CN113162454B - 一种三相无源无损软开关逆变电路 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种三相无源无损软开关逆变电路，涉及电力电子技术领域。该电路由三相电路组成，每一相电路的结构相同且并联在正负直流母线间，每相上下桥臂开关管按照正弦脉宽调制、相位差为180°互补开通方式工作。本发明所述的三相无源无损软开关逆变电路不使用变压器、耦合电感以及分压电容，因此消除了现有无源软开关逆变电路的附加体积大、电路复杂度增加、二极管电压应力高、分压不平衡以及变压器或耦合电感的设计与制作复杂等缺点，控制简单，可以可靠地实现所有开关管的软开关，减小开关损耗，同时能够将辅助缓冲电路中的缓冲能量无损恢复，消除环流损耗，进一步提高电能变换的效率。
Description
技术领域
本发明涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种三相无源无损软开关逆变电路。
背景技术
电力电子技术是基于电路原理和设计理论，应用分析和开发工具，同时使用功率半导体器件，对电能形式进行高效变换和控制的技术。逆变器是一类重要的电力电子电路，在新能源、电机拖动等领域已经被广泛应用。目前，轻小化的逆变装置越来越受到人们的青睐，而轻量化与小型化的直接手段是提高开关频率，因此高频化已成为逆变器发展的重要趋势。但随着开关频率的不断提高，开关损耗也将成正比增加。此外，高频产生的噪声污染和电磁干扰(EMI)也越来越引起人们的关注。针对以上问题，软开关技术被引入到逆变器中。
目前，软开关逆变器主要分为两大类：一类是有源软开关逆变器，其辅助缓冲电路中使用了有源开关器件，增加了缓冲能量的控制维度，从而可以实现近乎无损的软开关效果，但是有源开关器件的使用也带来了附加成本高与控制复杂的问题；另一类是无源软开关逆变器，与有源拓扑不同的是其辅助缓冲电路中仅使用了无源元件，通过串联电感与并联电容的方式实现了开关管的零电流开通(Zero Current Switching,ZCS)与零电压关断(Zero Voltage Switching,ZVS)，因此其在附加成本和可靠性方面具有较大优势。
早期的无源软开关逆变器仅注重开关管的软开关实现，在辅助缓冲电路中使用电阻直接将缓冲能量耗散，因此使得逆变器整体效率的提高并不明显。随后出现了无源无损软开关逆变器，如变压器式无源软开关逆变器、耦合电感式无源软开关逆变器，这些逆变器均可以实现缓冲能量的无损恢复，但是由于这些逆变器的辅助缓冲电路中包含变压器或耦合电感，因此增加了附加体积与电路复杂度，同时存在变压器二次侧二极管电压应力高以及退磁时间长的问题，变压器与耦合电感的设计与制作复杂且损耗大，因此也不利于这些逆变器的产品化。截至目前，适用于逆变器的无源辅助缓冲电路仍在继续研究中。
在2004年的“IEEE Transactions on Power Electronics”第19卷第2期中公开了一种无源无损软开关逆变电路，该电路的拓扑如图1所示，该拓扑的三相辅助缓冲电路共用一个能量恢复变压器，因此降低了辅助缓冲电路的体积以及电路的复杂度，同时可以保持较低的电压应力，然而该拓扑利用了电路中的杂散电感作为缓冲电感，故不能实现开关管的可靠ZCS开通，同时也没有解决变压器设计与制作复杂和损耗大等问题。
在2009年授权的一项中国发明专利(专利号ZL200910010240.9)以及2011年的“IEEE Transactions on Power Electronics”第26卷第2期中公开了一种无源无损软开关逆变电路，该电路的拓扑如图2所示，该拓扑通过使用耦合电感缓解了变压器所带来的各种问题，不仅能够可靠实现ZCS开通，同时能够提高低频输出时的波形质量，然而为了对电压应力进行箝位和解决磁复位时间长的问题，在直流母线间又并联了三个大的电解质电容，因而带来了附加体积大以及分压不平衡的问题。
针对上述电路存在的问题，2019年授权的一项中国发明专利(专利号ZL201710645313.6) 公开了一种无源软开关逆变电路，该电路的拓扑如图3所示。该拓扑不使用变压器、耦合电感以及分压电容，因此消除了使用以上元件带来的所有问题，具有电路结构简单，可靠性高，成本低，电压应力均为直流电源电压等优点。然而，该无源软开关逆变电路仍然存在不足：①辅助缓冲电路中的能量是利用电路本身的杂散电阻以及器件的导通压降进行耗散的，因而该逆变器不易实现高变换效率；②在开关管开通时，如果辅助缓冲电路中的能量未被耗散至零则会造成开关管的硬开通以及辅助二极管的反向恢复，从而降低该逆变器的变换效率。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种三相无源无损软开关逆变电路。
本发明的技术方案为，
一种三相无源无损软开关逆变电路，包括三相结构相同的无源无损软开关逆变电路，三相无源无损软开关逆变电路并联在正负直流母线间，三相输出波形的相位互差120°；
所述各相无源无损软开关逆变电路都包括：第一开关管及其反并联二极管、第二开关管及其反并联二极管、第一缓冲电感、第二缓冲电感、第一缓冲电容、第二缓冲电容、第一储能电容、第二储能电容、第一馈能电感、第二馈能电感、第一辅助二极管、第二辅助二极管、第三辅助二极管、第四辅助二极管、第五辅助二极管、第六辅助二极管以及第七辅助二极管；
