CN112821794A - 单相有源中点钳位三电平软开关逆变器电路及调制策略 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种单相有源中点钳位三电平软开关逆变器电路及调制策略，属于单相逆变器技术领域。本发明软开关逆变器电路包括单相有源中点钳位逆变主电路、辅助电路、滤波电路以及负载。与传统的交流侧软开关零电压开通拓扑相比，本发明的辅助电路仅包含一个开关管，所需开关管数量较少；本发明提供的电路及其调制策略在没有使用额外电流传感器的情况下，解决了辅助电路电流正向下降至零之后会反向增加的问题；辅助电路在使用定时间充电的情况下，由于电路拓扑自身的特性，辅助电路电流与负载电流自适应，轻载下辅助电路损耗很低。

Description

单相有源中点钳位三电平软开关逆变器电路及调制策略

技术领域

本发明涉及单相逆变器技术领域，具体涉及一种单相有源中点钳位三电平软开关逆变器电路及其调制策略。

背景技术

随着电力电子技术的不断发展，人们对于逆变器功率密度的要求越来越高，提高逆变器功率密度的一个有效方法是提高逆变器的开关频率，提高逆变器的开关频率可以显著地减小输出滤波器无源器件的体积，从而提高功率密度，但是开关频率的提高会带来两个显著的问题，一是开关次数急剧增加，导致开关损耗急剧增加，逆变器效率显著下降，二是开关管高频的通断会使得逆变器的电磁干扰更加严重。

软开关的提出就是为了解决高频情况下电路开关损耗较大的问题，软开关的原理是在开关管开通之前将其两端电压谐振至零或者在开关管关断之前将其电流谐振至零从而实现零电压开通或者零电流关断；由于MOSFET管的开通损耗远大于关断损耗，所以使用MOSFET管做高频主开关管的软开关逆变器一般实现的是MOSFET管的零电压开通；软开关零电压开通拓扑根据辅助电路放置的位置可以分为直流侧软开关零电压开通拓扑和交流侧软开关零电压开通拓扑，直流侧软开关零电压开通拓扑的辅助电路放置在直流母线上，通过将直流侧的电压周期性的谐振至零，从而创造桥臂电压零电压开通条件；交流侧软开关零电压开通拓扑的辅助电路放置在交流链处，通过周期性的改变桥臂上的电流方向，对目标开关并联的电容放电使其电压下降到零，从而实现零电压开通条件。

三电平拓扑与传统的两电平拓扑相比具有输出电压高、输出容量大的优势，近些年来由于对中压大功率变频器的需求越来越高，三电平拓扑得到了广泛的研究并且已经广泛地应用于逆变器领域。

目前有许多发明专利涉及到逆变器软开关技术方面，中国发明专利文献(CN101640498B)于2011年9月21日公开的《有源中点电压钳位的三电平零电流转换软开关变流器》，通过增加零电流转换软开关电路实现开关管的零电流关断，降低开关管损耗，但是该电路存在以下的不足：

1、对于使用MOSFET管作为高频主开关管的逆变器电路，由于MOSFET管的开通损耗远大于关断损耗，使用零电流转换软开关电路不能显著减小开关损耗；

2、该电路开关管的开通电流以谐振电流的速率上升，开通损耗较大；

3、电路在换流过程中谐振回路发生了四次变化，增加了谐振回路的损耗并且降低了电路运行的可靠性。

中国发明专利文献(CN109980974A)于2019年7月5日公开的《一种结构及控制简单的辅助谐振极型软开关逆变器》，可以实现主电路开关管的零电压开通和零电压关断，实现辅助电路开关管的零电流开通和零电流关断，但是该电路存在以下的不足：

1、单相辅助电路包含2个辅助开关管，所需开关管数量较多；

2、轻载下辅助电路电流峰值远大于负载电流，辅助电路损耗较大；

3、该软开关电路是针对于两电平拓扑电路而言，难以直接应用到三电平拓扑电路。

发明内容

针对上述已有技术的不足，本发明提供了一种单相有源中点钳位三电平软开关逆变器电路及调制策略，与传统的交流侧软开关零电压开通拓扑相比，本发明的辅助电路仅需要一个开关管，所需开关管数量较少，在没有增加额外硬件的情况下，仅仅依靠电路拓扑自身的特性实现了辅助电路电流和负载电流自适应，辅助电路损耗大大降低。

