一种PWM控制软开关逆变器的制作方法

本发明涉及电力电子技术，具体公开一种pwm控制软开关逆变器，属于发电、变电或配电的。

背景技术：

1、随着电力电子技术的飞速发展，逆变器的研究也在逐渐深入，人们对电力电子设备功能与性能的要求不断提高，高频工作的逆变器是如今研究的热点，但相应地，高频工作所带来的开关损耗也越来越多，因此软开关逆变器的相关研究得到了专业人员的重视。传统全桥逆变器电路不仅不能实现软开通，还存在着桥臂直通的问题，即同一桥臂的两个开关管可能因为信号干扰等因素同时导通，使输入电源被短接并给电源带来毁灭性的损坏，甚至造成整个系统的瘫痪。与电流单向流动、能量单向流动的直流变换器不同，逆变器输出电流为交流，因而电流为双向流动，由于输出电压、电流间存在随负载变化的相位差，存在输出电压、电流极性相反的区间，能量为双向流动，这些都导致逆变器软开关难度高于直流变换器，一些软开关逆变器拓扑结构与控制复杂，一些谐振型软开关逆变器需要工作于pfm即变频调制模式，进一步加大了控制复杂度和滤波器设计难度。

2、综上，本发明旨在提出一种pwm控制软开关逆变器以克服上述缺陷。

技术实现思路

1、本发明的发明目的是针对上述背景技术的不足，提供一种pwm控制软开关逆变器，通过辅助谐振网络为电路中的功率开关管提供软开关条件，解决逆变器在高频开关下开关损耗大的技术问题，通过脉宽调制的简单控制方式实现逆变器软开关的发明目的。

2、本发明为实现上述发明目的采用如下技术方案：

3、一种pwm控制软开关逆变器，包括：输入电源模块、第一低频开关桥臂、第二低频开关桥臂、第一电流高频开关管及其辅助谐振网络、第二电流高频开关管及其辅助谐振网络以及主电路输出回路；输入电源模块用于提供直流电压；第一低频开关桥臂的正极性输入端连接输入电源模块正极，第一低频开关桥臂的负极性输入端连接输入电源模块负极，第一低频开关桥臂的桥臂中点接地，第一低频开关桥臂的用于实现单电源双极性逆变；第二低频开关桥臂用于构建输出电流续流回路；第一电流高频开关管及其辅助谐振网络的正极性输入端连接输入电源模块正极，第一电流高频开关管及其辅助谐振网络的负极性输入端连接输入电源模块负极，第一电流高频开关管及其辅助谐振网络的输出端连接第二低频开关桥臂正极性输入端，第一电流高频开关管及其辅助谐振网络用于实现第一电流高频开关管的软开关；第二电流高频开关管及其辅助谐振网络的正极性输入端连接输入电源模块正极，第二电流高频开关管及其辅助谐振网络的负极性输入端连接输入电源模块负极，第二电流高频开关管及其辅助谐振网络的输出端连接第二低频开关桥臂负极性输入端，第二电流高频开关管及其辅助谐振网络的用于实现第二电流高频开关管的软开关；主电路输出回路用于对第二低频开关桥臂中点输出的方波信号进行滤波后输出。

4、作为一种pwm控制软开关逆变器的进一步优化方案，第一低频开关桥臂包括：第一功率开关管以及第二功率开关管；第一功率开关管 的漏极作为第一低频开关桥臂的正极性输入端连接输入电源模块正极；第二功率开关管的漏极与第一功率开关管源极相连接作为第一低频开关桥臂的中点，第二功率开关管的源极作为第一低频开关桥臂的负极性输入端连接输入电源模块负极。

5、作为一种pwm控制软开关逆变器的再进一步优化方案，第二低频开关桥臂包括：第五功率开关管以及第六功率开关管；第五功率开关管的漏极作为第二低频开关桥臂的正极性输入端连接第一电流高频开关管及其辅助谐振网络的输出端；第六功率开关管的漏极与第五功率开关管源极相连接作为第二低频开关桥臂的中点，第六功率开关管的源极作为第二低频开关桥臂的负极性输入端连接第二电流高频开关管及其辅助谐振网络的输出端。

