本发明涉及电力电子变换技术领域，尤其是一种三相软开关逆变器及其运行控制策略。
背景技术：
众所周知，三相非隔离型逆变器已被广泛用于不间断电源、通信电源、电机驱动、并网发电等诸多场合。传统的三相非隔离型逆变器一般以硬开关方式为主，由于功率密度低、开关损耗大，因此，往往需要工作在较低的开关频率下，从而导致逆变器的体积和重量较大；同时，在对逆变器输出性能要求高的应用场合，大多需要提高逆变器的开关频率，但开关频率的进一步提高，则会使开关损耗随之进一步增加。另外，采用硬开关所产生的尖峰电压，不但容易造成器件的二次击穿，对系统安全运行会带来不利影响，而且会产生严重的电磁干扰，影响系统的绝缘寿命和系统的可靠性。
鉴于此，为提高逆变器的效率、功率密度和系统可靠性，目前业界已经提出了多种不同类型的三相非隔离型软开关逆变器拓扑方案，主要分为直流侧辅助谐振电路和交流侧辅助谐振电路这两大类；其中，直流侧辅助谐振电路方案，在应用于大功率场合中时，辅助元件上需要承受着较大的导通损耗，故逆变器的效率提升能力有限；而交流侧辅助谐振电路方案通常存在使用的开关器件或其他无源元件较多的问题，无法兼顾高效率和高功率密度的性能要求。
因此，有必要对现有的三相非隔离型软开关逆变器所存在的问题提出更为优化的解决方案。
技术实现要素：
针对上述现有技术存在的不足，本发明的第一个目的在于提供一种三相软开关逆变器；本发明的第二个目的在于提供一种基于前述三相软开关逆变器的运行控制策略。
为了实现上述目的，本发明采用的第一个技术方案为：
一种三相软开关逆变器，用于驱动三相交流负载，它包括第一相换流电感、第二相换流电感和第三相换流电感以及逐级顺序并联的直流电源、直流侧滤波电容、三相辅助逆变开关管电路和三相主逆变开关管电路；
所述第一相换流电感的一端与三相辅助逆变开关管电路的第一桥臂的中点相连、另一端与三相主逆变开关管电路的第一桥臂的中点相连，所述三相交流负载的第一相与三相主逆变开关管电路的第一桥臂的中点相连；
所述第二相换流电感的一端与三相辅助逆变开关管电路的第二桥臂的中点相连、另一端与三相主逆变开关管电路的第二桥臂的中点相连，所述三相交流负载的第二相与三相主逆变开关管电路的第二桥臂的中点相连；
所述第三相换流电感的一端与三相辅助逆变开关管电路的第三桥臂的中点相连、另一端与三相主逆变开关管电路的第三桥臂的中点相连，所述三相交流负载的第三相与三相主逆变开关管电路的第三桥臂的中点相连。
优选地，所述三相辅助逆变开关管电路包括分别由两个辅助开关管组成的第一辅助桥臂、第二辅助桥臂和第三辅助桥臂，组成所述第一辅助桥臂的两个辅助开关管分别为第一相上辅助开关管和第一相下辅助开关管，组成所述第二辅助桥臂的两个辅助开关管分别为第二相上辅助开关管和第二相下辅助开关管，组成所述第三辅助桥臂的两个辅助开关管分别为第三相上辅助开关管和第三相下辅助开关管；
所述第一相上辅助开关管的漏极同时与第二相上辅助开关管的漏极、第三相上辅助开关管的漏极、直流电源的正极和直流侧滤波电容的正极相连，所述第一相下辅助开关管的源极同时与第二相下辅助开关管的源极、第三相下辅助开关管的源极、直流电源的负极和直流侧滤波电容的负极相连，所述第一相上辅助开关管的源极同时与第一相下辅助开关管的漏极以及第一相换流电感的一端相连，所述第二相上辅助开关管的源极同时与第二相下辅助开关管的漏极以及第二相换流电感的一端相连，所述第三相上辅助开关管的源极同时与第三相下辅助开关管的漏极以及第三相换流电感的一端相连；
所述三相主逆变开关管电路包括分别由两个主开关管组成的第一主桥臂、第二主桥臂和第三主桥臂，组成所述第一主桥臂的两个主开关管分别为第一相上主开关管和第一相下主开关管，组成所述第二主桥臂的两个主开关管分别为第二相上主开关管和第二相下主开关管，组成所述第三主桥臂的两个主开关管分别为第三相上主开关管和第三相下主开关管；