为了达到上述目的，本发明提供了一种单相有源中点钳位三电平软开关逆变器电路，包括直流侧电源E、单相有源中点钳位逆变主电路、滤波电路、负载R和辅助电路；

所述单相有源中点钳位逆变主电路包括两个相同的直流侧支撑电容、两个相同的带反并联二极管的高频主开关管、四个相同的带反并联二极管的工频主开关管、两个相同的并联谐振电容；其中，两个相同的并联谐振电容分别记为谐振电容C3和谐振电容C4，两个相同的直流侧支撑电容分别记为支撑电容C1和支撑电容C2，支撑电容C1和支撑电容C2串联后连接在直流侧电源E的直流正母线P和直流负母线N之间，其连接点记为直流母线中点0；两个带反并联二极管的高频主开关管分别记为高频主开关管T2和高频主开关管T3，谐振电容C3与高频主开关管T2并联，谐振电容C4与高频主开关管T3并联；四个带反并联二极管的工频主开关管分别记为工频主开关管T1、工频主开关管T4、工频主开关管T5和工频主开关管T6；

工频主开关管T1、高频主开关管T2、高频主开关管T3、工频主开关管T4顺序串联后并联在直流侧电源E的直流正母线P和直流负母线N之间，其中，工频主开关管T1的输入端接直流正母线P，工频主开关管T1的输出端接高频主开关管T2的输入端，高频主开关管T2的输出端接高频主开关管T3的输入端，高频主开关管T3的输出端接工频主开关管T4的输入端，工频主开关管T4的输出端接直流负母线N，将高频主开关管T2和高频主开关管T3的连接点记为桥臂输出中点H；工频主开关管T5的输入端接工频主开关管T1的输出端，工频主开关管T5的输出端接直流母线中点O；工频主开关管T6的输入端接直流母线中点O，工频主开关管T6的输出端接高频主开关管T3的输出端；

所述滤波电路包括滤波电感L和滤波电容C，滤波电容C和负载R并联之后再与滤波电感L串联，滤波电感L的输入端连接桥臂输出中点H，滤波电容C的输出端连接直流母线中点O；

所述辅助电路包括带反并联二极管的辅助开关管S1、谐振电感L1、由四个相同的二极管组成的二极管桥臂，其中，四个相同的二极管分别记为二极管D7、二极管D8、二极管D9和二极管D10；二极管D9的阴极接二极管D7的阳极，二极管D10的阴极接二极管D8的阳极，二极管D7的阴极和二极管D8的阴极相接，二极管D9的阳极和二极管D10的阳极相接，将二极管D7和二极管D8的连接点记为二极管桥臂中点H1、二极管D9和二极管D10的连接点记为二极管桥臂中点H2，辅助开关管S1的输入端接二极管桥臂中点H1，辅助开关管S1的输出端接二极管桥臂中点H2，谐振电感L1与二极管桥臂串联后再与滤波电路中的滤波电感L并联。

本发明还提供了一种单相有源中点钳位三电平软开关逆变器电路的调制策略，单相有源中点钳位三电平软开关逆变器电路中的开关管采用以下方式工作：

(1)单相有源中点钳位逆变主电路中的两个高频主开关管和四个工频主开关管的工作方式

记负载R两端的电压为负载电压U_R，记负载电压U_R左正右负为正，左负右正为负；在一个工频周期中，工频主开关管T4、工频主开关管T5同时导通或关断，工频主开关管T1、工频主开关管T6同时导通或关断，工频主开关管T4、工频主开关管T5和工频主开关管T1、工频主开关管T6互补导通；高频主开关管T2和高频主开关管T3互补导通；

在负载电压U_R为正时：当工频主开关管T1和工频主开关管T6导通、工频主开关管T4和工频主开关管T5关断、高频主开关管T2导通、高频主开关管T3关断时，桥臂输出中点H输出正电平；当工频主开关管T1和工频主开关管T6导通、工频主开关管T4和工频主开关管T5关断、高频主开关管T3导通、高频主开关管T2关断时，桥臂输出中点H输出零电平；