6、作为一种pwm控制软开关逆变器的再进一步优化方案，第一电流高频开关管及其辅助谐振网络包括：第三功率开关管、第三二极管、第一谐振电感、第二谐振电感、第一谐振电容、第四二极管、第一二极管以及第二谐振电容；第三功率开关管用作第一电流高频开关管；第一谐振电感的一端与第三二极管的阴极相连接作为第一电流高频开关管及其辅助谐振网络的正极性输入端，第一谐振电感的另一端连接第三功率开关管漏极；第二谐振电感的一端练连接第三二极管阳极，第二谐振电感的另一端连接第四二极管阴极，第二谐振电感连接第四二极管阴极的一端与第一谐振电感连接第三二极管阴极的一端互为同名端；第一谐振电容的一极连接第三功率开关管漏极，第一谐振电容的另一极连接第三二极管阳极；第四二极管的阳极连接第三功率开关管源极；第一二极管的阴极连接第三功率开关管源极；第二谐振电容的一极与第三功率开关管源极、第四二极管阳极、第一二极管阴极相连接作为第一电流高频开关管及其辅助谐振网络的输出端，第二谐振电容的另一极与第一二极管阳极相连接作为第一电流高频开关管及其辅助谐振网络的负极性输入端。

7、作为一种pwm控制软开关逆变器的再进一步优化方案，第二电流高频开关管及其辅助谐振网络包括：第四功率开关管、第四谐振电容、第二二极管、第六二极管、第三谐振电感、第三谐振电容、第四谐振电感以及第五二极管；第四功率开关管用作第二电流高频开关管；第二二极管的阴极与第四谐振电容一极相连接作为第二电流高频开关管及其辅助谐振网络的正极性输入端，第二二极管的阳极连接第四谐振电容另一极；第六二极管的阴极连接第二二极管阳极；第三谐振电感的一端与第二二极管阳极、第四谐振电容另一极、第六二极管阴极相连接作为第二电流高频开关管及其辅助谐振网络的输出端，第三谐振电感的另一端连接第四功率开关管漏极；第三谐振电容的一极连接第六二极管阳极，第三谐振电容的另一极连接第三谐振电感另一端；第四谐振电感的一端连接第六二极管阳极，第四谐振电感的另一端连接第五二极管阴极，第四谐振电感连接第五二极管阴极的一端与第三谐振电感连接第六二极管阴极的一端互为同名端；第五二极管的阳极与第四功率开关管源极相连接作为第二电流高频开关管及其辅助谐振网络的负极性输入端。

8、作为一种pwm控制软开关逆变器的再进一步优化方案，主电路输出回路包括：滤波电感以及滤波电容；滤波电感的一端作为主电路输出回路正端连接第二低频开关桥臂中点；滤波电容的正极连接所述滤波电感另一端，滤波电容的负极接地，滤波电容的两极板形成逆变器的输出端。

9、本发明采用上述技术方案，具有以下有益效果：

10、（1）本发明所提逆变器拓扑将无直通逆变桥臂与谐振网络结合，通过在高频功率开关管上增加辅助谐振网络的方式为逆变器高频开关管软开通和软关断提供硬件电路条件，且所增加辅助谐振网络电路结构简单。

11、（2）在本发明所提逆变器拓扑基础上，采用控制方式较简单的pwm控制，通过辅助谐振网络中两组谐振电感和谐振电容之间谐振传递能量，实现逆变器两只主开关管的软开通和软关断，能够实现辅助二极管和主电路高频功率开关管的软开关，减少器件损耗，同时电感电流从二极管续流，避免了桥臂直通。

技术特征：

1.一种pwm控制软开关逆变器，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述一种pwm控制软开关逆变器，其特征在于，所述第一低频开关桥臂包括：

3.根据权利要求2所述一种pwm控制软开关逆变器，其特征在于，所述第二低频开关桥臂包括：

4.根据权利要求3所述一种pwm控制软开关逆变器，其特征在于，所述第一电流高频开关管及其辅助谐振网络包括：

5.根据权利要求4所述一种pwm控制软开关逆变器，其特征在于，所述第二电流高频开关管及其辅助谐振网络包括：

6.根据权利要求5所述一种pwm控制软开关逆变器，其特征在于，所述主电路输出回路包括：

技术总结本发明公开一种PWM控制软开关逆变器，属于发电、变电或配电的技术领域。该逆变器主要由六个部分组成。第一部分是输入电源模块；第二部分是第一低频开关桥臂；第三部分是第二低频开关桥臂；第四部分是第一电流高频开关管及其辅助谐振网络；第五部分是第二电流高频开关管及其辅助谐振网络；第六部分是主电路输出回路。该逆变器主要是通过在高频功率开关管上增加辅助谐振网络来实现开关管的软开通和软关断，通过谐振电感和谐振电容之间的能量传递，能够实现辅助二极管和主电路高频功率开关管的软开关。本发明的有益效果是：采用PWM控制，控制方式较简单；电感电流从二极管续流，避免了桥臂直通；实现主开关管的软开关，减少器件损耗；电路结构简单。技术研发人员：李磊,徐文举,蔡兆奇,白浩,俞杭冬,谷圣晴受保护的技术使用者：南京杰芯源科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/29