所述第一相上主开关管的漏极同时与第二相上主开关管的漏极、第三相上主开关管的漏极、直流电源的正极和直流侧滤波电容的正极相连，所述第一相下主开关管的源极同时与第二相下主开关管的源极、第三相下主开关管的源极、直流电源的负极和直流侧滤波电容的负极相连，所述第一相上主开关管的源极同时与第一相下主开关管的漏极、第一相换流电感的另一端以及三相交流负载的第一相相连，所述第二相上主开关管的源极同时与第二相下主开关管的漏极、第二相换流电感的另一端以及三相交流负载的第二相相连，所述第三相上主开关管的源极同时与第三相下主开关管的漏极和第三相换流电感的另一端以及三相交流负载的第三相相连。
优选地，所述辅助开关管为宽禁带半导体器件，所述主开关管为si半导体器件。
优选地，所述直流侧滤波电容包括至少一个第一电容组，每个所述第一电容组均由两个第一高压陶瓷电容串联而成。
优选地，所述直流侧滤波电容包括至少两个相互并联的第一电容组；相邻的两个所述第一电容组的中点相互连接，或所有所述第一电容组分为两组且处于同一组内的相邻的两个第一电容组的中点相互连接。
优选地，所述直流侧滤波电容还包括至少一个与第一电容组呈并联分布的第二高压陶瓷电容，所述第二高压陶瓷电容的容量小于第一高压陶瓷电容的容量。
本发明采用的第二个技术方案为：
一种前述三相软开关逆变器的运行控制策略，它包括：
s1、基于空间矢量脉冲宽度调制法并根据逆变器需要合成的空间矢量，计算出三相交流负载每一相所对应的各个主开关管动作的时间；
s2、根据三相交流负载的对应相的负载电流确定对应相需要动作的辅助开关管并依据公式一计算出辅助开关管动作的时间；公式一为：
式中，δt为三相交流负载某一相所对应的主开关管动作时间与对应相的辅助开关管导通时间的时间差；lrx为三相交流负载某一相所对应的换流电感的电感值，x对应第一相、第二相或第三相换流电感；iy为三相交流负载的某一相的负载电流值，y对应三相交流负载的第一相、第二相或第三相；vdc为直流电源的输出电压值；
s3、在所述三相交流负载某一相所对应的主开关管动作前的δt时刻导通对应相的辅助开关管；
s4、实时检测所述三相交流负载各相上的负载电流。
优选地，当检测到所述三相交流负载某一相所对应的换流电感上的电流大于对应相的负载电流且在该相的主开关管被箝位到零电压时，导通该主开关管；当该主开关管在零电压时导通后，同时或滞后一至两个控制周期关断对应相的辅助开关管。
优选地，基于十二扇区空间矢量脉冲宽度调制法来合成逆变器的空间矢量。
由于采用了上述方案，本发明具有如下优点：
1、利用换流电感即可以缓冲对应相上的电流上升率以便于对应辅助开关管能够实现零电流开通，又可以作为能量储存元件为三相主逆变开关管电路中的对应主开关管实现软开关动作创造了条件。
2、采用十二扇区空间矢量脉冲宽度调制法和负载自适应控制方式，可实现对换流电感的峰值电流的动态调整，有效降低逆变器的开关损耗并提高了逆变器系统的工作效率。
3、与现有的直流侧辅助谐振方案相比，由于换流电感上没有长时间流过较大的电流，不但可有效降低电感上的损耗，也可以通过选择较小规格的电感来降低逆变器的体积并提高逆变器的功率密度。
附图说明
图1是本发明实施例的系统应用电路原理图；
图2是本发明实施例在系统应用时的十二扇区分区示意图；
图3是本发明实施例的十二扇区分区对应的调制规则图表；
图4是本发明实施例的第一相等效电路示意图；
图5是本发明实施例在工作模态1期间的单相等效电路示意图；
图6是本发明实施例在工作模态2期间的单相等效电路示意图；
图7是本发明实施例在工作模态3期间的单相等效电路示意图；
图8是本发明实施例在工作模态4期间的单相等效电路示意图；
图9是本发明实施例在工作模态5期间的单相等效电路示意图；
图10是本发明实施例在工作模态6期间的单相等效电路示意图；
图11是本发明实施例在工作模态7期间的单相等效电路示意图；
图12是本发明实施例的时间δt和换流电感峰值电流随负载电流变化的仿真波形图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