在负载电压U_R为负时：当工频主开关管T4和工频主开关管T5导通、工频主开关管T1和工频主开关管T6关断、高频主开关管T3导通、高频主开关管T2关断时，桥臂输出中点H输出负电平；当工频主开关管T4和工频主开关管T5导通、工频主开关管T1和工频主开关管T6关断、高频主开关管T2导通、高频主开关管T3关断时，桥臂输出中点H输出零电平；

(2)辅助电路中的辅助开关管S1的工作方式

记流过滤波电感L的电流为滤波电感电流I_L、谐振电感L1的电感值为L_r、直流侧电源E的电压幅值为V_dc，设高频主开关管T2和高频主开关管T3的死区时间为td、辅助开关管S1在一个开关周期中的持续导通时间为th、负载电压U_R为正时辅助开关管S1开通时刻提前于高频主开关管T3关断时刻的时间为tr、负载电压U_R为正时辅助开关管S1关断时刻延迟于高频主开关管T2开通时刻的时间为tf；

th＝tr+td+tf

当负载电压U_R为正时，辅助开关管S1的开通提前于高频主开关管T3的关断，提前时间为tr，辅助开关管S1持续导通时间th后关断，辅助开关管S1的关断延迟于高频主开关管T2的开通，延迟时间为tf；当负载电压U_R为负时，辅助开关管S1的开通提前于高频主开关管T2的关断，提前时间为tr，辅助开关管S1持续导通时间th后关断，辅助电路开关管S1的关断延迟于高频主开关管T3的开通，延迟时间为tf。

由上述技术方案可知，与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、单相逆变器电路的辅助电路仅需要一个开关管，所需开关管数量较少，辅助电路不含变压器和耦合元器件，谐振参数设计较为简单。

2、辅助电路在使用定时间充电的情况下，没有增加额外的硬件，仅依靠电路拓扑自身的特性，辅助电路电流与负载电流自适应，轻载下辅助电路损耗很低。

3、使用的调制策略可以在不增加额外的电流传感器的情况下解决辅助电路电流下降至零之后反向增加的问题。

4、能够实现逆变器电路高频主开关管的零电压开通和零电压关断，辅助电路开关管能实现零电流开通，显著地减小了开关损耗，提高了逆变器的效率，可以将逆变器开关频率提升至几百kHz以上，提高逆变器的功率密度。

附图说明

图1为本发明单相有源中点钳位三电平软开关逆变器电路拓扑图。

图2为当负载电压U_R为正时一个开关周期内各个开关管的驱动时序、辅助电路电流和谐振电容两端电压的波形图。

图3为当负载电压U_R为正时一个开关周期内换流阶段1示意图。

图4为当负载电压U_R为正时一个开关周期内换流阶段2示意图。

图5为当负载电压U_R为正时一个开关周期内换流阶段3示意图。

图6为当负载电压U_R为正时一个开关周期内换流阶段4示意图。

图7为当负载电压U_R为正时一个开关周期内换流阶段5示意图。

图8为当负载电压U_R为正时一个开关周期内换流阶段6示意图。

图9为当负载电压U_R为正时一个开关周期内换流阶段7示意图。

图10为当负载电压U_R为正时一个开关周期内换流阶段8示意图。

图11为在负载电压U_R为正时一个开关周期内高频主开关管T2实现零电压开通的仿真图。

图12为在负载电压U_R为正时一个开关周期内高频主开关管T3实现零电压开通的仿真图。

图13为使用传统的调制策略在负载电压U_R为正时一个开关周期内辅助电路电流正向下降至零之后反向增加的仿真图。

图14为本发明提出的调制策略在负载电压U_R为正时一个开关周期内解决辅助电路电流正向下降至零之后反向增加问题的仿真图。

图15为一个工频周期内辅助电路电流与负载电流自适应的仿真图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。

图1为本发明提供的一种单相有源中点钳位三电平软开关逆变器电路，由该图可见，本发明单相有源中点钳位三电平软开关逆变器电路包括直流侧电源E、单相有源中点钳位逆变主电路、滤波电路、负载R和辅助电路。

