一种结构简单的辅助谐振极逆变电路

1.一种结构简单的辅助谐振极逆变电路，其特征在于：包括三相主逆变电路和三相辅助谐振换流电路；所述三相主逆变电路采用三相桥式电路结构，包括A相主逆变电路、B相主逆变电路和C相主逆变电路；所述三相辅助谐振换流电路包括A相辅助谐振换流电路、B相辅助谐振换流电路和C相辅助谐振换流电路；所述A相辅助谐振换流电路、A相主逆变电路、B相辅助谐振换流电路、B相主逆变电路、C相辅助谐振换流电路和C相主逆变电路依次并联连接，同时与直流电源并联连接；所述各相主逆变电路均包括第一主开关管、第二主开关管、第一主二极管和第二主二极管；所述第一主开关管的发射极连接第二主开关管的集电极，第一主开关管与第一主二极管反并联连接，第二主开关管与第二主二极管反并联连接；所述各相辅助谐振换流电路均包括第一辅助开关管、第二辅助开关管、第一谐振电容、第二谐振电容、第一辅助谐振电感、第二辅助谐振电感、第一辅助二极管和第二辅助二极管；所述第一谐振电容的负极连接第二谐振电容的正极，第一谐振电容的正极连接第一辅助开关管的集电极，第二谐振电容的负极连接第二辅助开关管的发射极，第一辅助开关管的发射极连接第一辅助谐振电感的一端，第一辅助谐振电感的另一端连接至第一谐振电容负极与第二谐振电容正极的连接点，第二辅助开关管的集电极连接第二辅助谐振电感的一端，第二辅助谐振电感的另一端连接至第一谐振电容负极与第二谐振电容正极的连接点；所述第一辅助二极管的阳极连接至第二辅助开关管的集电极与第二辅助谐振电感的连接点，第一辅助二极管的阴极连接第一辅助开关管的集电极；所述第二辅助二极管的阳极连接第二辅助开关管的发射极，第二辅助二极管的阴极连接至第一辅助开关管的发射极与第一辅助谐振电感的连接点；所述第一主开关管集电极、第一主二极管阴极、第一辅助开关管的集电极和第一辅助二极管的阴极、第一谐振电容的正极与直流电源的正极连接；所述第二主开关管发射极、第二主二极管阳极、第二辅助开关管的发射极和第二辅助二极管的阳极、第二谐振电容的负极与直流电源的负极连接；所述第一辅助谐振电感与第二辅助谐振电感的连接点、第一谐振电容负极与第二谐振电容正极的连接点、第一主开关管发射极与第二主开关管集电极的连接点依次连接，以第一主开关管发射极与第二主开关管集电极的连接点处的引出线为单相交流电输出端。 2.根据权利要求1所述的一种结构简单的辅助谐振极逆变电路，其特征在于：所述各相辅助谐振换流电路中的第一辅助开关管、第二辅助开关管和各相主逆变电路中的第一主开关管和第二主开关管，均采用全控开关器件。 3.根据权利要求2所述的一种结构简单的辅助谐振极逆变电路，其特征在于：所述全控开关器件为绝缘栅双极型晶体管、功率场效应晶体管或智能功率模块。 4.根据权利要求1所述的一种结构简单的辅助谐振极逆变电路，其特征在于：所述各相辅助谐振换流电路中的第一辅助二极管、第二辅助二极管和各相主逆变电路中的第一主二极管、第二主二极管均为快速恢复二极管或高频二极管。 5.根据权利要求1所述的一种结构简单的辅助谐振极逆变电路，其特征在于：所述各相主逆变电路和各相辅助谐振换流电路均包括十个工作模式，分别为：模式a：第一主开关管开通，负载电流经第一主开关管流向负载，电路处于直流电源供电状态；模式b：第一主开关管关断，同时第二辅助开关管开通，负载电流换流至第一谐振电容、第二谐振电容，同时第一谐振电容、第二谐振电容与第二辅助谐振电感开始谐振，第二谐振电容放电，第一谐振电容与第二辅助谐振电感充电；在第一谐振电容、第二谐振电容的缓冲作用下，第一主开关管实现零电压关断，在第二辅助谐振电感的缓冲作用下，第二辅助开关管实现零电流开通；模式c：当第二辅助谐振电感中的电流达到最大值时，第一谐振电容两端的电压上升至直流电源电压，第二谐振电容两端的电压下降至零，第二主二极管导通，负载电流立即换流至第二主二极管，第二辅助谐振电感中的电流在第二辅助谐振电感、第二辅助开关管和第二主二极管构成的回路中环流；在第二主二极管导通期间开通第二主开关管，则第二主开关管实现零电压零电流开通；模式d：第二辅助开关管关断，第一