所述第一开关管的集电极与正直流母线相连，第一开关管的发射极与第一缓冲电感的一端相连，第一缓冲电感的另一端连接至第二缓冲电感的一端，第二缓冲电感的另一端与第二开关管的集电极相连，第二开关管的发射极连接至负直流母线，第一缓冲电感与第二缓冲电感的连接点作为逆变桥臂的单相交流电输出端；第一开关管的反并联二极管的阴极与正直流母线相连，第一开关管的反并联二极管的阳极与第一开关管的发射极相连，第二开关管的反并联二极管的阴极与第二开关管的集电极相连，第二开关管的反并联二极管的阳极连接至负直流母线；第一缓冲电容的一端与正直流母线相连，第一缓冲电容的另一端与第五辅助二极管的阴极相连，第五辅助二极管的阳极与第二缓冲电容的一端相连，第二缓冲电容的另一端连接至负直流母线；第三辅助二极管的阳极连接至第一缓冲电容与第五辅助二极管的连接点，第三辅助二极管的阴极与第一馈能电感的一端相连，第一馈能电感的另一端与第一辅助二极管的阳极相连，第一辅助二极管的阴极连接至正直流母线，第一储能电容的一端连接至第三辅助二极管与第一馈能电感的连接点，第一储能电容的另一端连接至第一开关管与第一缓冲电容的连接点；第四辅助二极管的阴极连接至第二缓冲电容与第五辅助二极管的连接点，第四辅助二极管的阳极与第二馈能电感的一端相连，第二馈能电感的另一端与第二辅助二极管的阴极相连，第二辅助二极管的阳极连接至负直流母线，第二储能电容的一端连接至第四辅助二极管与第二馈能电感的连接点，第二储能电容的另一端连接至第二开关管与第二缓冲电容的连接点；第六辅助二极管的阴极连接至正直流母线，第六辅助二极管的阳极连接至第二缓冲电容与第五辅助二极管的连接点；第七辅助二极管的阳极连接至负直流母线，第七辅助二极管的阴极连接至第一缓冲电容与第五辅助二极管的连接点。
所述第一开关管、第二开关管、第一开关管的反并联二极管和第二开关管的反并联二极管构成逆变电路；由所述第一缓冲电感、第二缓冲电感、第一缓冲电容、第二缓冲电容、第一储能电容、第二储能电容、第一馈能电感，第二馈能电感、第一辅助二极管、第二辅助二极管、第三辅助二极管、第四辅助二极管、第五辅助二极管、第六辅助二极管及第七辅助二极管构成无源辅助缓冲电路。
所述各相电路中的第一开关管和第二开关管采用全控开关器件。
所述全控开关器件为功率晶体管、绝缘栅双极型晶体管、功率场效应晶体管或智能功率模块。
所述各相无源无损软开关逆变电路中的第一开关管的反并联二极管、第二开关管的反并联二极管、第一辅助二极管、第二辅助二极管、第三辅助二极管、第四辅助二极管、第五辅助二极管、第六辅助二极管及第七二极管采用快速恢复二极管或高频二极管。
所述各相电路中的第一开关管和第二开关管按照正弦脉宽调制、相位差为180°互补开通方式工作。
所述三相无源无损软开关逆变电路的各相电路的工作模式包括：
模式a：第一开关管处于开通状态，第二开关管处于关断状态。电路处于直流电源向负载供电的状态；
模式b：第一开关管关断，第二开关管开通，第二辅助二极管、第三辅助二极管和第五辅助二极管导通。负载电流立即换流至第一缓冲电容、第二缓冲电容和第一储能电容。同时，第一缓冲电容、第二缓冲电容、第一储能电容与第一缓冲电感、第二缓冲电感开始谐振，第一缓冲电容开始充电，第二缓冲电容和第一储能电容开始放电，第一缓冲电感的电流从负载电流开始谐振上升，第二缓冲电感中的电流从零开始谐振上升。与此同时，第二储能电容和第二馈能电感开始谐振，第二储能电容开始放电，第二馈能电感的电流从零开始谐振上升。在第一缓冲电容、第二缓冲电容和第一储能电容的作用下，第一开关管实现零电压关断，在第一缓冲电感和第二缓冲电感的作用下，第二开关管实现零电流开通；
模式c：当第二缓冲电容的电压下降至零时，第七辅助二极管导通，第五辅助二极管自然关断。此时，第一储能电容与第一缓冲电感、第二缓冲电感开始谐振，第一储能电容继续放电，第一缓冲电感和第二缓冲电感中的电流继续谐振上升。当第一储能电容的电压下降至零时，第一缓冲电感和第二缓冲电感中的电流达到峰值。此后，第一储能电容开始反向充电，第一缓冲电感和第二缓冲电感中的电流开始谐振下降。当第一缓冲电感中的电流下降至负载电流时，第二缓冲电感中的电流下降至零。此后，第一缓冲电感中的电流从负载电流继续谐振下降，第二缓冲电感中的电流从零开始反向谐振上升，即负载电流开始从第一缓冲电感向第二缓冲电感换流。在此期间，第二储能电容和第二馈能电感继续谐振，第二储能电容继续放电，第二馈能电感的电流继续谐振上升；
模式d：当第二缓冲电感的电流值反向上升至第二馈能电感的电流值，第二开关管的反并联二极管开通。此时，第一储能电容与第一缓冲电感、第二缓冲电感继续谐振，第一储能电容继续反向充电，第一缓冲电感中的电流继续谐振下降，第二缓冲电感中的电流继续反向谐振上升，即负载电流继续从第一缓冲电感向第二缓冲电感换流。在此期间，第二储能电容与第二馈能电感继续谐振，第二储能电容继续放电，第二馈能电感的电流继续谐振上升；
模式e：当第一缓冲电感中的电流谐振下降至零，第二缓冲电感中的电流谐振上升至负载电流，即负载电流完全从第一缓冲电感换流至第二缓冲电感，第三辅助二极管、第七辅助二极管自然关断。此时，第二储能电容与第二馈能电感继续谐振，第二储能电容继续放电，第二馈能电感的电流继续谐振上升。由于第二缓冲电感的电流保持为负载电流，故第二开关管的反并联二极管的电流谐振下降；
模式f：当第二储能电容的电压下降至零，第四辅助二极管、第五辅助二极管导通。此时，第一缓冲电容、第二缓冲电容、第二储能电容与第二馈能电感开始谐振，第一缓冲电容开始放电，第二缓冲电容与第二储能电容开始充电，第二馈能电感中的电流从峰值开始谐振下降，第二开关管的反并联二极管中的电流开始谐振上升。在此过程中，第二馈能电感中储存的一部分能量向第二储能电容转移，另一部分能量通过第四辅助二极管、第五辅助二极管向直流电源回馈；