所述单相有源中点钳位逆变主电路包括两个相同的直流侧支撑电容、两个相同的带反并联二极管的高频主开关管、四个相同的带反并联二极管的工频主开关管、两个相同的并联谐振电容；其中，两个相同的并联谐振电容分别记为谐振电容C3和谐振电容C4，两个相同的直流侧支撑电容分别记为支撑电容C1和支撑电容C2，支撑电容C1和支撑电容C2串联后连接在直流侧电源E的直流正母线P和直流负母线N之间，其连接点记为直流母线中点0；两个带反并联二极管的高频主开关管分别记为高频主开关管T2和高频主开关管T3，谐振电容C3与高频主开关管T2并联，谐振电容C4与高频主开关管T3并联；四个带反并联二极管的工频主开关管分别记为工频主开关管T1、工频主开关管T4、工频主开关管T5和工频主开关管T6；

工频主开关管T1、高频主开关管T2、高频主开关管T3、工频主开关管T4顺序串联后并联在直流侧电源E的直流正母线P和直流负母线N之间，其中，工频主开关管T1的输入端接直流正母线P，工频主开关管T1的输出端接高频主开关管T2的输入端，高频主开关管T2的输出端接高频主开关管T3的输入端，高频主开关管T3的输出端接工频主开关管T4的输入端，工频主开关管T4的输出端接直流负母线N，将高频主开关管T2和高频主开关管T3的连接点记为桥臂输出中点H；工频主开关管T5的输入端接工频主开关管T1的输出端，工频主开关管T5的输出端接直流母线中点O；工频主开关管T6的输入端接直流母线中点O，工频主开关管T6的输出端接高频主开关管T3的输出端；

所述滤波电路包括滤波电感L和滤波电容C，滤波电容C和负载R并联之后再与滤波电感L串联，滤波电感L的输入端连接桥臂输出中点H，滤波电容C的输出端连接直流母线中点O；

所述辅助电路包括带反并联二极管的辅助开关管S1、谐振电感L1、由四个相同的二极管组成的二极管桥臂，其中，四个相同的二极管分别记为二极管D7、二极管D8、二极管D9和二极管D10；二极管D9的阴极接二极管D7的阳极，二极管D10的阴极接二极管D8的阳极，二极管D7的阴极和二极管D8的阴极相接，二极管D9的阳极和二极管D10的阳极相接，将二极管D7和二极管D8的连接点记为二极管桥臂中点H1、二极管D9和二极管D10的连接点记为二极管桥臂中点H2，辅助开关管S1的输入端接二极管桥臂中点H1，辅助开关管S1的输出端接二极管桥臂中点H2，谐振电感L1与二极管桥臂串联后再与滤波电路中的滤波电感L并联。

另外，在图1上，D2是与高频主开关管T2反并联的二极管，D3是与高频主开关管T3反并联的二极管，D1是与工频主开关管T1反并联的二极管、D4是与工频主开关管T4反并联的二极管，D5是与工频主开关管T5反并联的二极管，D6是与工频主开关管T6反并联的二极管，D11是与辅助电路开关管S1反并联的二极管。

(1)单相有源中点钳位逆变主电路中的两个高频主开关管和四个工频主开关管的工作方式

记负载R两端的电压为负载电压U_R，记负载电压U_R左正右负为正，左负右正为负；在一个工频周期中，工频主开关管T4、工频主开关管T5同时导通或关断，工频主开关管T1、工频主开关管T6同时导通或关断，工频主开关管T4、工频主开关管T5和工频主开关管T1、工频主开关管T6互补导通；高频主开关管T2和高频主开关管T3互补导通；

在负载电压U_R为正时：当工频主开关管T1和工频主开关管T6导通、工频主开关管T4和工频主开关管T5关断、高频主开关管T2导通、高频主开关管T3关断时，桥臂输出中点H输出正电平；当工频主开关管T1和工频主开关管T6导通、工频主开关管T4和工频主开关管T5关断、高频主开关管T3导通、高频主开关管T2关断时，桥臂输出中点H输出零电平；

在负载电压U_R为负时：当工频主开关管T4和工频主开关管T5导通、工频主开关管T1和工频主开关管T6关断、高频主开关管T3导通、高频主开关管T2关断时，桥臂输出中点H输出负电平；当工频主开关管T4和工频主开关管T5导通、工频主开关管T1和工频主开关管T6关断、高频主开关管T2导通、高频主开关管T3关断时，桥臂输出中点H输出零电平；

