基于多電平逆變器的有源軟開關技術研究分析

1)使雜散電感減少到最小，大大減小了發生寄生震蕩的幾率。

2)可實現主開關管的零電壓開關和輔助開關管的零電流開關。

3)在低速和高轉矩操作時，提高了靜態電壓的平衡和開關器件之間的損耗平衡。 該電路的缺點是：增加了兩個有源箝位開關管，采用了兩個諧振電感，使電路中元器件的數量增多，增加了電路的復雜性，降低了電路的可靠性。

在實際應用當中，上述三種電路還存在著以下問題：

1)中點穩定性問題。由于三電平輔助諧振變換極軟開關拓撲的直流環節有四個電容，這樣就存在兩個中點(1和2)。ARCP變換期間，兩個中點的充電平衡由輔助電流iaux1和iaux2的方向、大小和持續時間來決定。只有當輸出電流和輸出電壓之間的相移在±90°附近時，即負載是純無功負載時，對于輔助電流iaux1和iaux2來說，它們分別流入中點1和中點 2的電流的安秒值在一個輸出周期內才相等。在其它情況下，中點將會產生偏移。因此在二極管箝位型三電平輔助諧振變換極逆變器中，由于存在兩個相互獨立的中 點，充電平衡所帶來的中點穩定的問題是不可避免的。

圖6電容箝位型三電平逆變器的輔助諧振變換極軟開關拓撲

圖7電容箝位型三電平逆變器的輔助諧振變換極軟開關拓撲

2)輔助開關的反并二極管關斷時由于其反向恢復特性在輔助開關兩端將造成過電壓，雖然各種各樣的減少過電壓的方案被提出，但是都大大增加了電路的復雜性。

拓撲的討論

二極管箝位型三電平輔助諧振變換極軟開關拓撲的概念擴展到N電平逆變器。顯然，N電平輔助諧振變換極軟開關拓撲仍然存在中點穩定的問題;而且，附加元器件的數量也大為增加;系統的可靠性，控制的復雜性也阻礙了把N電平輔助諧振變換極軟開關拓撲應用到工業中去。需要強調的是，N電平輔助諧振變換極軟開關拓撲中點穩定性問題不是由于元器件參數的波動或寄生參數的影響而造成的，而是因為電路拓撲本身的缺點而造成的。不難得出，N電平輔助諧振變換極軟開關的中點穩定性問題和拓撲的復雜性使該電路拓撲應用到實際的工業系統中去的可能性很小。電容箝位型多電平逆變器的有源軟開關技術

迄今為止，有關電容箝位型多電平逆變器的有源軟開關技術的研究非常有限。

1、電容箝位型三電平逆變器的輔助諧振變換極軟

開關拓撲

電容箝位型三電平逆變器的輔助諧振變換極軟開關拓撲如圖6所示。

該電路的輔助開關接在直流母線的正極和負極之間，諧振電感Laux和電容C1、C2、C3、C4組成諧振路徑。該電路有個致命的弱點，即輔助開關所承受的阻斷電壓等于Udc，這就使該電路失去了實際應用的意義。

另外一種電容箝位型三電平逆變器的輔助諧振變換極軟開關拓撲如圖7所示。一個輔助開關連接在輸出端(經Laux2)和箝位電容的中點，另外一個輔助開關連接在箝位電容的中點(經Laux1)和直流環節的中點。該電路的輔助開關所承受的阻斷電壓僅為Udc/4。和二極管箝位型三電平逆變器的輔助諧振變換極軟開關拓撲相比，此電路的兩個中點(1和2)的電壓是穩定的。箝位電容的中點由輔助電流來決定，每隔一個開關周期輔助電流交替改變方向，并不受功率因數的影響。該電路采用了硬開關電容箝位型三電平逆變器中為穩定箝位電容電壓所采用的方法，即交替利用三電平變換器的兩個可能的零狀態，使箝位電容的中點電壓趨于穩定。此外，輸出電流每隔180°，輔助電流iaux1和iaux2的方向改變一次，用來平衡由于調制策略和功率因數造成的輸出電流的不對稱。由于在三相系統中，輸出電流是三相對稱的，因此直流環節中點可以按照傳統的兩電平輔助諧振變換極電壓源型逆變器的中點穩定的方式來趨于穩定。

但是，該電路存在以下缺點：

多電平逆變器有源軟開關技術的研究

圖8電容箝位型N電平逆變器的輔助諧振變換極軟開關拓撲

1)和二極管箝位型三電平逆變器的輔助諧振變換極軟開關拓撲一樣，輔助開關的反并二極管關斷時由于其反向恢復特性在輔助開關兩端將造成過電壓。 2)對寄生電感參數很靈敏，處理不好，會引起寄生震蕩。