谐振软开关技术及其在逆变电源中的应用

化峰值要比DC总线上的电压高出很多。为了在ZCS下换向，逆变桥中每个桥臂都需要两个辅助开关，两个续流二极管和一个电阻Rd。当然，这种器件数量的增加无疑使得电路的工作过程变得复杂起来。

ZCT－PWM逆变器优点是：由于所有的有源开关都是在ZCS条件下开通或关断，显著减小了有源开关和所有二极管上的电压/电流变化峰值。另外和电流脉冲强迫换流电路相比，辅助电路谐振中的循环能量将随负载电流的变化而被调整，但并不损耗，所以电流峰值大约只有负载电流的11倍，而且辅助电路中的电感损耗也明显地减少。然而，ZCT－PWM逆变电路也存在着不足之处：逆变桥上的二极管和辅助开关都不是软关断，而是在一定的负载电流下关断，所以关断损耗对该电路来说是一个需要解决的问题。

③一般特性：

对于ZVT－PWM逆变电路，当辅助网络工作时，无论是从直流侧还是从负载侧来看都是一个并联谐振网络，而对于ZCT－PWM逆变电路，却是一个串联谐振网络。这两种电路中逆变桥上的开关都各自独立地在ZVS或ZCS条件下开通或关断。然而在ZVT－PWM逆变电路中，辅助开关和所有的二极管只能在ZCS条件下开通或关断，而在ZCT－PWM逆变电路中，辅助开关和逆变桥上的二极管却都是在一定的负载电流下进行硬关断。另外，在这两种电路中，谐振网络开关的位置和谐振吸收电路的拓扑结构很相似。近年来，对这种逆变器不断探索改进的主要目标是使这种电路的工作特性更接近于传统的PWM电路。

33谐振环节逆变器

在谐振环节逆变器的电路中，谐振环节位于直流总线上。根据该谐振环节的结构特性和开关模式，此种逆变器又分为以下两种类型：

●谐振交流环节逆变器(RESONANTAC－LINKINVERTER—RACLI)

指的是谐振环节的输出是交流的电压或交流的电流，从而给逆变桥上的开关提供了ZCS或ZVS条件，同时也就要求逆变桥上的开关必须是双向器件。

●谐振直流环节逆变器(RESONANTDC－LINKINVERTER—RDCLI)

指的是谐振环节的输出是直流脉冲，同样可以为逆变桥上的开关提供ZCS或ZVS条件，这时逆变桥上的开关只要求是单向器件。

(1)RACLI电路

图8示出了串联谐振交流环节逆变器(SRACLI)和并联谐振交流环节逆变器(PRACLI)的电路。

在SRACLI电路中，谐振环节输出一个正弦波电流，而在PRACLI电路中，谐振环节输出一个正弦波电压。它们的固定频率：

图8RACLI电路

（a）SRACLI电路（b）PRACLI电路

图9PRDCLI电路

在图8(a)所示SRACLI电路中，一般情况下，为了获得较高的谐振频率，串联谐振环节都选择较小的电感，同时，由于谐振环节的输出是交变的电流，所以逆变桥上的开关必须是双向开关，也可以是大功率的器件，如TRIAC。另外逆变桥工作在循环换流模式，谐振电流每周期两次通过自然零点，而逆变桥上的开关也仅在此时进行换向触发。

在图8(b)所示PRACLI电路中，电感Lr和Cr并联构成一个谐振环节，放置在DC总线和逆变桥之间，为逆变桥提供一个交变的电压，而逆变桥上的开关只在零电压瞬间进行切换。PRACLI电路中的开关同样要求选用双向开关器件以承担交变电压。

这种类型的逆变器基本的调制模式是DPM(DiscretePulseModulation)。这时候，开关控制信号使得主开关在半周期或全周期时刻触发，把谐振环节的高频脉冲传送给输出。输出电压中的脉冲数量取决于谐振环节的频率，输出基波幅值和期望输出频率。

(2)RDCLI电路

谐振直流环节逆变器也分为并联谐振直流环节逆变器(PRDCLI)和串联谐振直流环节逆变器(SRDCLI)。此时，谐振直流环节的输出是一系列的直流脉冲电压或直流脉冲电流。

①PRDCLI电路

图9示出了一个三相PRDCLI电路，由Lr和Cr组成的谐振环节把输入直流电压转换为一系列的高频脉冲直流电压波Ud(t)供给逆变桥，该脉冲电压Ud(t)在过零时就为逆变桥开关提供了一个ZVS条件。

在实际电路中，由于每个谐振周期初始条件的可能变化，使得过零失败或总线电压Ud(t)过压冲击都可能发生。为了使得每个开关周期的初始条件相同，就需要采用一些特殊的控制策略。关键是通过控制电容的初始电流I0来解决过零问题和电压问题，I0应该随输入电感初始电流IL0和逆变桥输入电流Id的变化而变化。

这种类型逆变器基本的调制模式是DPM控制方式(比如δ调制)。DPM控制下的输出频率特性远比PWM波形要差，只有当DPM逆变器的工作频率高于PWM逆变器工作频率几倍时，两者输出波形品质才基本相当，而这一点对于RDCLI电路来说是不难做到的。

RDCLI电路也有不足之处，首先，由于在直流环节上进行电压谐振，使得Ud高达2～3倍的Us，这样一来逆变开关器件所承受的电压应力明显增加，另外，由于