模式g：当第二馈能电感中的电流下降至零，第二开关管的反并联二极管中的电流上升至负载电流，第二辅助二极管、第四辅助二极管、第五辅助二极管自然关断。此时，电路进入稳定环流状态；
模式h：当第一开关管开通，第一辅助二极管开通。由于直流电源电压直接加在了第一缓冲电感与第二缓冲电感上，第一缓冲电感中的电流从零开始线性上升，第二缓冲电感中的电流从负载电流开始线性下降，负载电流开始从第二缓冲电感向第一缓冲电感换流；同时，第一储能电容与第一馈能电感开始谐振，第一储能电容开始放电，第一馈能电感的电流从零开始谐振上升。在第一缓冲电感与第二缓冲电感的作用下，第一开关管中的电流从零开始线性上升，故第一开关管实现零电流开通；
模式i：当第二缓冲电感中的电流下降至零，第一缓冲电感中的电流上升至负载电流，即负载电流完全从第二缓冲电感换流至第一缓冲电感时，第二开关管的反并联二极管自然关断，第四辅助二极管、第五辅助二极管导通。此时，第一缓冲电容、第二缓冲电容、第二储能电容与第一缓冲电感、第二缓冲电感开始谐振。第二缓冲电容开始充电，第一缓冲电容和第二储能电容开始放电，第一缓冲电感的电流从负载电流开始谐振上升，第二缓冲电感的电流从零开始谐振上升。在此期间，第一储能电容与第一馈能电感继续谐振，第一储能电容继续放电，第一馈能电感的电流继续谐振上升；
模式j：当第二缓冲电容的电压上升至直流电源电压，第一缓冲电容的电压下降至零，第六辅助二极管导通，第五辅助二极管自然关断。此时，第二储能电容与第一缓冲电感、第二缓冲电感开始谐振，第二储能电容继续放电，第一缓冲电感、第二缓冲电感的电流继续谐振上升。当第二储能电容的电压下降至零时，第一缓冲电感中的电流达到峰值。此后，第二储能电容开始正向充电，第一缓冲电感与第二缓冲电感中的电流开始谐振下降。在此期间，第一储能电容与第一馈能电感继续谐振，第一储能电容继续放电，第一馈能电感的电流继续谐振上升；
模式k：当第一缓冲电感中的电流下降至负载电流，第二缓冲电感中的电流下降至零，第四辅助二极管、第六辅助二极管自然关断。此时，第一储能电容与第一馈能电感继续谐振，第一储能电容继续放电，第一馈能电感的电流继续谐振上升；
模式l：当第一储能电容的电压下降至零，第三辅助二极管、第五辅助二极管导通。此时，第一缓冲电容、第二缓冲电容、第一储能电容与第一馈能电感开始谐振，第二缓冲电容开始放电，第一缓冲电容与第一储能电容开始充电，第一馈能电感中的电流开始谐振下降。在此过程中，第一馈能电感中储存的一部分能量向第一储能电容转移，另一部分能量通过第一辅助二极管、第三辅助二极管和第五辅助二极管向直流电源回馈。
当第一馈能电感中的电流下降至零时，第一辅助二极管、第三辅助二极管和第五辅助二极管自然关断；此时，回路工作模式回到模式a。
采用上述技术方法所产生的有益效果在于：
本发明提供一种三相无源无损软开关逆变电路，不使用变压器、耦合电感以及分压电容，因此消除了现有技术的附加体积大、电路复杂度增加、二极管电压应力高、分压不平衡以及变压器或耦合电感的设计与制作复杂等缺点；不仅控制简单，并且能够可靠地实现所有开关管的软开关，减小开关损耗；能够将辅助缓冲电路中的缓冲能量无损恢复，进一步提高了电能变换的效率。具体包括以下优点：
(1)本发明的所述的三相无源无损软开关逆变电路中的开关器件是全控器件，包括功率晶体管(GTR)、绝缘栅双极型晶体管(IGBT)、功率场效应晶体管(MOSFET)或智能功率模块 (IPM)，这样开关电路可由控制电路直接控制；
(2)本发明所述的三相无源无损软开关逆变电路不使用变压器、耦合电感以及分压电容，因此消除了附加体积大、电路复杂度增加、二极管电压应力高、分压不平衡以及变压器或耦合电感的设计与制作复杂等缺点；
(3)本发明所述的三相无源无损软开关逆变电路的辅助缓冲电路中不使用有源开关器件，成本低，电路控制简单，并且可靠地实现了所有开关管的软开关，减小了开关损耗；
(4)本发明所述的三相无源无损软开关逆变电路能够将辅助缓冲电路中的缓冲能量无损恢复，进一步提高了电能变换的效率。
附图说明
图1为现有技术的一种三相无源无损软开关逆变器的电路图；
图2为现有技术的另一种三相无源无损软开关逆变器的电路图；
图3为现有技术的一种三相无源软开关逆变器的电路图；
图4为本发明实施例中的三相无源无损软开关逆变器的三相等效电路图；
图5为本发明实施例中的三相无源无损软开关逆变电路A相电路的电路图；
图6为本发明实施例中的三相无源无损软开关逆变电路A相的时序波形图；
图7为本发明实施例中的三相无源无损软开关逆变电路的换流工作模式图；
其中，(a)为换流工作模式a示意图，(b)为换流工作模式b示意图，(c)为换流工作模式c示意图，(d)为换流工作模式d示意图，(e)为换流工作模式e示意图，(f)为换流工作模式f示意图，(g)为换流工作模式g示意图，(h)为换流工作模式h示意图，(i)为换流工作模式i示意图，(j)为换流工作模式j示意图，(k)为换流工作模式k示意图，(l)为换流工作模式l示意图；
图8为本发明实施例中的三相无源无损软开关逆变电路A相的主要元件的仿真波形图；
图9为本发明实施例中的三相无源无损软开关逆变电路A相的第一开关管S1开通与关断时的电压和电流的仿真波形图；
图10为本发明实施例中的三相无源无损软开关逆变电路A相的第一开关管S2开通与关断时的电压和电流的仿真波形图。