如图1至图12所示，本实施例提供的一种三相软开关逆变器，其用于驱动三相交流负载load，主要包括：
一三相辅助逆变开关管电路，其具有第一桥臂、第二桥臂和第三桥臂；
一三相主逆变开关管电路，其具有第一桥臂、第二桥臂和第三桥臂；
一直流电源vdc和一直流侧滤波电容cdc，直流电源vdc、直流侧滤波电容cdc、三相辅助逆变开关管电路和三相主逆变开关管电路呈逐级顺序并联分布；其中，直流电源vdc主要用于为三相交流负载load提供驱动功率，直流侧滤波电容cdc主要用于缓冲交直流两侧的瞬时功率差异以及滤除高频纹波，三相辅助逆变开关管电路主要用于控制并转移三相主逆变开关管电路上的电流以辅助实现三相主逆变开关管电路的软开关动作，而三相主逆变开关管电路则主要是通过其开关启闭动作来实现对三相交流负载load的输出控制；
一第一相换流电感lr1，其一端与三相辅助逆变开关管电路的第一桥臂的中点相连、另一端与三相主逆变开关管电路的第一桥臂的中点相连，而三相交流负载load的第一相则与三相主逆变开关管电路的第一桥臂的中点相连；第一相换流电感lr1在三相辅助逆变开关管电路的第一桥臂中的开关管的控制下进行充放电转换动作，从而通过缓冲电流上升率为三相辅助逆变开关管电路的第一桥臂中的开关管的零电流导通提供条件，并同时作为储能元件以为三相主逆变开关管电路的第一桥臂中的开关管的零电压导通提供条件；
一第二相换流电感lr2，其一端与三相辅助逆变开关管电路的第二桥臂的中点相连、另一端与三相主逆变开关管电路的第二桥臂的中点相连，而三相交流负载load的第二相则与三相主逆变开关管电路的第二桥臂的中点相连；第二相换流电感lr2在三相辅助逆变开关管电路的第二桥臂中的开关管的控制下进行充放电转换动作，从而通过缓冲电流上升率为三相辅助逆变开关管电路的第二桥臂中的开关管的零电流导通提供条件，并同时作为储能元件以为三相主逆变开关管电路的第二桥臂中的开关管的零电压导通提供条件；
以及
一第三相换流电感lr3，其一端与三相辅助逆变开关管电路的第三桥臂的中点相连、另一端与三相主逆变开关管电路的第三桥臂的中点相连，三相交流负载load的第三相与三相主逆变开关管电路的第三桥臂的中点相连；第三相换流电感lr3在三相辅助逆变开关管电路的第三桥臂中的开关管的控制下进行充放电转换动作，从而通过缓冲电流上升率为三相辅助逆变开关管电路的第三桥臂中的开关管的零电流导通提供条件，并同时作为储能元件以为三相主逆变开关管电路的第三桥臂中的开关管的零电压导通提供条件。
以此，在利用本实施例的逆变器对三相交流负载load进行驱动控制工作时，通过在三相辅助逆变开关管电路与三相主逆变开关管电路的对应桥臂(或对应相)之间增设换流电感，不但可以利用换流电感来缓冲对应相上的电流上升率以便于三相辅助逆变开关管电路中的对应辅助开关管能够实现零电流开通，而且利用换流电感作为能量储存元件以为三相主逆变开关管电路中的对应主开关管实现软开关动作创造了条件；在实际应用时，利用本实施例的逆变器的系统架构，可采用负载自适应控制方式来实现对换流电感上的峰值电流的动态调整，不但可以为选择体积及电感量较小的换流电感创造了条件，而且可尽量避免换流电感上出现较大电流长时间流过的现象，从而与现有的直流侧辅助谐振方案相比，既可以通过降低换流电感的损耗来有效提升逆变器应用系统的效率，又可以减小逆变器的体积并提高逆变器的功率密度。
为最大限度地优化整个逆变器的系统电路结构，本实施例的三相辅助逆变开关管电路和三相主逆变开关管电路可优选如下具体结构，即：
