引言
     將軟開(kāi)關(guān)技術(shù)應(yīng)用在電力電子技術(shù)中，對(duì)于電機(jī)驅(qū)動(dòng) 來(lái)說(shuō)，不僅改善逆變器的效率和性能，更能提高功率密度， 降低電磁干擾。近些年，研究人員提出了多種諧振直流環(huán)節(jié) 逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。但這些拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)仍存在很多不足，文獻(xiàn) 提出的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，在直流母線之間串聯(lián)了2個(gè)大電容，形成 電源中點(diǎn)，使逆變器在高開(kāi)關(guān)頻率工作時(shí)中性點(diǎn)電位變化， 不利于實(shí)現(xiàn)軟開(kāi)關(guān)； 文獻(xiàn)[3]提出的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，解決了中性 點(diǎn)電位的平衡問(wèn)題，但是輔助電路中的開(kāi)關(guān)器件不能實(shí)現(xiàn)軟 關(guān)斷，增加了開(kāi)關(guān)損耗；文獻(xiàn)[4-5]提出的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，輔助 諧振電路里有3個(gè)輔助開(kāi)關(guān)，控制相對(duì)復(fù)雜，而且硬件成本 高；文獻(xiàn)[6]提出的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，直流母線間的電壓恢復(fù)到直 流電源電壓值的兩倍，使開(kāi)關(guān)器件和二極管承受更高的電壓 應(yīng)力。本文提出了一種串并聯(lián)諧振軟開(kāi)關(guān)逆變器輔助電路結(jié) 構(gòu)的基礎(chǔ)上，對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)，減少了開(kāi)關(guān)器件，節(jié)省了損 耗。本文提出的新型并聯(lián)諧振直流環(huán)節(jié)逆變器，具有以下特 點(diǎn): (1) 只有2個(gè)輔助開(kāi)關(guān)器件，使其小型化、輕量化、節(jié)約

圖1 串并聯(lián)諧振軟開(kāi)關(guān)三相逆變器主電路  

圖2  改進(jìn)后的串并聯(lián)諧振軟開(kāi)關(guān)三相逆變器主電路
化和控制簡(jiǎn)單化。(2) 電感不用被預(yù)充電流。(3) 輔助開(kāi)關(guān)都
可以實(shí)現(xiàn)零電流或零電壓開(kāi)關(guān)。(4)沒(méi)有串聯(lián)分壓電容，無(wú) 中性點(diǎn)電位的變化問(wèn)題。(5)不使用橋臂短路的控制方法完 成零電壓切換。在直流母線零電壓凹槽內(nèi)，主開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)零電 壓開(kāi)關(guān)，安全可靠。

1 電路結(jié)構(gòu)及工作原理
已提出的電路結(jié)構(gòu)如圖1所示。改進(jìn)后的電路結(jié)構(gòu)如圖2所示。逆變器電路逆變器的等效電路如圖3所示。
1.1   電路結(jié)構(gòu) 在提出電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)之前先作如下假設(shè)。 (1)電路中的所有元器件均是理想的。 (2)諧振電感遠(yuǎn)小于負(fù)載電感。帶有三相感性負(fù)載的逆變器從直流母線側(cè)來(lái)看可等效為一恒定的I0電流源。 (3)直流電源電壓為一理想電壓源E。 (4)每個(gè)橋臂開(kāi)關(guān)管兩端并聯(lián)的電容Cs可等效為一個(gè)直接連在直流母線上的電容Cr=3Cs。D1-D6完全相同，等效為

圖3 逆變器的等效電路  

圖4 電路的特征工作波形
1.2  工作原理
本電路在一個(gè)開(kāi)關(guān)周期內(nèi)可以分為6個(gè)工作模式。電路的特征波形如圖4所示，各個(gè)工作模式如
圖5所示。

圖5  各工作模式的等效電路
模式1(0-t1) 初始狀態(tài)，S1導(dǎo)通，電源通過(guò)S1向負(fù)載供 電，同時(shí)通過(guò)VD3和S1，在Lr內(nèi)有穩(wěn)定的電流-Ia流過(guò)。電路工 作在穩(wěn)態(tài)。
模式2(t1-t2) 在t1時(shí)刻，關(guān)斷S1，由于Cr上的電壓為E，S1 為零電壓關(guān)斷。Lr和Cr諧振，Cr放電，Lr放電，Cr不僅放電 而且給負(fù)載提供電流。電壓不斷減小，直到t2時(shí)刻Cr電壓為 零。Lr電流減小到-Ib，本模式結(jié)束。電感Lr和電容Cr的表達(dá)式