辅助二极管立即导通，第二辅助谐振电感中的能量通过第二主二极管和第一辅助二极管回馈给直流电源，第二辅助谐振电感中的电流线性减小；模式e：当第二辅助谐振电感中的电流线性下降到零，第一辅助二极管自然关断，负载电流通过第二主二极管续流；在第二主二极管导通期间关断第二主开关管，则第二主开关管实现零电压零电流关断；模式f：第一辅助开关管开通，由于第二主二极管导通，第一辅助谐振电感直接承受直流电源电压，第一辅助谐振电感中的电流从零开始线性上升，第二主二极管中的电流线性减小，负载电流由第二主二极管向第一辅助谐振电感换流；由于第一辅助谐振电感的缓冲作用，第一辅助开关管实现零电流开通；模式g：当第一辅助谐振电感中的电流线性上升到负载电流时，负载电流完全换流至第一辅助谐振电感，第二主二极管中的电流线性下降至零自然关断，第一谐振电容、第二谐振电容与第一辅助谐振电感开始谐振，第一辅助谐振电容放电，第二辅助谐振电容和第一辅助谐振电感充电；模式h：当第一辅助谐振电感中的电流达到最大值时，第一谐振电容两端的电压下降至零，第二谐振电容两端的电压上升至直流电源电压，第一主二极管导通，第一辅助谐振电感中的谐振电流在第一辅助谐振电感、第一主二极管和第一辅助开关管构成的回路中环流；在第一主二极管导通期间开通第一主开关管，则第一主开关管为零电压零电流开通；模式i：第一辅助开关管关断，第二辅助二极管立即导通，第一辅助谐振电感通过第二辅助二极管向直流电源和负载释放能量，第一辅助谐振电感中的电流线性减小；模式j：当第一辅助谐振电感中的电流线性减小到负载电流时，第一主二极管中的电流线性减小到零自然关断，第一辅助谐振电感中的电流继续减小，第一主开关管中的电流从零开始线性上升，负载电流从第一辅助谐振电感向第一主开关管换流；当第一辅助谐振电感中的电流线性减小到零时，第二辅助二极管自然关断，负载电流完全换流至第一主开关管，回路工作模式回到模式a。 6.根据权利要求1所述的一种结构简单的辅助谐振极逆变电路，其特征在于：所述各相辅助谐振换流电路在工作状态第一辅助开关管的集电极与发射极之间存在第一辅助开关管寄生电容，第二辅助开关管的集电极与发射极之间存在第二辅助开关管寄生电容，在这两个寄生电容的影响下，各相主逆变电路和辅助谐振换流电路还会产生两个附加的工作模式，分别为：模式c′：模式c′发生在模式c和模式d之间，在第二辅助开关管关断瞬间，第二辅助谐振电感与第二辅助开关管寄生电容开始谐振，第二辅助开关管寄生电容充电；由于第二辅助开关管寄生电容的缓冲作用，第二辅助开关管实现零电压关断；当第二辅助开关管寄生电容两端的电压上升到直流电源电压时，第一辅助二极管导通，电路进入模式d；模式h′：模式h′发生在模式h和模式i之间，在第一辅助开关管关断瞬间，第一辅助谐振电感与第一辅助开关管寄生电容开始谐振，第一辅助开关管寄生电容充电；由于第一辅助开关管寄生电容的缓冲作用，第一辅助开关管实现零电压关断；当第一辅助开关管寄生电容两端的电压上升到直流电源电压时，第二辅助二极管导通，电路进入模式j。 7.根据权利要求1所述的一种结构简单的辅助谐振极逆变电路，其特征在于：所述结构简单的辅助谐振极逆变电路各相的调制策略为：在第一主开关管的关断时刻开通第二辅助开关管，第二主开关管的开通时刻比第一主开关管的关断时刻或第二辅助开关管的开通时刻延迟δ t1 时间，第二辅助开关管的关断时刻比第二主开关管的开通时刻延迟δ t2 时间；在第二主开关管的关断时刻开通第一辅助开关管，第一主开关管的开通时刻比第二主开关管的关断时刻或第一辅助开关管的开通时刻延迟δ t1 时间，第一辅助开关管的关断时刻比第一主开关管的开通时刻延迟δ t2 时间；各主开关管按照正弦脉宽调制、相位差为180°互补开通方式工作；所述延迟时间δ t1 、δ t2 满足以下条件： δ t2 为一固定时间段；其中，E为直流电源电压值；C为第一谐振电容或第二谐振电容的电容值；L为第一辅助谐振电感或第二辅助谐振电感的电感值；t dead 为硬开关逆变器上下桥臂开关管的开关死区时间；i amax 为A相的输出负载电流峰值。