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。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
一种三相无源无损软开关逆变电路，如图4所示，本发明的三相无源无损软开关逆变电路，由三相电路组成，每一相电路的结构相同且并联在正负直流母线间，具体为：A相无源无损软开关逆变电路、B相无源无损软开关逆变电路和C相无源无损软开关逆变电路，三相输出波形的相位互差120°。A相无源无损软开关逆变电路包括：A相逆变电路和A相无源辅助缓冲电路，B相无源无损软开关逆变电路包括：B相逆变电路和B相无源辅助缓冲电路， C相无源无损软开关逆变电路包括：C相逆变电路和C相无源辅助缓冲电路。
各相无源无损软开关逆变电路包括第一开关管(S1、S3、S5)及其反并联二极管(D1、D3、 D5)、第二开关管(S2、S4、S6)及其反并联二极管(D2、D4、D6)、第一缓冲电感(L1、L3、L5)、第二缓冲电感(L2、L4、L6)、第一缓冲电容(C1、C3、C5)、第二缓冲电容(C2、C4、C6)、第一储能电容(Cb1、Cb3、Cb5)、第二储能电容(Cb2、Cb4、Cb6)、第一馈能电感(Lb1、Lb3、Lb5)、第二馈能电感(Lb2、Lb4、Lb6)、第一辅助二极管(Da1、Da8、Da15)、第二辅助二极管(Da2、Da9、 Da16)、第三辅助二极管(Da3、Da10、Da17)、第四辅助二极管(Da4、Da11、Da18)、第五辅助二极管(Da5、Da12、Da19)、第六辅助二极管(Da6、Da13、Da20)以及第七辅助二极管(Da7、Da14、Da21)。
A相无源无损软开关逆变电路如图5所示。
在A相上，第一开关管S1的集电极与正直流母线相连，第一开关管S1的发射极与第一缓冲电感L1的一端相连，第一缓冲电感L1的另一端连接至第二缓冲电感L2的一端，第二缓冲电感 L2的另一端与第二开关管S2的集电极相连，第二开关管S2的发射极连接至负直流母线，第一缓冲电感L1与第二缓冲电感L2的连接点作为逆变桥臂的单相交流电输出端；第一开关管的反并联二极管D1的阴极与正直流母线相连，第一开关管的反并联二极管D1的阳极与第一开关管S1的发射极相连，第二开关管的反并联二极管D2的阴极与第二开关管S2的集电极相连，第二开关管的反并联二极管D2的阳极连接至负直流母线；第一缓冲电容C1的一端与正直流母线相连，第一缓冲电容C1的另一端与第五辅助二极管Da5的阴极相连，第五辅助二极管Da5的阳极与第二缓冲电容C2的一端相连，第二缓冲电容C2的另一端连接至负直流母线；第三辅助二极管Da3的阳极连接至第一缓冲电容C1与第五辅助二极管Da5的连接点，第三辅助二极管Da3的阴极与第一馈能电感Lb1的一端相连，第一馈能电感Lb1的另一端与第一辅助二极管Da1的阳极相连，第一辅助二极管Da1的阴极连接至正直流母线，第一储能电容Cb1的一端连接至第三辅助二极管Da3与第一馈能电感Lb1的连接点，第一储能电容Cb1的另一端连接至第一开关管S1与第一缓冲电容C1的连接点；第四辅助二极管Da4的阴极连接至第二缓冲电容C2与第五辅助二极管Da5的连接点，第四辅助二极管Da4的阳极与第二馈能电感Lb2的一端相连，第二馈能电感Lb2的另一端与第二辅助二极管Da2的阴极相连，第二辅助二极管Da2的阳极连接至负直流母线，第二储能电容Cb2的一端连接至第四辅助二极管Da4与第二馈能电感Lb2的连接点，第二储能电容Cb2的另一端连接至第二开关管S2与第二缓冲电容C2的连接点；第六辅助二极管Da6的阴极连接至正直流母线，第六辅助二极管Da6的阳极连接至第二缓冲电容C2与第五辅助二极管Da5的连接点；第七辅助二极管Da7的阳极连接至负直流母线，第七辅助二极管Da7的阴极连接至第一缓冲电容C1与第五辅助二极管Da5的连接点。
在B相上，第一开关管S3的集电极与正直流母线相连，第一开关管S3的发射极与第一缓冲电感L3的一端相连，第一缓冲电感L3的另一端连接至第二缓冲电感L4的一端，第二缓冲电感 L4的另一端与第二开关管S4的集电极相连，第二开关管S4的发射极连接至负直流母线，第一缓冲电感L3与第二缓冲电感L4的连接点作为逆变桥臂的单相交流电输出端；第一开关管的反并联二极管D3的阴极与正直流母线相连，第一开关管的反并联二极管D3的阳极与第一开关管S3的发射极相连，第二开关管的反并联二极管D4的阴极与第二开关管S4的集电极相连，第二开关管的反并联二极管D4的阳极连接至负直流母线；第一缓冲电容C3的一端与正直流母线相连，第一缓冲电容C3的另一端与第五辅助二极管Da12的阴极相连，第五辅助二极管Da12的阳极与第二缓冲电容C4的一端相连，第二缓冲电容C4的另一端连接至负直流母线；第三辅助二极管Da10的阳极连接至第一缓冲电容C3与第五辅助二极管Da12的连接点，第三辅助二极管Da10的阴极与第一馈能电感Lb3的一端相连，第一馈能电感Lb3的另一端与第一辅助二极管Da8的阳极相连，第一辅助二极管Da8的阴极连接至正直流母线，第一储能电容Cb3的一端连接至第三辅助二极管Da10与第一馈能电感Lb3的连接点，第一储能电容Cb3的另一端连接至第一开关管S3与第一缓冲电容C3的连接点；第四辅助二极管Da11的阴极连接至第二缓冲电容C4与第五辅助二极管Da12的连接点，第四辅助二极管Da11的阳极与第二馈能电感Lb4的一端相连，第二馈能电感Lb4的另一端与第二辅助二极管Da9的阴极相连，第二辅助二极管Da9的阳极连接至负直流母线，第二储能电容Cb4的一端连接至第四辅助二极管Da11与第二馈能电感Lb4的连接点，第二储能电容Cb4的另一端连接至第二开关管S4与第二缓冲电容C4的连接点；第六辅助二极管Da13的阴极连接至正直流母线，第六辅助二极管Da13的阳极连接至第二缓冲电容C4与第五辅助二极管Da12的连接点；第七辅助二极管Da14的阳极连接至负直流母线，第七辅助二极管Da14的阴极连接至第一缓冲电容C3与第五辅助二极管Da12的连接点。
