高效率三相谐振极逆变器

为优化三相逆变器的性能,提出了一种高效率三相谐振极逆变器.在各相桥臂上增设的辅助谐振电路参与逆变器的换流过程时,桥臂上的各主开关并联的谐振电容的电压能周期性形成零状态,使主开关能完成零电压软切换,而且辅助谐振电路中的各开关器件也能完成零电流软开通和零电压软关断.开关器件实现软切换能降低开关损耗,从而使逆变器实现高效率运行.文中分析了电路的工作流程.3kW样机上的实验结果表明主开关和辅助开关都处于软切换.因此,该拓扑结构对于研发高性能三相逆变器具有借鉴价值.     

具有软开关功能的三相谐振直流环节逆变器

为实现三相逆变器节能运行,提出一种具有软开关功能的三相谐振直流环节逆变器.直流侧的辅助谐振电路将参与换流过程,使直流环节电压在桥臂上的主开关动作之前变化到零,主开关能完成零电压软切换动作,通过降低开关损耗来实现逆变器节能运行.分析了1个开关周期内的电路工作流程.实验结果显示开关器件动作时处于软切换.因此,该辅助谐振电路结构对于研发节能型三相逆变器具有参考价值.     

节能型单相全桥谐振极逆变器

单相全桥逆变器处于硬开关状态时,随着开关频率的增大,开关损耗明显增大,影响逆变器效率的提高.为解决这一问题,提出了一种节能型单相全桥谐振极逆变器,在逆变器处于死区状态时,将要开通的主开关并联的谐振电容的电压能减小至零,主开关动作时能完成零电压软切换,双向辅助开关动作时能完成零电流软切换.讨论了电路的工作流程,实验结果表明主开关和辅助开关完成了软切换动作.该单相全桥软开关逆变器可以向高开关频率的场合推广应用.     

单相全桥三电平节能逆变器

随着开关频率的提高,单相全桥逆变器处于硬开关切换时的开关损耗也会明显增大,将导致逆变器处于低效率运行.为解决这一问题,提出了一种单相全桥三电平节能逆变器.通过设置辅助换流电路,利用谐振使主开关并联的电容的电压下降到零,主开关可实现零电压切换,而且在换流过程中,两组双向辅助开关可分别实现零电压切换和零电流切换.分析了电路的工作状态,实验结果表明主开关和辅助开关都能实现软切换.因此该单相全桥三电平逆变器可实现高效率运行.     

新型三相低能耗谐振直流环节逆变器

为实现三相逆变器的高效率运行,提出了一种新型三相低能耗谐振直流环节逆变器,利用设置在逆变器直流环节的辅助谐振电路使直流母线电压在每个开关周期都形成零状态时,主开关能实现零电压软开通动作和零电流软关断动作,完成了无损耗切换.说明了一个开关周期内的电路工作状态,在2.5 kW三相样机上的实验结果表明开关器件完成了软切换.因此,该新型拓扑结构对于改善逆变器运行效率具有重要意义.     

节能型谐振直流环节逆变器

为改善逆变器的运行效率,提出了一种节能型三相谐振直流环节软开关逆变电路,在直流环节增设了辅助电路.当主开关需要切换时,提前使辅助电路进入谐振状态,将直流环节电压变化到零,保证主开关完成零电压软切换,并且辅助开关也能完成软切换.通过控制辅助开关切换的间隔时间来调节直流环节电压保持为零的时间,使逆变器能根据需要来调整脉宽调制策略.详细说明了电路的工作过程.实验结果表明逆变器主开关和辅助开关能完成软切换.因此,该拓扑结构对于研发高性能谐振直流环节逆变器具有借鉴意义.     

电流型零电压开关节能整流器

为解决电流型脉冲宽度调制（Pulse Width Modulation,PWM）整流器在高开关频率下硬切换时的开关损耗问题,提出了一种电流型零电压开关节能整流器,其辅助谐振电路位于直流环节,且与直流母线并联,只有1个辅助开关.在换流过程中,主开关能实现零电压切换,辅助开关能实现零电流切换,而且当整流器采用多电平PWM控制策略时,辅助电路在每个开关周期只需工作1次.分析了谐振换流过程,仿真结果表明特征仿真波形符合理论分析,开关器件切换时处于软开关状态,整流器能平稳运行.该电流型零电压开关节能整流器可以在高开关频率和大功率的应用场合实现高效率运行.     

具有低能耗辅助电路的并联谐振直流环节逆变器

为提高逆变器的转换效率,提出了一种具有低能耗辅助谐振电路的并联谐振直流环节逆变器.在传统硬开关逆变器的直流环节添加辅助谐振电路,使直流母线电压周期性地归零,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关断和零电流开通.此外,其辅助谐振电路只有一个辅助开关器件,控制简单;辅助开关和谐振元件都位于直流母线的并联支路上,有利于降低辅助谐振电路的能耗.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和软开关的实现条件.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.     