(2)辅助电路中的辅助开关管S1的工作方式

记流过滤波电感L的电流为滤波电感电流I_L、谐振电感L1的电感值为L_r、直流侧电源E的电压幅值为V_dc，设高频主开关管T2和高频主开关管T3的死区时间为td、辅助开关管S1在一个开关周期中的持续导通时间为th、负载电压U_R为正时辅助开关管S1开通时刻提前于高频主开关管T3关断时刻的时间为tr、负载电压U_R为正时辅助开关管S1关断时刻延迟于高频主开关管T2开通时刻的时间为tf；

th＝tr+td+tf

当负载电压U_R为正时，辅助开关管S1的开通提前于高频主开关管T3的关断，提前时间为tr，辅助开关管S1持续导通时间th后关断，辅助开关管S1的关断延迟于高频主开关管T2的开通，延迟时间为tf；当负载电压U_R为负时，辅助开关管S1的开通提前于高频主开关管T2的关断，提前时间为tr，辅助开关管S1持续导通时间th后关断，辅助电路开关管S1的关断延迟于高频主开关管T3的开通，延迟时间为tf。

以下举一个实施例具体阐述负载电压U_R为正时一个开关周期内的工作过程。

首先给定下述参数：记流过辅助电路的电流为辅助电路电流I_A，记谐振电容C3两端电压为U_C3，记谐振电容C4两端电压为U_C4，记谐振电容C3流过的谐振电流为I_C3，记谐振电容C4流过的谐振电流为I_C4，记流过桥臂输出中点H的电流为桥臂输出电流I_H，记桥臂输出电流I_H流出桥臂输出中点H为正，负载电压U_R为正时辅助电路工作实现高频主开关管T2的零电压开通，负载电压U_R为负时辅助电路工作实现高频主开关管T3的零电压开通，负载电压U_R为正时和负载电压U_R为负时在一个开关周期内的工作原理一致。

如图2所示，当负载电压U_R为正时，在一个开关周期中包含八个换流阶段，八个换流阶段分别为：

阶段1[t0-t1]：如图3所示，工频主开关管T1、工频主开关管T6、高频主开关管T3导通，工频主开关管T4、工频主开关管T5、高频主开关管T2、辅助电路开关管S1关断，此阶段辅助电路不工作，桥臂输出电流I_H为正。

阶段2[t1-t2]：如图4所示，工频主开关管T1、工频主开关管T6、高频主开关管T3、辅助电路开关管S1导通，工频主开关管T4、工频主开关管T5、高频主开关管T2关断，此阶段辅助电路工作，辅助电路电流I_A持续上升，但是辅助电路电流I_A小于滤波电感电流I_L，所以桥臂输出电流I_H仍然为正。

阶段3[t2-t3]：如图5所示，工频主开关管T1、工频主开关管T6、高频主开关管T3、辅助电路开关管S1导通，工频主开关管T4、工频主开关管T5、高频主开关管T2关断，此阶段辅助电路电流I_A持续上升，t2时刻辅助电路电流I_A已经大于滤波电感电流I_L，所以桥臂输出电流I_H变为负。

阶段4[t3-t4]：如图6所示，工频主开关管T1、工频主开关管T6、辅助开关管S1导通，工频主开关管T4、工频主开关管T5、高频主开关管T2、高频主开关管T3关断，谐振电容C3流过I_C3，谐振电容C4流过I_C4，I_C3将U_C3从0.5V_dc谐振到零，I_C4将U_C4从零谐振到0.5V_dc，从而为高频主开关管T2提供了零电压开通条件。

阶段5[t4-t5]：如图7所示，工频主开关管T1、工频主开关管T6、辅助开关管S1导通，工频主开关管T4、工频主开关管T5、高频主开关管T2、高频主开关管T3关断，二极管D2导通，U_C3被钳位在零，此阶段任意时刻高频主开关管T2都可以零电压开通。

阶段6[t5-t6]：如图8所示，工频主开关管T1、高频主开关管T2、工频主开关管T6导通，工频主开关管T4、工频主开关管T5、高频主开关管T3、辅助电路开关管S1关断，t5时刻辅助开关管S1关断，辅助电路电流I_A迅速下降至零，从而避免了辅助电路电流I_A下降至零之后会反向增加的问题。