三相辅助逆变开关管电路包括分别由两个辅助开关管组成的第一辅助桥臂、第二辅助桥臂和第三辅助桥臂，组成第一辅助桥臂的两个辅助开关管分别为第一相上辅助开关管sx1和第一相下辅助开关管sx2，组成第二辅助桥臂的两个辅助开关管分别为第二相上辅助开关管sx3和第二相下辅助开关管sx4，组成第三辅助桥臂的两个辅助开关管分别为第三相上辅助开关管sx5和第三相下辅助开关管sx6；其中，第一相上辅助开关管sx1的漏极同时与第二相上辅助开关管sx3的漏极、第三相上辅助开关管sx5的漏极、直流电源vdc的正极和直流侧滤波电容cdc的正极相连，第一相下辅助开关管sx2的源极同时与第二相下辅助开关管sx4的源极、第三相下辅助开关管sx6的源极、直流电源vdc的负极和直流侧滤波电容cdc的负极相连，第一相上辅助开关管sx1的源极同时与第一相下辅助开关管sx2的漏极以及第一相换流电感lr1的一端相连，第二相上辅助开关管sx3的源极同时与第二相下辅助开关管sx4的漏极以及第二相换流电感lr2的一端相连，第三相上辅助开关管sx5的源极同时与第三相下辅助开关管sx6的漏极以及第三相换流电感lr3的一端相连；
三相主逆变开关管电路包括分别由两个主开关管组成的第一主桥臂、第二主桥臂和第三主桥臂，组成第一主桥臂的两个主开关管分别为第一相上主开关管s1和第一相下主开关管s2，组成第二主桥臂的两个主开关管分别为第二相上主开关管s3和第二相下主开关管s4，组成第三主桥臂的两个主开关管分别为第三相上主开关管s5和第三相下主开关管s6；其中，第一相上主开关管s1的漏极同时与第二相上主开关管s3的漏极、第三相上主开关管s5的漏极、直流电源vdc的正极和直流侧滤波电容cdc的正极相连，第一相下主开关管s2的源极同时与第二相下主开关管s4的源极、第三相下主开关管s6的源极、直流电源vdc的负极和直流侧滤波电容cdc的负极相连，第一相上主开关管s1的源极同时与第一相下主开关管s2的漏极、第一相换流电感lr1的另一端以及三相交流负载load的第一相相连，第二相上主开关管s3的源极同时与第二相下主开关管s4的漏极、第二相换流电感lr2的另一端以及三相交流负载load的第二相相连，第三相上主开关管s5的源极同时与第三相下主开关管s6的漏极和第三相换流电感lr3的另一端以及三相交流负载load的第三相相连。需要注意的是：所有辅助开关管和主开关管均反并联有二极管。
以此，在逆变器工作过程中，可利用第一相上辅助开关管sx1来控制第一相换流电感lr1的充放电过程，以转移第一相下主开关管s2中的电流，从而为第一相上主开关管s1的零电压导通提供条件；利用第一相下辅助开关管sx2来控制第一相换流电感lr1的充放电过程，以转移第一相上主开关管s1中的电流，从而为第一相下主开关管s2的零电压导通提供条件；而第一相换流电感lr1则通过缓冲电流上升率来为第一相上辅助开关管sx1和第一相下辅助开关管sx2的零电流开通提供条件，并且通过作为储能元件为第一相上主开关管s1和第一相下主开关管s2的零电压开通提供条件；三相交流负载load的第二相和第三相所关联的开关管和换流电感在对应相中所起到的作用与第一相相同，其原理不作赘述。
为了提高逆变器的功率密度，通常会选择电感量较小的换流电感，从而导致换流电感中通过线圈上的电流di/dt较高，鉴于常规的以si半导体材料制成的开关管难以承受较高的di/dt；故为最大限度地优化整个逆变器的性能并综合逆变器成本因素，作为优选方案，本实施例的辅助开关管优选具有更高饱和电子漂移速度、更高的临界击穿场强、更好的高温耐受能力等性能的宽禁带半导体器件，而主开关管则优选导通电阻较小的si半导体器件，以此，形成逆变器电路的混合器件结构。
为能够有效地缓冲交直流两侧的瞬时功率差异，本实施例的直流侧滤波电容cdc包括至少一个第一电容组，每个第一电容组均由两个第一高压陶瓷电容串联而成(作为优选方案，直流侧滤波电容cdc包括至少两个相互并联的第一电容组；相邻的两个第一电容组的中点相互连接，或将所有第一电容组分为两组且处于同一组内的相邻的两个第一电容组的中点相互连接，如此有利于提高电容组的可靠性并兼顾电路板的布局设计)。而为了有效地滤除逆变器中的高频纹波，在直流侧滤波电容cdc中可同时设置至少一个与第一电容组呈并联分布的第二高压陶瓷电容，并且最好保证第二高压陶瓷电容的容量小于第一高压陶瓷电容的容量。另外，由于所有电容均采用陶瓷电容，也有利于提高逆变器的功率密度。