在C相上，第一开关管S5的集电极与正直流母线相连，第一开关管S5的发射极与第一缓冲电感L5的一端相连，第一缓冲电感L5的另一端连接至第二缓冲电感L6的一端，第二缓冲电感L6的另一端与第二开关管S6的集电极相连，第二开关管S6的发射极连接至负直流母线，第一缓冲电感L5与第二缓冲电感L5的连接点作为逆变桥臂的单相交流电输出端；第一开关管的反并联二极管D5的阴极与正直流母线相连，第一开关管的反并联二极管D5的阳极与第一开关管S5的发射极相连，第二开关管的反并联二极管D6的阴极与第二开关管S6的集电极相连，第二开关管的反并联二极管D6的阳极连接至负直流母线；第一缓冲电容C5的一端与正直流母线相连，第一缓冲电容C5的另一端与第五辅助二极管Da19的阴极相连，第五辅助二极管Da19的阳极与第二缓冲电容C6的一端相连，第二缓冲电容C6的另一端连接至负直流母线；第三辅助二极管Da17的阳极连接至第一缓冲电容C5与第五辅助二极管Da19的连接点，第三辅助二极管Da17的阴极与第一馈能电感Lb5的一端相连，第一馈能电感Lb5的另一端与第一辅助二极管Da15的阳极相连，第一辅助二极管Da15的阴极连接至正直流母线，第一储能电容Cb5的一端连接至第三辅助二极管Da17与第一馈能电感Lb5的连接点，第一储能电容Cb5的另一端连接至第一开关管S5与第一缓冲电容C5的连接点；第四辅助二极管Da18的阴极连接至第二缓冲电容C6与第五辅助二极管Da19的连接点，第四辅助二极管Da18的阳极与第二馈能电感Lb6的一端相连，第二馈能电感Lb6的另一端与第二辅助二极管Da16的阴极相连，第二辅助二极管Da16的阳极连接至负直流母线，第二储能电容Cb6的一端连接至第四辅助二极管Da18与第二馈能电感Lb6的连接点，第二储能电容Cb6的另一端连接至第二开关管S6与第二缓冲电容C6的连接点；第六辅助二极管Da20的阴极连接至正直流母线，第六辅助二极管Da20的阳极连接至第二缓冲电容C6与第五辅助二极管Da19的连接点；第七辅助二极管Da21的阳极连接至负直流母线，第七辅助二极管Da21的阴极连接至第一缓冲电容C5与第五辅助二极管Da19的连接点。
本发明的三相无源无损软开关逆变电路的所有开关管均采用全控开关器件。
全控开关器件为功率晶体管、绝缘栅双极型晶体管、功率场效应晶体管或智能功率模块。
本发明的三相无源无损软开关逆变电路的所有二极管均采用快恢复二极管或高频二极管。
本实施方式的三相无源无损软开关逆变电路适用于各种功率等级的逆变场合，尤其在中小功率逆变场合优点更加突出。在工业生产、交通运输、通信系统、电力系统、新能源系统、各种电源系统、航空航天等领域均可发挥重要作用。下面以其在变频调速系统中的应用为例，分析本实施方式的三相无源无损软开关逆变电路的工作过程。
首先，通过将电网中的三相交流电输送到整流器中进行整流后得到相对平稳的直流电。然后，将该直流电输入到本实施方式的三相无源无损软开关逆变电路中进行电能变换，具体电能变换过程如下：
本实施方式的三相无源无损软开关逆变电路的A、B、C三相之间相位互差120°，每一相逆变电路的桥臂的上桥臂开关管和下桥臂开关管相位互差180°电角度互补导通，即A相逆变电路中第一开关管S1和第二开关管S2相位互差180°电角度互补导通；B相逆变电路中第三开关管S3和第四开关管S4相位互差180°电角度互补导通；C相逆变电路中第五开关管S5和第六开关管S6相位互差180°电角度互补导通。所有开关管的触发信号为相位差180°电角度的 SPWM信号。
本发明具体实施方式的三相无源无损软开关逆变电路的A相的时序波形图如图6所示。本实施方式的三相无源无损软开关逆变电路的A相电路在一个开关周期内有12个工作模式，如图7所示。为简化分析，假设：①所有器件均为理想器件；②开关频率fs远大于输出频率fo，逆变器开关状态过渡瞬间的负载电流可以认为是恒流源ia；③储能电容Cb1与Cb2的容值至少大于 2倍的缓冲电容C1与C2的容值；④第一馈能电感Lb1与Lb2的电感值远远大于缓冲电感L1与L2的电感值。
三相无源无损软开关逆变电路的A相电路的工作模式包括：
模式a[～t0]：如图7(a)所示，第一开关管S1处于开通状态，第二开关管S2处于关断状态。电路处于直流电源向负载供电的状态。此外，辅助缓冲电路中各元件的初始状态为：vC1(t0)＝vC3(t0)＝vx1，vC2(t0)＝E－vx1，vC4(t0)＝vx2，iL1(t0)＝ia，iL2(t0)＝iL3(t0)＝iL4(t0)＝0。
模式b[t0～t1]：如图7(b)所示，t0时刻，第一开关管S1关断，第二开关管S2开通，第二辅助二极管Da2、第三辅助二极管Da3和第五辅助二极管Da5导通。负载电流ia立即换流至第一缓冲电容C1、第二缓冲电容C2和第一储能电容Cb1。同时，第一缓冲电容C1、第二缓冲电容C2、第一储能电容Cb1与第一缓冲电感L1、第二缓冲电感L2开始谐振，第一缓冲电容 C1开始充电，第二缓冲电容C2和第一储能电容Cb1开始放电，第一缓冲电感L1的电流从负载电流ia开始谐振上升，第二缓冲电感L2中的电流从零开始谐振上升。与此同时，第二储能电容Cb2和第二馈能电感Lb2开始谐振，第二储能电容Cb2开始放电，第二馈能电感Lb2的电流从零开始谐振上升。在第一缓冲电容C1、第二缓冲电容C2和第一储能电容Cb1的作用下，第一开关管S1实现零电压关断，在第一缓冲电感L1和第二缓冲电感L2的作用下，第二开关管 S2实现零电流开通。