阶段7[t6-t7]：如图9所示，工频主开关管T1、工频主开关管T6导通，工频主开关管T4、工频主开关管T5、高频主开关管T2、高频主开关管T3、辅助开关管S1关断，I_C4将U_C4从0.5V_dc放电到零，I_C3将U_C3从零充电到0.5V_dc，从而为高频主开关管T3提供了零电压开通条件。

阶段8[t7-t8]：如图10所示，工频主开关管T1、工频主开关管T6导通，工频主开关管T4、工频主开关管T5、高频主开关管T2、高频主开关管T3、辅助电路开关管S1关断，二极管D3导通，此阶段U_C4一直被钳位至零，高频主开关管T3可以在此阶段任意时刻实现零电压开通。

为了验证本发明的技术效果，对本发明进行了仿真。

图11为负载电压U_R为正时一个开关周期内高频主开关管T2实现零电压开通的仿真图。gT2为高频主开关管T2的驱动信号，VA2为高频主开关管T2两端的电压。当高频主开关管T2开通时，VA2已经下降至零，所以高频主开关管T2实现了零电压开通。

图12为负载电压U_R为正时一个开关周期内高频主开关管T3实现零电压开通的仿真图。gT3为高频主开关管T3的驱动信号，VA3为高频主开关管T3两端的电压，当高频主开关管T3开通时，VA3已经下降至零，所以高频主开关管T3实现了零电压开通。

图13为使用传统的调制策略当负载电压U_R为正时一个开关周期内的仿真图。I_A为辅助电路电流，gT2为高频主开关管T2的驱动信号，gS1为辅助开关管S1的驱动信号。传统的调制策略即每个开关周期中辅助开关管S1的导通时间th与高频主开关管T2的导通时间一样，辅助开关管S1开通之后，辅助电路电流I_A开始上升，谐振过程完成之后，辅助电路电流I_A开始下降。由于辅助开关管S1的导通时间th与高频主开关管T2的导通时间一样，所以辅助电路电流I_A在正向下降至零之后会继续反向增加，这会大大增加辅助电路的损耗，增加辅助电路元器件的电流应力。

图14为本发明提供的调制策略在负载电压U_R为正时一个开关周期内的仿真图。本发明提供的调制策略在每个开关周期中辅助电路开关管S1的导通时间th为一固定值，不与高频主开关管T2的导通时间保持一致。在高频主开关管T2开通经过延迟时间tf之后，gS1驱动辅助开关管S1关断，辅助电路电流I_A迅速下降至零，从而避免了辅助电路电流I_A正向下降至零之后会反向增加的问题。

图15为一个工频周期内辅助电路电流与负载电流自适应的仿真图。I_A为辅助电路电流，I_R为负载电流，负载电流I_R呈现正弦变化的趋势，辅助电路电流I_A的峰值也呈现正弦变化的趋势，与负载电流I_R自适应，这样在轻载即负载电流I_R较小的情况下，辅助电路电流I_A的峰值也较小，从而辅助电路的导通损耗较小，有利于逆变器效率的进一步提高。

Claims (2)

1.一种单相有源中点钳位三电平软开关逆变器电路，包括直流侧电源E、单相有源中点钳位逆变主电路、滤波电路、负载R和辅助电路；

所述单相有源中点钳位逆变主电路包括两个相同的直流侧支撑电容、两个相同的带反并联二极管的高频主开关管、四个相同的带反并联二极管的工频主开关管、两个相同的并联谐振电容；其中，两个相同的并联谐振电容分别记为谐振电容C3和谐振电容C4，两个相同的直流侧支撑电容分别记为支撑电容C1和支撑电容C2，支撑电容C1和支撑电容C2串联后连接在直流侧电源E的直流正母线P和直流负母线N之间，其连接点记为直流母线中点0；两个带反并联二极管的高频主开关管分别记为高频主开关管T2和高频主开关管T3，谐振电容C3与高频主开关管T2并联，谐振电容C4与高频主开关管T3并联；四个带反并联二极管的工频主开关管分别记为工频主开关管T1、工频主开关管T4、工频主开关管T5和工频主开关管T6；