另外，为尽可能提高逆变器系统的工作效率，在对构成逆变器的关键元器件进行选型时，可参考如下选型思路，具体为：由于辅助开关管的导通时间比较短，故在对辅助开关管进行选型时最好侧重于选择开关参数较优的器件，以减小辅助开关管的开关损耗，而导通损耗方面的参数则可次之考虑；由于主开关管导通时间较长，同时鉴于主开关管的零电压导通需求，故在对主开关管进行选型时，则优先考虑器件在导通损耗方面的参数，开关损耗方面的参数次之考虑。
基于前述的一种三相软开关逆变器的系统结构及其构成元器件所能够起到的作用，本发明实施例还提供了一种针对前述三相软开关逆变器的运行控制策略，它包括：
s1、基于空间矢量脉冲宽度调制法并根据逆变器需要合成的空间矢量，计算出三相交流负载load每一相所对应的各个主开关管动作的时间；
s2、根据三相交流负载load的对应相的负载电流确定对应相需要动作的辅助开关管并依据公式一计算出辅助开关管动作的时间；公式一为：
式中，δt为三相交流负载load某一相所对应的主开关管动作时间与对应相的辅助开关管导通时间的时间差；lrx为三相交流负载load某一相所对应的换流电感的电感值，x对应第一相、第二相或第三相换流电感；iy为三相交流负载load的某一相的负载电流值，y对应三相交流负载load的第一相、第二相或第三相；vdc为直流电源的输出电压值；
s3、在三相交流负载load某一相所对应的主开关管动作前的δt时刻导通对应相的辅助开关管；
s4、实时检测三相交流负载load各相上的负载电流。
以此，利用空间矢量脉冲宽度调制法的原理，在需要辅助实现软开关的主开关管动作前的δt时刻开通对应相的辅助开关管，时间δt会随着负载电流的变化而改变，此时通过检测负载电流即可动态地调整换流电感的充电时间，进而实现对换流电感峰值电流的动态调整，实现负载自适应控制，能够有效降低换流电感的损耗并进一步提升逆变器的系统效率。
为进一步优化逆变器的控制策略，当检测到三相交流负载load某一相所对应的换流电感上的电流大于对应相的负载电流时，对应相需要辅助实现软开关的主开关管上反并联的二极管会导通，从而使得该主开关管被箝位到零电压，此时该主开关管(需要注意的是：该开关管应尽快导通，否则，当对应相的换流电感上的电流下降到对应相的负载电流以下时，会反向给该开关管上的寄生电容充电，则无法实现该开关管的零电压导通)；当该主开关管在零电压时导通后，同时或滞后一至两个控制周期关断对应相的辅助开关管(主要是因为主开关管导通后，换流电感两端电势差会降至并接近于零，所以最好尽快关断辅助开关管)，如此对应相的换流电感上不会长时间流过大电流，而电流则会被换流到同一桥臂(即：同一相)的另一个辅助开关管的反并联二极管上，随着换流电感上流过电流的逐渐减小，前述的辅助开关管的反并联二极管可以实现自然的零电流关断。需要注意的是：在控制策略的设计时，辅助开关管不能在对应的主开关管开通前太早的关断，否则对应的换流电感上的电流如果在该主开关管开通时下降负载电流以下的话，该主开关管的寄生电容会又被充满电，导致该主开关管失去零电压导通的条件。
为减少辅助开关管动作的次数，降低损耗并提高效率，本实施例的控制策略优选为基于十二扇区空间矢量脉冲宽度调制法来合成逆变器的空间矢量。由此，在每个开关周期内，辅助开关管只需动作一次，有效地降低了相应损耗，无需像采用诸如传统的七段式等空间矢量脉冲宽度调制法，因每个开关周期内，辅助开关管需要动作三次，而导致辅助开关管动作次数过多的问题。
综上所述，由于采用空间矢量脉冲宽度调制对逆变器控制，故可以根据逆变器需要合成的空间矢量，计算出各个主开关管动作的时间，再根据对应相负载电流的大小和方向确定需要动作的辅助开关管和确定辅助开关管动作的时间；辅助开关管要在需要辅助实现软开关的主开关管动作前的δt时刻开通，提前给辅助换流电感充电，从而转移需要辅助实现软开关的主开关管在同一桥臂上的另一个主开关管上的电流，保证主开关管的零电压导通；同时，基于形成的负载自适应控制方式，可有效提高系统的效率。
