreasetozeroperiodically,whichrealizeszero-voltageoperationofallswitchingdevicesininverter.Switchingdevicesintheauxiliaryreson

5、antunitconalsobeoperatedunderzero-voltageswitchingandzero-currentswitching.Inaddition,devicesintheauxiliaryresonantunitareinparallelwithDC-bustoreducelossofauxiliaryresonantunit.Therefore,efficiencycanbeimprovedobviously.Theoperationprinciplewasanalyzed.The

6、equivalentcircuitsatdifferentoperationmodes,conditionsforrealizationofsoft-switching,andcontrolstrategyarepresented.A5kWlaboratoryprototypeisbuilt.Experimentalresultsareproposedtoconfirmvalidityofsoft-switchinginverterpresented.Keywords：Soft-switching,DC-li

7、nk,parallelresonant,inverter小功率器件开关损耗，在高开关频率及高效率要求1引言的应用场合更具有优势。为了得到高效、高性能和功率器件的开关损耗会随着开关频率的提高显高功率密度的逆变器，谐振直流环节逆变器以其结著增加，传统的硬开关逆变器在更高开关频率下越构简单、控制方便而受到研究者的关注。从早期的[1]来越难以保持较高的效率，而软开关逆变器可以减谐振直流环节逆变器、有源钳位谐振直流环节逆[2,3]变器，发展到各种并联谐振直流环节软开关逆变[4-13]国家自然科学基金资助项目(51207

8、069)。器。并联谐振直流环节逆变器具有各元件电压收稿日期2011-09-06改稿日期2012-01-05应力低，各开关元件均工作于软开关状态下，电路220电工技术学报2013年5月具有良好的脉宽调制（PulseWidthModulation,在直流母线零电压凹槽期间关断或导通，功率器件PWM）应用能力等优点，是目前谐振直流环节逆变开关时无电压和电流的重叠，从而降低了开关损耗。器拓扑研究发展的主流。