模式c[t1～t2]：如图7(c)所示，t1时刻，第二缓冲电容C2的电压下降至零时，第七辅助二极管Da7导通，第五辅助二极管Da5自然关断。此时，第一储能电容Cb1与第一缓冲电感L1、第二缓冲电感L2开始谐振，第一储能电容Cb1继续放电，第一缓冲电感L1和第二缓冲电感L2中的电流继续谐振上升。当第一储能电容Cb1的电压下降至零时，第一缓冲电感L1和第二缓冲电感L2中的电流达到峰值。此后，第一储能电容Cb1开始反向充电，第一缓冲电感L1和第二缓冲电感L2中的电流开始谐振下降。当第一缓冲电感L1中的电流下降至负载电流ia时，第二缓冲电感中的电流下降至零。此后，第一缓冲电感中的电流从负载电流继续谐振下降，第二缓冲电感L2中的电流从零开始反向谐振上升，即负载电流ia开始从第一缓冲电感L1向第二缓冲电感L2换流。在此期间，第二储能电容Cb2和第二馈能电感Lb2继续谐振，第二储能电容Cb2继续放电，第二馈能电感Lb2的电流继续谐振上升。
模式d[t2～t3]：如图7(d)所示，t2时刻，第二缓冲电感L2的电流值反向上升至第二馈能电感Lb2的电流值，第二开关管的反并联二极管D2开通。此时，第一储能电容Cb1与第一缓冲电感L1、第二缓冲电感L2继续谐振，第一储能电容Cb1继续反向充电，第一缓冲电感L1中的电流继续谐振下降，第二缓冲电感L2中的电流继续反向谐振上升，即负载电流ia继续从第一缓冲电感L1向第二缓冲电感L2换流。在此期间，第二储能电容Cb2与第二馈能电感Lb2继续谐振，第二储能电容Cb2继续放电，第二馈能电感Lb2的电流继续谐振上升。
模式e[t3～t4]：如图7(e)所示，t3时刻，第一缓冲电感L1中的电流谐振下降至零，第二缓冲电感L2中的电流谐振上升至负载电流ia，即负载电流ia完全从第一缓冲电感L1换流至第二缓冲电感L2，第三辅助二极管Da3、第七辅助二极管Da7自然关断。此时，第二储能电容 Cb2与第二馈能电感Lb2继续谐振，第二储能电容Cb2继续放电，第二馈能电感Lb2的电流继续谐振上升。由于第二缓冲电感L2的电流保持为负载电流ia，故第二开关管的反并联二极管D2的电流谐振下降。
模式f[t4～t5]：如图7(f)所示，t4时刻，第二储能电容C4的电压下降至零，第四辅助二极管Da4、第五辅助二极管Da5导通。此时，第一缓冲电容C1、第二缓冲电容C2、第二储能电容Cb2与第二馈能电感Lb2开始谐振，第一缓冲电容C1开始放电，第二缓冲电容C2与第二储能电容Cb2开始充电，第二馈能电感Lb2中的电流从峰值开始谐振下降，第二开关管的反并联二极管D2中的电流开始谐振上升。在此过程中，第二馈能电感Lb2中储存的一部分能量向第二储能电容Cb2转移，另一部分能量通过第四辅助二极管Da4、第五辅助二极管Da5向直流电源回馈。
模式g[t5～t6]：如图7(g)所示，t5时刻，第二馈能电感Lb2中的电流下降至零，第二开关管的反并联二极管D2中的电流上升至负载电流ia，第二辅助二极管Da2、第四辅助二极管 Da4、第五辅助二极管Da5自然关断。此时，电路进入稳定环流状态。
模式h[t6～t7]：如图7(h)所示，t6时刻，第一开关管S1开通，第一辅助二极管Da1开通。由于直流电源电压E直接加在了第一缓冲电感L1与第二缓冲电感L2上，第一缓冲电感L1中的电流从零开始线性上升，第二缓冲电感L2中的电流从负载电流ia开始线性下降，负载电流 ia开始从第二缓冲电感L2向第一缓冲电感L1换流；同时，第一储能电容Cb1与第一馈能电感 Lb1开始谐振，第一储能电容Cb1开始放电，第一馈能电感Lb1的电流从零开始谐振上升。在第一缓冲电感L1与第二缓冲电感L2的作用下，第一开关管S1中的电流从零开始线性上升，故第一开关管S1实现零电流开通。
模式i[t7～t8]：如图7(i)所示，t7时刻，第二缓冲电感L2中的电流下降至零，第一缓冲电感L1中的电流上升至负载电流ia，即负载电流ia完全从第二缓冲电感L2换流至第一缓冲电感L1时，第二开关管的反并联二极管D2自然关断，第四辅助二极管Da4、第五辅助二极管 Da5导通。此时，第一缓冲电容C1、第二缓冲电容C2、第二储能电容Cb2与第一缓冲电感L1、第二缓冲电感L2开始谐振。第二缓冲电容C2开始充电，第一缓冲电容C1和第二储能电容Cb2开始放电，第一缓冲电感L1的电流从负载电流ia开始谐振上升，第二缓冲电感L2的电流从零开始谐振上升。在此期间，第一储能电容Cb1与第一馈能电感Lb1继续谐振，第一储能电容 Cb1继续放电，第一馈能电感Lb1的电流继续谐振上升。
模式j[t8～t9]：如图7(j)所示，t8时刻，第二缓冲电容C2的电压上升至直流电源电压E，第一缓冲电容C1的电压下降至零，第六辅助二极管Da6导通，第五辅助二极管Da5自然关断。此时，第二储能电容Cb2与第一缓冲电感L1、第二缓冲电感L2开始谐振，第二储能电容Cb2继续放电，第一缓冲电感L1、第二缓冲电感L2的电流继续谐振上升。当第二储能电容Cb2的电压下降至零时，第一缓冲电感L1中的电流达到峰值。此后，第二储能电容Cb2开始正向充电，第一缓冲电感L1与第二缓冲电感L2中的电流开始谐振下降。在此期间，第一储能电容 Cb1与第一馈能电感Lb1继续谐振，第一储能电容Cb1继续放电，第一馈能电感Lb1的电流继续谐振上升。