为更为清楚明了地说明整个控制策略的原理以及能够获得的技术效果，利用对十二扇区空间矢量脉冲宽度调制的规则的说明以及对逆变器的各模态的工作情况的分析来进一步说明本实施例的控制策略(需指出的是，下文只给了如图4所示出的单相(a相，即：第一相)电路且电流为参考正向时的等效示意图以及图5至图11所示出的图4中的等效示意图在一个开关周期内，负载电流为正向时的工作模态等效电路示意图；而电流为参考负向以及三相电路可以据此推出，在下文中不作过多赘述；并且下文中若存在未特别详细说明的过程或参数，均是本领域技术人员可参照现有技术理解或实现的)，具体为：
如图2所示的控制策略的扇区分区示意图和图3所示出的对应的开关序列调制规则可见，在调制规则里，“1”代表该桥臂上管开通下管关断，“0”代表该桥臂上管关断下管开通；“100”代表第一个桥臂上管开通、第二个和第三个桥臂下管开通，以此类推。这种十二扇区调制策略，在每个开关周期中，辅助开关管只需要动作一次,而其他时刻,三个桥臂的主开关管可以实现自然的软开关,不像采用传统七段式空间矢量调制策略时，因一个开关周期内,辅助开关管需要动作三次而需要多次辅助主开关管实现软开关。
工作模态1(如图5所示的第一相下主开关管s2导通期间的单相等效电路示意图)：
第一相下主开关管s2导通，因为导通时间较短，三相交流负载load的第一相电流等效为一个恒流源，电流正向流出，经过第一相下主开关管s2的源极再流到第一相下主开关管s2的漏极，而后再回流。
工作模态2(如图6所示的第一相上辅助开关管sx1导通且第一相下主开关管s2未关断期间的单相等效电路示意图)：
第一相上主开关管s1导通前的δt时刻导通第一相上辅助开关管sx1，由于有第一相换流电感lr1的存在，电感电流不能突变，所以第一相上辅助开关管sx1零电流导通。第一相换流电感lr1上的电流以vdc/lrx的斜率慢慢上升，根据kcl定律，流过第一相下主开关管s2上的电流慢慢减小并逐渐转移到第一相换流电感lr1上。
工作模态3(如图7所示的在第一相上辅助开关管sx1导通、第一相上主开关管s1反并联二极管未导通且第一相下主开关管s2关断期间的单相等效电路示意图)：
在第一相下主开关管s2电流下降到零之前，关断第一相下主开关管s2，则第一相下主开关管s2电流转移到其反并联的二极管上；当第一相换流电感lr1上的电流上升到和三相交流负载load的第一相的电流相等时，第一相下主开关管s2实现自然零电流关断；而后，给第一相下主开关管s2的寄生电容充电，其漏极和源极电压逐渐上升；并同时给第一相上主开关管s1的寄生电容放电，使其漏极和源极电压逐渐下降。
工作模态4(如图8所示的在第一相上辅助开关管sx1导通、第一相下主开关管s2关断期间的单相等效电路示意图)：
当第一相上主开关管s1的漏极和源极电压降为零时，其反并联二极管导通，在第一相上主开关管s1的反并联二极管导通后，即可零电压导通第一相上主开关管s1，同时零电压关断第一相上辅助开关管sx1。第一相上辅助开关管sx1不能在第一相上主开关管s1导通前太早关断，否则，第一相换流电感lr1上的电流将快速下降，并可能下降到低于三相交流负载load的第一相的电流，从而发生有电流反向给第一相上主开关管s1的寄生电容充电的问题，导致第一相上主开关管s1无法实现软开关；另外，第一相上辅助开关管sx1也不宜在第一相上主开关管s1导通后太长时间关断，否则第一相换流电感lr1上长时间流过大电流时，会导致损耗增加。
工作模态5(如图9所示的在第一相上辅助开关管sx1关断、第一相下辅助开关管sx2的反并联二极管未导通、第一相上主开关管s1导通期间的单相等效电路示意图)：
第一相上主开关管s1导通，电流从其反并联二极管转移到第一相上主开关管s1本身上；同时，第一相上辅助开关管sx1关断，其计生电容开始充电，第一相上辅助开关管sx1的漏极和源极两端电压开始上升；而第一相下辅助开关管sx2的寄生电容则开始放电，其漏源两端电压开始下降。
