(3) 直流母线零电压过渡逆变器(dc-rail zvt)
dc-rail zvt需要的开关器件较少。但由于功率器件串在直流母线中,因此导通损耗较大。
(4) 直流母线零电流过渡逆变器(dc-rail zct)
dc-rail zct采用两个辅助开关来减小主开关器件的关断损耗。但串接在直流母线中的辅助开关会在大电流的情况下发生关断,引起较大的导通损耗和关断损耗。此外,每个主开关器件都串接了一个谐振电感,这会导致零电流关断失败时器件承受较大的开关应力。
2.2 交流侧软开关逆变器
交流侧软开关逆变器的辅助开关不在能量流动的主要通道,导通损耗得到了减小,因此大功率应用场合通常会采用这种软开关技术。其中,zvt可以采用六个或更少的辅助开关,而目前已有的zct方案通常采用六个辅助开关。
(1) 零电压逆变器(zvt)
文献[9]提出的拓扑结构(arcp)实现了主开关器件的零电压导通和辅助开关的零电流关断,同时缓冲电容降低了功率器件的关断损耗,如图5所示。但这种方法需要直流母线提供一个中点电位,会引起平衡充电的问题,也会使得某些pwm方法无法应用。而且,由于每相的辅助开关都是背靠背形式,无法为谐振电感提供至直流母线的电流回馈通道,为正常工作,必须提供额外的保护电路。
文献[10]提出的拓扑结构避免了上述问题,如图6所示。但这种拓扑需要耦合电感,体积笨重,设计困难,难以应用在大功率场合。
此外,文献[11]和[12]等还提出了采用一个或两个辅助开关器件的简化拓扑结构。为了给主开关器件提供软开关条件,这些zvt解决方案需要主开关器件的同步开通。
(2) 零电流逆变器(zct)
二极管反向恢复及关断损耗是igbt、gto、igct等开关损耗的主要来源。zvt必须借助较大的缓冲电容减小这类损耗(见图7)。但当缓冲电容太大的时候,其储存的能量会引起额外的开通损耗。而zct可以不通过缓冲电容等无源器件来减小开关损耗,其特点主要是:当相对的主开关器件开通的时候,主二极管中仍会保持一定的电流;主开关器件的开通发生在满额直流电压下;谐振电容应力较大。为满足大功率应用的要求,近来还出现了兆瓦级的多电平软开关逆变器[15][16],提供更高的电压输出能力和较小的电压畸变。
3 软开关逆变器与电动汽车
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