模式k[t9～t10]：如图7(k)所示，t9时刻，第一缓冲电感L1中的电流下降至负载电流ia，第二缓冲电感L2中的电流下降至零，第四辅助二极管Da4、第六辅助二极管Da6自然关断。此时，第一储能电容Cb1与第一馈能电感Lb1继续谐振，第一储能电容Cb1继续放电，第一馈能电感Lb1的电流继续谐振上升。
模式l[t10～t11]：如图7(l)所示，t10时刻，第一储能电容Cb1的电压下降至零，第三辅助二极管Da3、第五辅助二极管Da5导通。此时，第一缓冲电容C1、第二缓冲电容C2、第一储能电容Cb1与第一馈能电感Lb1开始谐振，第二缓冲电容C2开始放电，第一缓冲电容C1与第一储能电容Cb1开始充电，第一馈能电感Lb1中的电流开始谐振下降。在此过程中，第一馈能电感Lb1中储存的一部分能量向第一储能电容Cb1转移，另一部分能量通过第一辅助二极管Da1、第三辅助二极管Da3和第五辅助二极管Da5向直流电源回馈。
在t11时刻，第一馈能电感Lb1中的电流下降至零时，第一辅助二极管Da1、第三辅助二极管Da3和第五辅助二极管Da5自然关断。此时，回路工作模式回到模式a。
三相无源无损软开关逆变电路的B相与C相电路的工作模式与A相电路的工作模式相同。
最后，用逆变得到的三相交流电为交流电动机供电，根据电动机的转矩、转速变化调整交流电的幅值与频率，使变频调速系统能够稳定运行。
本实施方式的三相无源无损软开关逆变电路A相的主要元件的仿真波形如图8所示，可以看出，第一缓冲电容C1和第二缓冲电容C2两端的电压上升率受到限制，第一缓冲电感L1和第二缓冲电感L2中的电流上升率受到限制，故开关器件开通后其电流上升率受到了限制，开关器件关断后其电压上升率受到了限制，从而实现了开关器件的软开关；第一储能电容Cb1和第二储能电容Cb2的在一个开关周期内基本不变，且第一馈能电感Lb1和第二馈能电感Lb2的电流均存在线性增加和线性下降至零的工作模式，因而实现了辅助缓冲电路缓冲能量的无损恢复。
本实施方式的三相无源无损软开关逆变电路A相的第一开关管S1开通时的电压vS1和电流iS1的仿真波形如图9所示。由图9可知，第一开关管S1关断后，其两端电压vS1的上升率受到了限制，故第一开关管S1实现ZVS(零电压)关断；第一开关管S1开通后，其电流iS1的上升率受到了限制，故第一开关管S1实现ZCS(零电流)开通。
本实施方式的三相无源无损软开关逆变电路A相的第二开关管S2开通时的电压vS2和电流iS2的仿真波形如图10所示。由图10可知，第二开关管S2开通后，其电流iS2的上升率受到了限制，故第二开关管S2实现ZCS(零电流)开通；第二开关管S1关断前后，其电流iS2一直为零，故第二开关管S2实现ZVZCS(零电压零电流)关断。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施案例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明权利要求所限定的范围。
Claims (7)
1.一种三相无源无损软开关逆变电路，其特征在于：包括三相结构相同的无源无损软开关逆变电路，三相无源无损软开关逆变电路并联在正负直流母线间，三相输出波形的相位互差120°；
所述无源无损软开关逆变电路包括：第一开关管及其反并联二极管、第二开关管及其反并联二极管、第一缓冲电感、第二缓冲电感、第一缓冲电容、第二缓冲电容、第一储能电容、第二储能电容、第一馈能电感、第二馈能电感、第一辅助二极管、第二辅助二极管、第三辅助二极管、第四辅助二极管、第五辅助二极管、第六辅助二极管以及第七辅助二极管；
所述第一开关管的集电极与正直流母线相连，第一开关管的发射极与第一缓冲电感的一端相连，第一缓冲电感的另一端连接至第二缓冲电感的一端，第二缓冲电感的另一端与第二开关管的集电极相连，第二开关管的发射极连接至负直流母线，第一缓冲电感与第二缓冲电感的连接点作为逆变桥臂的单相交流电输出端；第一开关管的反并联二极管的阴极与正直流母线相连，第一开关管的反并联二极管的阳极与第一开关管的发射极相连，第二开关管的反并联二极管的阴极与第二开关管的集电极相连，第二开关管的反并联二极管的阳极连接至负直流母线；第一缓冲电容的一端与正直流母线相连，第一缓冲电容的另一端与第五辅助二极管的阴极相连，第五辅助二极管的阳极与第二缓冲电容的一端相连，第二缓冲电容的另一端连接至负直流母线；第三辅助二极管的阳极连接至第一缓冲电容与第五辅助二极管的连接点，第三辅助二极管的阴极与第一馈能电感的一端相连，第一馈能电感的另一端与第一辅助二极管的阳极相连，第一辅助二极管的阴极连接至正直流母线，第一储能电容的一端连接至第三辅助二极管与第一馈能电感的连接点，第一储能电容的另一端连接至第一开关管与第一缓冲电容的连接点；第四辅助二极管的阴极连接至第二缓冲电容与第五辅助二极管的连接点，第四辅助二极管的阳极与第二馈能电感的一端相连，第二馈能电感的另一端与第二辅助二极管的阴极相连，第二辅助二极管的阳极连接至负直流母线，第二储能电容的一端连接至第四辅助二极管与第二馈能电感的连接点，第二储能电容的另一端连接至第二开关管与第二缓冲电容的连接点；第六辅助二极管的阴极连接至正直流母线，第六辅助二极管的阳极连接至第二缓冲电容与第五辅助二极管的连接点；第七辅助二极管的阳极连接至负直流母线，第七辅助二极管的阴极连接至第一缓冲电容与第五辅助二极管的连接点。