中小功率单相全桥节能型谐振极逆变器

中小功率单相全桥逆变器常以金属氧化物半导体场效应晶体管（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor,MOSFET）作为开关器件,为实现逆变器在高开关频率下的节能运行,本文提出了一种单相全桥节能型谐振极逆变器拓扑结构,其桥臂上分别并联相同的辅助谐振电路.桥臂上的主开关开通前,其并联的谐振电容的电压能周期性变为零,使主开关完成零电压软开通,可消除MOSFET的容性开通损耗,有利于逆变器的节能运行.本文分析了电路的工作模态,实验结果表明主开关器件处于零电压软切换.因此,该拓扑结构对于研发高性能的中小功率单相全桥逆变器具有参考价值.     

辅助电路与负载并联的新型单相全桥软开关逆变器

为优化单相全桥逆变器的效率,提出了一种新型单相全桥软开关逆变器,其输出端设置了1组与负载并联的辅助电路.在辅助电路处于工作状态时,逆变器桥臂上的主开关能完成零电压软开通和零电流软关断,使该逆变器能通用于中小功率领域和大功率领域.分析了1个开关周期内的逆变器工作流程.在3kW样机上的实验结果表明开关器件实现了软切换,样机在额定功率下的效率达到99.1%.因此,该拓扑结构对于优化单相全桥逆变器的性能具有重要意义.     

节能型单相全桥零电流开关谐振极逆变器

为改善以绝缘栅双极型晶体管（Insulated Gate Bipolar Transistor,IGBT）作为开关器件的单相全桥逆变器的效率,提出了一种节能型单相全桥零电流开关谐振极逆变器,在每个桥臂上分别并联1组辅助电路.在工作过程中,主开关和辅助开关都能完成零电流软切换,可消除IGBT拖尾电流造成的关断损耗.分析了电路工作过程,在2kW样机上的实验结果表明开关器件实现了零电流软切换.因此,该拓扑结构可实现以IGBT作为开关器件的单相全桥逆变器的节能运行.     

无源器件辅助换流的单相全桥软开关逆变器

为提高单相全桥逆变器的转换效率,提出了一种无源器件辅助换流的单相全桥软开关逆变器拓扑结构,通过在逆变器桥臂上增加辅助谐振电路,实现了开关器件的软开关动作.辅助谐振电路中无辅助开关器件,只含有电感、电容和二极管等少量无源器件,这有利于降低辅助电路的成本,而且不会使逆变器的控制策略复杂化.此外,在逆变器处于死区状态时,负载电流能通过辅助谐振电路续流,可以改善逆变器输出电流波形的畸变率,减小了死区的不利影响.文中详细分析了电路的工作过程,在功率为4kW的单相实验样机上进行了实验验证,获得的实验结果表明在轻载和满载时逆变器的开关器件都能实现软开关,逆变器输出电流波形的畸变率都得到了改善.因此,该无源器件辅助换流的单相全桥软开关拓扑结构对于提高逆变器的性能具有重要意义.     

The three-phase resonant DC link inverter with soft-switching function

ABSTRACT

In order to realise the energy-saving operation of the three-phase inverter, a three-phase resonant DC link inverter with soft-switching function is proposed. The auxiliary resonant circuit on the DC side participates in the commutation process, so that the DC link voltage can change to zero before the main switch on the bridge arm is switched. Therefore, the main switch can complete the zero-voltage soft-switching and realise the energy-saving operation of the inverter by reducing the switching power loss. The circuit workflow and parameter design rules in each switching period are analysed. As indicated from the experimental results, the switching device is in the soft-switching state when it is switched, and when the output power reaches the rated value of 2.5 kW, the efficiency of the prototype is 98.4%, which is higher than that of the same type of soft-switching inverters. Thus, the auxiliary resonant circuit structure has reference value for the research and development of energy-saving three-phase inverters.     

具有低能耗辅助电路的三相谐振极逆变器

为优化三相逆变器的效率,提出了一种具有低能耗辅助电路的三相谐振极逆变器,其各相桥臂上分别设置了辅助电路.在辅助电路工作时,主开关可实现零电压软切换,辅助开关可实现零电流软切换,使开关损耗明显降低.此外,在辅助电路的谐振状态结束之后,谐振电感中的剩余电能将只通过1个二极管回馈给储能电容,降低了电能回馈时的辅助电路损耗,有...     

变压器辅助换流的三相节能型谐振极逆变器

在谐振极软开关逆变器辅助电路的换流过程中,为避免剩磁通的累积导致变压器铁心饱和,提出了一种变压器辅助换流的三相节能型谐振极逆变器的拓扑结构,在二极管反向阻断的作用下,变压器的磁化电流无法形成稳态环流,从而使变压器中的能量全部向负载转移,磁化电流最终变化到零,实现了变压器的去磁复位.此外,逆变器的主开关和辅助开关可以分别完成零电压软切换和零电流软切换.分析了电路的换流过程.实验结果表明逆变器的开关器件完成了软切换,变压器磁化电流能减小到零.该拓扑结构对于研发高性能谐振极逆变器具有一定的参考价值.