工作模态6(如图10所示的在第一相上辅助开关管sx1关断、第一相下辅助开关管sx2反并联二极管导通、第一相上主开关管s1导通期间的单相等效电路示意图)：
当第一相下辅助开关管sx2的漏极和源极电压降为零时，则第一相下辅助开关管sx2的反并联二极管导通，则直流电源vdc反向加在第一相换流电感lr1上，第一相换流电感lr1上的电流快速下降并直至降为零，第一相下辅助开关管sx2的反并联二极管实现自然软关断。
工作模态7(如图11所示的在第一相下辅助开关管sx2反并联二极管关断、第一相上主开关管s1导通期间的单相等效电路示意图)：
第一相下辅助开关管sx2关断之后，电流不再从第一相换流电感lr1经第一相上主开关管s1回馈至直流电源vdc，而是从直流电源vdc的正极出发，正向流过第一相上主开关管s1，再流经三相交流负载load的第一相，最后回流到直流电源vdc的负极。
另外，通过对如图12所示的逆变器系统中时间δt和换流电感峰值电流随负载电流变化的仿真波形(图中，前两行为a相主开关管和辅助开关管的控制信号以及a相负载电流和第一相换流电感lr1的电流，后两行为c相主开关管和辅助开关管的控制信号以及c相负载电流和第三相换流电感lr3的电流)的分析可知：a相负载电流约为70a，c相负载电流约为50a，主开关管的零电压开通所需的时间δt随负载电流的增大而增大，同时辅助换流电感的峰值电流也随之改变，从而实现了逆变器中换流电感的电流自适应控制。
以上实施例仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
1.一种三相软开关逆变器，用于驱动三相交流负载(load)，其特征在于：它包括第一相换流电感(lr1)、第二相换流电感(lr2)和第三相换流电感(lr3)以及逐级顺序并联的直流电源(vdc)、直流侧滤波电容(cdc)、三相辅助逆变开关管电路和三相主逆变开关管电路；
所述第一相换流电感(lr1)的一端与三相辅助逆变开关管电路的第一桥臂的中点相连、另一端与三相主逆变开关管电路的第一桥臂的中点相连，所述三相交流负载(load)的第一相与三相主逆变开关管电路的第一桥臂的中点相连；
所述第二相换流电感(lr2)的一端与三相辅助逆变开关管电路的第二桥臂的中点相连、另一端与三相主逆变开关管电路的第二桥臂的中点相连，所述三相交流负载(load)的第二相与三相主逆变开关管电路的第二桥臂的中点相连；
所述第三相换流电感(lr3)的一端与三相辅助逆变开关管电路的第三桥臂的中点相连、另一端与三相主逆变开关管电路的第三桥臂的中点相连，所述三相交流负载(load)的第三相与三相主逆变开关管电路的第三桥臂的中点相连。
2.如权利要求1所述的一种三相软开关逆变器，其特征在于：
所述三相辅助逆变开关管电路包括分别由两个辅助开关管组成的第一辅助桥臂、第二辅助桥臂和第三辅助桥臂，组成所述第一辅助桥臂的两个辅助开关管分别为第一相上辅助开关管(sx1)和第一相下辅助开关管(sx2)，组成所述第二辅助桥臂的两个辅助开关管分别为第二相上辅助开关管(sx3)和第二相下辅助开关管(sx4)，组成所述第三辅助桥臂的两个辅助开关管分别为第三相上辅助开关管(sx5)和第三相下辅助开关管(sx6)；
所述第一相上辅助开关管(sx1)的漏极同时与第二相上辅助开关管(sx3)的漏极、第三相上辅助开关管(sx5)的漏极、直流电源(vdc)的正极和直流侧滤波电容(cdc)的正极相连，所述第一相下辅助开关管(sx2)的源极同时与第二相下辅助开关管(sx4)的源极、第三相下辅助开关管(sx6)的源极、直流电源(vdc)的负极和直流侧滤波电容(cdc)的负极相连，所述第一相上辅助开关管(sx1)的源极同时与第一相下辅助开关管(sx2)的漏极以及第一相换流电感(lr1)的一端相连，所述第二相上辅助开关管(sx3)的源极同时与第二相下辅助开关管(sx4)的漏极以及第二相换流电感(lr2)的一端相连，所述第三相上辅助开关管(sx5)的源极同时与第三相下辅助开关管(sx6)的漏极以及第三相换流电感(lr3)的一端相连；
