極諧振軟開關過渡三相pwm逆變器研究新進展

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1、極諧振軟開關過渡三相PWM逆變器研究新進展

2、第1圖1ARCPI電路的基本結構及主要波形　　在文獻7中對ARCPI電路的演變過程、工作過程及設計進行了詳細的分析和說明，并對該電路進行了仿真，給出了把輔助換相電路同時應用到整流和逆變的AC/DC/AC的三相電機驅動原理電路，還在諧波、損耗、效率及性能方面和ACRDCLI電路進行了詳細的比較，表明在大功率電機驅動時，ARCPI電路具有相當大的吸引力?！　≡谖墨I8中指出，為了補償諧振電路的能量損耗，在諧振開始的時候，必須有一定的電流Iboost流過某一橋臂上將要斷開的主開關，而Iboost的大小要受到該開關的關斷時間控制，在一些大功率

3、的應用場合，由于IGBT、BJT和GTO等器件的開關延遲，使得Iboost的控制變得異常困難，從而有可能使橋臂上另一開關非零電壓開通，另外，準確檢測電路的電流也給控制帶來了復雜化。為此，該文獻提出了一種改進的電路如圖2所示?！　≡撾娐返淖畲筇攸c就是如果系數(shù)a選擇適當，不需要Iboost就可以使UO從0諧振到E，從而為主開關創(chuàng)造零電壓開關條件，使該電路諧振可靠、控制簡單。　　ARCPI基本電路具有如下的一些優(yōu)點：可以實現(xiàn)P控制，所有的開關均為軟過渡，不增加主開關器件的電流和電壓額定值，另外由于輔助開關不參與負載功率的傳送，所以相對于主開關來說，其功率額定值要小的多等等。但是從實

4、用的角度來看，還存在著一些缺點：開關數(shù)量太多，三相逆變器需要六個輔助開關；輔助開關電流的過零檢測比較困難；輔助開關在每個開關周期內的導通時間是變化的〖2〗；這些都使得電路的控制變得很復雜，雖然文獻8中的電路解決了一點問題，但該電路更適合于直流電源為電池的逆變電路，這是因為用電容很難實現(xiàn)較為準確的直流電壓分配。2．2輔助諧振轉換極逆變器的改進拓撲結構　　在文獻9和文獻10中提出了輔助諧振轉換極逆變器的改進電路被認為是一種較為理想的逆變器拓撲結構。下面是該改進電路與三相電機的兩種典型的接法結構。　　相對于基本的ARCPI電路來說，文獻9和文獻10中電路的最大特點就是把諧振電路放在

5、了兩相的輸出之間，代替了原來的要使用直流環(huán)節(jié)中性點的結構，這樣也就省掉了附加的笨重電容。同時開關的數(shù)量也大大減少?！　榱烁唵蔚卣f明這種電路的工作過程，畫出它們共同的單相電路拓撲結構圖3(c)及換相原理波形如圖4所示。假設電路的初始工作狀態(tài)為開關S2和S3導通，S1和S4關斷，負載電流為正且通過續(xù)流二極管D2和D3。當電路需要換相時，開通輔助開關Sr2，這樣輔助電流通路S2，Lr2，Sr2，Dr1，Lr1，S3導通，電感Lr2，Lr1中的電流將直線上升，開關S2和S3上的電流慢慢下降，當諧振電感上的電流等于負載電流的時候，S2和S3上的電流等于零，我們就可以在零電流條件下關

6、斷S2和S3，當S2和S3關斷之后，諧振電感Lr1和500)this.style.ouseg(this)">圖2ARCPI基本電路的改進Lr2及每個主開關上的寄生電容之間就形成了一個諧振回路，當開關S1和S3中間的電壓由于諧振而高于電源電壓US時，S1兩端的電壓就被其反向并聯(lián)二極管D1鉗位到零，從而為S1的切換提供了一個零電壓條件，對于開關S4來說是一樣的可以在零電壓條件下切換?！　∥墨I9和文獻10給出了這兩種電路的較為詳細的分析及各個器件理論上的工作波形。該文獻中，還對這兩種電路進行了仿真分析，并在負載為1kZCT－P）3.1零電壓過渡脈寬調制（ZVT－P）逆變器電路　　在

7、文獻14和文獻15中，VPEC李澤元教授明確500)this.style.ouseg(this)">圖6ZVT－P逆變器電路提出了諧振過渡概念，在該文獻中介紹的ZVT－P逆變電路實際上也是文獻6和文獻7中介紹的輔助諧振轉換極逆變器ARCPI的另一種改進電路，如圖6所示。　　在傳統(tǒng)的P逆變器拓撲結構中，增加一個用作輔助換相的小功率級的二極管橋，圖中的Sr僅僅是一個諧振輔助開關。當主功率開關需要零電壓/零電流過渡換相的時候，輔助開關Sr導通，同時二極管Dfb把多余的電感能量反饋回直流側。所有的二極管均在零電流條件下導通或關斷(ZCS)，而主功率開關的過渡過程工作在零電壓條件下(Z

8、VS)。該電路的工作過程和前面文獻中的ARCPI基本電路極為相似，詳細描述請參閱文獻14、15和文獻2。ZVT－P這種電路可以工作在期望很高的開關頻率下，另外,除了主功率開關過渡的瞬間，這種電路的工作過程和傳統(tǒng)意義上的P電路完全類似?！　∥墨I2和文獻12中指出，雖然該電路具有只用一個輔助開關、可以實現(xiàn)真正的P控制和多余能量可反饋回電壓源等優(yōu)點。但從這種電路的工作過程來看，還存在著以下兩個缺點：　　（1）在每相橋臂過渡時，三相必須一起諧振，缺乏單相橋臂操作的靈活性?！　。?）諧振電流的過零時間必須精確控制