模式3(t2- t3) 在t2時(shí)刻，直流母線的電壓為零，VD2和VDs零電壓導(dǎo)通。負(fù)載電流通過(guò)VDs續(xù)流。通過(guò)VD2和VD3，向電源回饋能量。 L r 電流繼續(xù)減小， 直到t 3 時(shí)刻,L r 電流為零，本模式結(jié)束。電感Lr的表達(dá)式

模式4 (t 3 - t 4 ) t 3 時(shí)刻， 給S 2 驅(qū)動(dòng)信號(hào)，由于Lr的作用，Lr為零電流開(kāi)通。 Lr和Cr1諧振，Lr和Cr1被充電，開(kāi)通S2給 Lr足夠的能量
使Cr的電壓恢復(fù)到E，在t4 時(shí)刻，當(dāng)Cr1上電壓達(dá)到Ua后關(guān)斷S2。Lr 電流為Ic，本模式結(jié)束。

模式5(t4-t5) 在t4時(shí)刻，關(guān)斷S2后Cr的電壓仍為零，S2為 零電壓關(guān)斷。在直流母線電壓 為零的這段時(shí)間內(nèi)，逆變器上 的主開(kāi)關(guān)可以完成一次零電壓 的開(kāi)通。Lr、Cr 、Cr1諧振，被 充電， Cr  、 Cr1電壓和增加到 E ， L r 的 電 流 最 大 ， 然 后 L r 的 電流開(kāi)始減小，Cr電壓繼續(xù)增 加，Cr1電壓繼續(xù)增加，當(dāng)t5時(shí) 刻 ， Cr 1 電 壓 變 為 U b ， C r 電 壓 變?yōu)镋，直流母線的電壓變?yōu)?E，Lr的電流為Id，VD1導(dǎo)通，
Cr電壓不再變化。本模式結(jié)束。

模式6(t5-t6) t5時(shí)刻，Lr、Cr1繼續(xù)諧振，Lr電流減為0，然后反向增大，Cr1電壓增大到最大，本模式結(jié)束。模式7(t6-t7) 在t6時(shí)刻，導(dǎo)通S1，由于直流母線的電壓 變?yōu)镋，S1零電壓導(dǎo)通，Cr1電壓減為零，Lr電流增加到反向 最大，同時(shí)VD3導(dǎo)通，Lr電流不再變化。t7時(shí)刻，Lr電流變 為-Ia，本模式結(jié)束。

2 仿真結(jié)果

圖6  Ucr1、iLr、Cr1的電壓及電流

圖7 開(kāi)關(guān)S2的電壓    

圖8  開(kāi)關(guān)S1的電壓

電源電壓。因此每一個(gè)周期內(nèi)，在直流母線電壓降為零的時(shí)刻，開(kāi)通逆變器橋臂上主開(kāi)關(guān)都可以實(shí)現(xiàn)零電壓開(kāi)關(guān)。直流 母線零電壓凹槽形成，直流母線的電壓降為零，為逆變器的 主開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)提供條件，驗(yàn)證了逆變器工作原理的正確性。直 流母線、Lr、Cr1和S1的電壓電流波形如圖6、圖7、圖8所示。
3 結(jié)論
與已提出的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相比，存在以下優(yōu)點(diǎn)：(1)輔助電 路開(kāi)關(guān)器件少，減少一個(gè)開(kāi)關(guān)器件和續(xù)流管，損耗相應(yīng)減 少。(2)逆變器橋臂上的所有開(kāi)關(guān)器件實(shí)現(xiàn)零電壓開(kāi)通與關(guān) 斷周期工作模式減少，變得簡(jiǎn)單。(3)直流母線零電壓凹槽 形成的時(shí)間不受負(fù)載電流的影響。(4)實(shí)現(xiàn)續(xù)流管零電流關(guān) 斷。針對(duì)不同的控制策略、不同的諧振參數(shù)對(duì)負(fù)載輸出波形 的影響程度，將做進(jìn)一步的研究。
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