所述三相主逆变开关管电路包括分别由两个主开关管组成的第一主桥臂、第二主桥臂和第三主桥臂，组成所述第一主桥臂的两个主开关管分别为第一相上主开关管(s1)和第一相下主开关管(s2)，组成所述第二主桥臂的两个主开关管分别为第二相上主开关管(s3)和第二相下主开关管(s4)，组成所述第三主桥臂的两个主开关管分别为第三相上主开关管(s5)和第三相下主开关管(s6)；
所述第一相上主开关管(s1)的漏极同时与第二相上主开关管(s3)的漏极、第三相上主开关管(s5)的漏极、直流电源(vdc)的正极和直流侧滤波电容(cdc)的正极相连，所述第一相下主开关管(s2)的源极同时与第二相下主开关管(s4)的源极、第三相下主开关管(s6)的源极、直流电源(vdc)的负极和直流侧滤波电容(cdc)的负极相连，所述第一相上主开关管(s1)的源极同时与第一相下主开关管(s2)的漏极、第一相换流电感(lr1)的另一端以及三相交流负载(load)的第一相相连，所述第二相上主开关管(s3)的源极同时与第二相下主开关管(s4)的漏极、第二相换流电感(lr2)的另一端以及三相交流负载(load)的第二相相连，所述第三相上主开关管(s5)的源极同时与第三相下主开关管(s6)的漏极和第三相换流电感(lr3)的另一端以及三相交流负载(load)的第三相相连。
3.如权利要求2所述的一种三相软开关逆变器，其特征在于：所述辅助开关管为宽禁带半导体器件，所述主开关管为si半导体器件。
4.如权利要求2所述的一种三相软开关逆变器，其特征在于：所述直流侧滤波电容(cdc)包括至少一个第一电容组，每个所述第一电容组均由两个第一高压陶瓷电容串联而成。
5.如权利要求4所述的一种三相软开关逆变器，其特征在于：所述直流侧滤波电容(cdc)包括至少两个相互并联的第一电容组；相邻的两个所述第一电容组的中点相互连接，或所有所述第一电容组分为两组且处于同一组内的相邻的两个第一电容组的中点相互连接。
6.如权利要求4所述的一种三相软开关逆变器，其特征在于：所述直流侧滤波电容(cdc)还包括至少一个与第一电容组呈并联分布的第二高压陶瓷电容，所述第二高压陶瓷电容的容量小于第一高压陶瓷电容的容量。
7.一种如权利要求2至6中任一项所述的三相软开关逆变器的运行控制策略，其特征在于：它包括
s1、基于空间矢量脉冲宽度调制法并根据逆变器需要合成的空间矢量，计算出三相交流负载(load)每一相所对应的各个主开关管动作的时间；
s2、根据三相交流负载(load)的对应相的负载电流确定对应相需要动作的辅助开关管并依据公式一计算出辅助开关管动作的时间；公式一为：
式中，δt为三相交流负载(load)某一相所对应的主开关管动作时间与对应相的辅助开关管导通时间的时间差；lrx为三相交流负载(load)某一相所对应的换流电感的电感值，x对应第一相、第二相或第三相换流电感；iy为三相交流负载(load)的某一相的负载电流值，y对应三相交流负载(load)的第一相、第二相或第三相；vdc为直流电源的输出电压值；
s3、在所述三相交流负载(load)某一相所对应的主开关管动作前的δt时刻导通对应相的辅助开关管；
s4、实时检测所述三相交流负载(load)各相上的负载电流。
8.如权利要求7所述的一种三相软开关逆变器的运行控制策略，其特征在于：当检测到所述三相交流负载(load)某一相所对应的换流电感上的电流大于对应相的负载电流且在该相的主开关管被箝位到零电压时，导通该主开关管；当该主开关管在零电压时导通后，同时或滞后一至两个控制周期关断对应相的辅助开关管。
9.如权利要求7所述的一种三相软开关逆变器的运行控制策略，其特征在于：基于十二扇区空间矢量脉冲宽度调制法来合成逆变器的空间矢量。
技术总结