一种新型无源软开关三电平逆变器

易灵芝，姜康宁，胡炎申,2

（1.湘潭大学多能协同控制技术湖南省工程研究中心，湘潭411105；2.深圳茂硕电气有限公司，深圳518000）

三电平逆变器由于具备功率密度高、 成本低、干扰小等优势，而广泛应用于中大功率的光伏发电领域[1-2]。 工程应用中，功率开关管需要工作在高开关频率状态，因此硬开关损耗尤为明显，限制其在高压领域的应用，而软开关技术是解决功率开关管高频化和低损耗之间矛盾的最佳选择[3-4]。

软开关技术是利用电感、电容本身特有的属性，即缓冲电感对于电流变化的抑制以及缓冲电容对电压变化的抑制， 避免功率开关管的电压和电流同时取得高值，实现功率开关管的零电流软开关ZCS（zero-current soft-switching）和零电压软开关ZVS（zerovoltage soft-switching）[5-7]。早期的软开关技术是通过附加RCD 缓冲电路[8-9]，试图将开关损耗的能量转移到缓冲电路，利用电阻和电容将能量以热量的形式消耗掉，也能达到降低开关管温度的作用。 但理论上能量的损耗依然存在，甚至新增了辅助电路的损耗，效率更低。

软开关技术广泛应用于DC/DC 变换器，后由李泽元、 阮新波等专家学者推广至多电平逆变器[10-11]。文献[12]介绍了一种常规型软开关拓扑，能够直接实现零电流软开关，但这种方案复制了两电平ZCT软开关控制方式，完全没有考虑到TNPC 三电平逆变器的拓扑特性，辅助器件繁多。文献[13]提出一种在非单位功率因数工况下仍能实现零电流开关的软开关调制技术， 并且研制25 kW 的三相逆变器样机验证了有效性。但该方案控制过程需要多模式切换，控制策略复杂，控制精度要求太高。……