工频主开关管T1、高频主开关管T2、高频主开关管T3、工频主开关管T4顺序串联后并联在直流侧电源E的直流正母线P和直流负母线N之间，其中，工频主开关管T1的输入端接直流正母线P，工频主开关管T1的输出端接高频主开关管T2的输入端，高频主开关管T2的输出端接高频主开关管T3的输入端，高频主开关管T3的输出端接工频主开关管T4的输入端，工频主开关管T4的输出端接直流负母线N，将高频主开关管T2和高频主开关管T3的连接点记为桥臂输出中点H；工频主开关管T5的输入端接工频主开关管T1的输出端，工频主开关管T5的输出端接直流母线中点O；工频主开关管T6的输入端接直流母线中点O，工频主开关管T6的输出端接高频主开关管T3的输出端；

所述滤波电路包括滤波电感L和滤波电容C，滤波电容C和负载R并联之后再与滤波电感L串联，滤波电感L的输入端连接桥臂输出中点H，滤波电容C的输出端连接直流母线中点O；

其特征在于，所述辅助电路包括带反并联二极管的辅助开关管S1、谐振电感L1、由四个相同的二极管组成的二极管桥臂；其中，四个相同的二极管分别记为二极管D7、二极管D8、二极管D9和二极管D10；二极管D9的阴极接二极管D7的阳极，二极管D10的阴极接二极管D8的阳极，二极管D7的阴极和二极管D8的阴极相接，二极管D9的阳极和二极管D10的阳极相接，将二极管D7和二极管D8的连接点记为二极管桥臂中点H1、二极管D9和二极管D10的连接点记为二极管桥臂中点H2，辅助开关管S1的输入端接二极管桥臂中点H1，辅助开关管S1的输出端接二极管桥臂中点H2，谐振电感L1与二极管桥臂串联后再与滤波电路中的滤波电感L并联。

2.根据权利要求1所述的一种单相有源中点钳位三电平软开关逆变器电路的调制策略，其特征在于，单相有源中点钳位三电平软开关逆变器电路中的开关管采用以下方式工作：

(1)单相有源中点钳位逆变主电路中的两个高频主开关管和四个工频主开关管的工作方式

记负载R两端的电压为负载电压U_R，记负载电压U_R左正右负为正，左负右正为负；在一个工频周期中，工频主开关管T4、工频主开关管T5同时导通或关断，工频主开关管T1、工频主开关管T6同时导通或关断，工频主开关管T4、工频主开关管T5和工频主开关管T1、工频主开关管T6互补导通；高频主开关管T2和高频主开关管T3互补导通；

在负载电压U_R为正时：当工频主开关管T1和工频主开关管T6导通、工频主开关管T4和工频主开关管T5关断、高频主开关管T2导通、高频主开关管T3关断时，桥臂输出中点H输出正电平；当工频主开关管T1和工频主开关管T6导通、工频主开关管T4和工频主开关管T5关断、高频主开关管T3导通、高频主开关管T2关断时，桥臂输出中点H输出零电平；

在负载电压U_R为负时：当工频主开关管T4和工频主开关管T5导通、工频主开关管T1和工频主开关管T6关断、高频主开关管T3导通、高频主开关管T2关断时，桥臂输出中点H输出负电平；当工频主开关管T4和工频主开关管T5导通、工频主开关管T1和工频主开关管T6关断、高频主开关管T2导通、高频主开关管T3关断时，桥臂输出中点H输出零电平；

(2)辅助电路中的辅助开关管S1的工作方式

记流过滤波电感L的电流为滤波电感电流I_L、谐振电感L1的电感值为L_r、直流侧电源E的电压幅值为V_dc，设高频主开关管T2和高频主开关管T3的死区时间为td、辅助开关管S1在一个开关周期中的持续导通时间为th、负载电压U_R为正时辅助开关管S1开通时刻提前于高频主开关管T3关断时刻的时间为tr、负载电压U_R为正时辅助开关管S1关断时刻延迟于高频主开关管T2开通时刻的时间为tf；

th＝tr+td+tf

当负载电压U_R为正时，辅助开关管S1的开通提前于高频主开关管T3的关断，提前时间为tr，辅助开关管S1持续导通时间th后关断，辅助开关管S1的关断延迟于高频主开关管T2的开通，延迟时间为tf；当负载电压U_R为负时，辅助开关管S1的开通提前于高频主开关管T2的关断，提前时间为tr，辅助开关管S1持续导通时间th后关断，辅助电路开关管S1的关断延迟于高频主开关管T3的开通，延迟时间为tf。

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