1.一种软开关三相电流型高频链矩阵逆变器拓扑,其特征在于,包括依次连接的电源网络、辅助换流电路、全桥电流型逆变器、高频变压器、矩阵变换器、CL型滤波器以及负载;
所述辅助换流电路包括可控开关管S5、可控开关管S6、二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、谐振电感Lr以及谐振电容Cr;所述可控开关管S5的发射极分别与二极管D2的正极、二极管D4的正极和谐振电感Lr的一端连接;所述可控开关管S5的集电极与所述二极管D1的正极连接;所述可控开关管S6的集电极分别与二极管D1的负极、二极管D3的负极和谐振电容Cr的一端连接;所述可控开关管S6的发射极与二极管D2的负极连接;所述谐振电感Lr的另一端与谐振电容Cr的另一端连接;所述二极管D3的正极以及所述二极管D4的负极均与所述全桥电流型逆变器中二极管D5的负极连接。
2.根据权利要求1所述的软开关三相电流型高频链矩阵逆变器拓扑,其特征在于,所述电源网络包括直流输入电压源E和储能电感Ldc;所述直流输入电压源E的正极与所述储能电感Ldc的一端连接;所述储能电感Ldc的另一端与所述可控开关管S5的集电极连接,所述直流输入电压源E的负极分别与可控开关管S6的发射极和二极管D2的负极连接。
3.根据权利要求1所述的软开关三相电流型高频链矩阵逆变器拓扑,其特征在于,所述全桥电流型逆变器包括可控开关管S1、二极管D5、可控开关管S2、二极管D6、可控开关管S3、二极管D7、可控开关管S4和二极管D8;可控开关管S1、二极管D5、可控开关管S2和二极管D6串联组成的第一桥臂,可控开关管S3、二极管D7、可控开关管S4和二极管D8串联组成的第二桥臂;
所述可控开关管S1的集电极分别与所述可控开关管S5的集电极、所述二极管D1的正极以及可控开关管S3的集电极连接;所述可控开关S1的发射极与所述二极管D5的正极连接,所述二极管D5的负极分别与所述二极管D3的正极、二极管D4的负极和所述可控开关管S2的集电极连接;所述可控开关管S2的发射极与所述二极管D6的正极连接;所述二极管D6的负极分别与所述可控开关管S6的发射极、所述二极管D2的负极以及所述二极管D8的负极连接;所述二极管D8的正极与所述可控开关管S4的发射极连接;所述可控开关管S4的集电极与所述二极管D7的负极连接;所述二极管D7的正极与所述可控开关管S3的发射极连接。
4.根据权利要求3所述的软开关三相电流型高频链矩阵逆变器拓扑,其特征在于,所述矩阵变换器包括可控开关管Spah、可控开关管Snal、可控开关管Spal、可控开关管Snah、可控开关管Spbh、可控开关管Snbl、可控开关管Spbl、可控开关管Snbh、可控开关管Spch、可控开关管Sncl、可控开关管Spcl和可控开关管Snch;可控开关管Spah的发射极与可控开关管Snal的发射极连接,可控开关管Spbh的发射极与可控开关管Snbl的发射极连接,可控开关管Spch的发射极与可控开关管Sncl的发射极连接;可控开关管Snah的发射极与可控开关管Spal的发射极连接,可控开关管Snbh的发射极与可控开关管Spbl的发射极连接,可控开关管Snch的发射极与可控开关管Spcl的发射极连接;可控开关管Spal的集电极与可控开关管Snal的集电极连接;可控开关管Spbl的集电极与可控开关管Snbl的集电极连接;可控开关管Spcl的集电极与可控开关管Sncl的集电极连接。
5.根据权利要求4所述的软开关三相电流型高频链矩阵逆变器拓扑,其特征在于,所述高频变压器原边的一端分别与可控开关管S2的集电极和二极管D5的负极连接;所述高频变压器原边的另一端分别与可控开关管S4的集电极和二极管D7的负极连接;所述高频变压器副边的一端分别与可控开关管Spah的集电极、可控开关管Spbh的集电极和可控开关管Spch的集电极连接;所述高频变压器副边的另一端分别与可控开关管Snah的集电极、可控开关管Snbh的集电极和可控开关管Snch的集电极连接。
6.根据权利要求5所述的软开关三相电流型高频链矩阵逆变器拓扑,其特征在于,所述CL型滤波器包括第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第一电感L1、第二电感L2和第三电感L3;可控开关管Spal的集电极与可控开关管Snal的集电极相连后分别与第一电容C1的一端和第一电感L1的一端相连;可控开关管Spbl的集电极与可控开关管Snbl的集电极相连后分别与第二电容C2的一端和第二电感L2的一端相连;可控开关管Spcl的集电极与可控开关管Sncl的集电极相连后分别与第三电容C3的一端和第三电感L3的一端相连;第一电容C1的另一端分别与第二电容C2的另一端和第三电容C3的另一端相连。
7.根据权利要求6所述的软开关三相电流型高频链矩阵逆变器拓扑,其特征在于,所述负载包括第一负载R1、第二负载R2和第三负载R3;第一电感L1的另一端与第一负载R1的一端相连;第二电感L2的另一端与第二负载R2的一端相连;第三电感L3的另一端与第三负载R3的一端相连;第一负载R1的另一端分别与第二负载R2的另一端和第三负载R3的另一端相连。
8.一种软开关三相电流型高频链矩阵逆变器拓扑的调制方法,其特征在于,所述方法应用于权利要求1‑7任意一项所述的三相电流型高频链矩阵式逆变器拓扑,所述方法包括:
全桥电流型逆变器采用移相调制,可控开关管S1和可控开关管S2的驱动信号互补,可控开关管S3和可控开关管S4的驱动信号互补;辅助换流电路在第一桥臂和第二桥臂重叠导通时起作用,辅助换流电路的可控开关管在可控开关管S1、可控开关管S3同时导通或者可控开关管S2、可控开关管S4同时导通时导通;后级矩阵变换器采用正弦脉宽解结耦调制,将矩阵变换器等效为两组普通的电流型逆变器,分别为正组逆变器和负组逆变器;全桥电流型逆变器的调制和矩阵变换器的调制通过两个中间信号Vp和Vn构成一种一体化调制,使得前后级的驱动信号能够保持同步,其中中间信号Vp和Vn是由可控开关管S1、S2、S3以及S4的驱动信号经过逻辑组合得到;
工作过程如下:
直流电经辅助换流电路和前级全桥电流型逆变器转换为正负交变的高频交流方波,然后经过高频变压器实现输出与输入之间的电气隔离并且耦合到高频变压器的副边,再经过后级矩阵变换器转化为工频交流电,最后输出交流电经过输出滤波器滤波后,给负载供电。