2.根据权利要求1所述的一种三相无源无损软开关逆变电路，其特征在于：所述第一开关管、第二开关管、第一开关管的反并联二极管和第二开关管的反并联二极管构成逆变电路；由所述第一缓冲电感、第二缓冲电感、第一缓冲电容、第二缓冲电容、第一储能电容、第二储能电容、第一馈能电感，第二馈能电感、第一辅助二极管、第二辅助二极管、第三辅助二极管、第四辅助二极管、第五辅助二极管、第六辅助二极管及第七辅助二极管构成无源辅助缓冲电路。
3.根据权利要求1所述的一种三相无源无损软开关逆变电路，其特征在于：各相电路中的第一开关管和第二开关管采用全控开关器件。
4.根据权利要求3所述的一种三相无源无损软开关逆变电路，其特征在于：所述全控开关器件为功率晶体管、绝缘栅双极型晶体管、功率场效应晶体管或智能功率模块。
5.根据权利要求1所述的一种三相无源无损软开关逆变电路，其特征在于：所述各相无源无损软开关逆变电路中的第一开关管的反并联二极管、第二开关管的反并联二极管、第一辅助二极管、第二辅助二极管、第三辅助二极管、第四辅助二极管、第五辅助二极管、第六辅助二极管及第七二极管采用快速恢复二极管或高频二极管。
6.根据权利要求1所述的一种三相无源无损软开关逆变电路，其特征在于：各相电路中的第一开关管和第二开关管按照正弦脉宽调制、相位差为180°互补开通方式工作。
7.根据权利要求1所述的一种三相无源无损软开关逆变电路，其特征在于：所述三相无源无损软开关逆变电路的各相电路的工作模式包括：
模式a：第一开关管处于开通状态，第二开关管处于关断状态，电路处于直流电源向负载供电的状态；
模式b：第一开关管关断，第二开关管开通，第二辅助二极管、第三辅助二极管和第五辅助二极管导通，负载电流立即换流至第一缓冲电容、第二缓冲电容和第一储能电容；同时，第一缓冲电容、第二缓冲电容、第一储能电容与第一缓冲电感、第二缓冲电感开始谐振，第一缓冲电容开始充电，第二缓冲电容和第一储能电容开始放电，第一缓冲电感的电流从负载电流开始谐振上升，第二缓冲电感中的电流从零开始谐振上升，与此同时，第二储能电容和第二馈能电感开始谐振，第二储能电容开始放电，第二馈能电感的电流从零开始谐振上升，在第一缓冲电容、第二缓冲电容和第一储能电容的作用下，第一开关管实现零电压关断，在第一缓冲电感和第二缓冲电感的作用下，第二开关管实现零电流开通；
模式c ：当第二缓冲电容的电压下降至零时，第七辅助二极管导通，第五辅助二极管自然关断，此时，第一储能电容与第一缓冲电感、第二缓冲电感开始谐振，第一储能电容继续放电，第一缓冲电感和第二缓冲电感中的电流继续谐振上升；当第一储能电容的电压下降至零时，第一缓冲电感和第二缓冲电感中的电流达到峰值，此后，第一储能电容开始反向充电，第一缓冲电感和第二缓冲电感中的电流开始谐振下降，当第一缓冲电感中的电流下降至负载电流时，第二缓冲电感中的电流下降至零，此后，第一缓冲电感中的电流从负载电流继续谐振下降，第二缓冲电感中的电流从零开始反向谐振上升，即负载电流开始从第一缓冲电感向第二缓冲电感换流，在此期间，第二储能电容和第二馈能电感继续谐振，第二储能电容继续放电，第二馈能电感的电流继续谐振上升；
模式d：当第二缓冲电感的电流值反向上升至第二馈能电感的电流值，第二开关管的反并联二极管开通，此时，第一储能电容与第一缓冲电感、第二缓冲电感继续谐振，第一储能电容继续反向充电，第一缓冲电感中的电流继续谐振下降，第二缓冲电感中的电流继续反向谐振上升，即负载电流继续从第一缓冲电感向第二缓冲电感换流，在此期间，第二储能电容与第二馈能电感继续谐振，第二储能电容继续放电，第二馈能电感的电流继续谐振上升；
模式e：当第一缓冲电感中的电流谐振下降至零，第二缓冲电感中的电流谐振上升至负载电流，即负载电流完全从第一缓冲电感换流至第二缓冲电感，第三辅助二极管、第七辅助二极管自然关断，此时，第二储能电容与第二馈能电感继续谐振，第二储能电容继续放电，第二馈能电感的电流继续谐振上升，由于第二缓冲电感的电流保持为负载电流，故第二开关管的反并联二极管的电流谐振下降；
模式f：当第二储能电容的电压下降至零，第四辅助二极管、第五辅助二极管导通，此时，第一缓冲电容、第二缓冲电容、第二储能电容与第二馈能电感开始谐振，第一缓冲电容开始放电，第二缓冲电容与第二储能电容开始充电，第二馈能电感中的电流从峰值开始谐振下降，第二开关管的反并联二极管中的电流开始谐振上升，在此过程中，第二馈能电感中储存的一部分能量向第二储能电容转移，另一部分能量通过第四辅助二极管、第五辅助二极管向直流电源回馈；
模式g：当第二馈能电感中的电流下降至零，第二开关管的反并联二极管中的电流上升至负载电流，第二辅助二极管、第四辅助二极管、第五辅助二极管自然关断，此时，电路进入稳定环流状态；
模式h：当第一开关管开通，第一辅助二极管开通，由于直流电源电压直接加在了第一缓冲电感与第二缓冲电感上，第一缓冲电感中的电流从零开始线性上升，第二缓冲电感中的电流从负载电流开始线性下降，负载电流开始从第二缓冲电感向第一缓冲电感换流；同时，第一储能电容与第一馈能电感开始谐振，第一储能电容开始放电，第一馈能电感的电流从零开始谐振上升，在第一缓冲电感与第二缓冲电感的作用下，第一开关管中的电流从零开始线性上升，故第一开关管实现零电流开通；
模式 i：当第二缓冲电感中的电流下降至零，第一缓冲电感中的电流上升至负载电流，即负载电流完全从第二缓冲电感换流至第一缓冲电感时，第二开关管的反并联二极管自然关断，第四辅助二极管、第五辅助二极管导通，此时，第一缓冲电容、第二缓冲电容、第二储能电容与第一缓冲电感、第二缓冲电感开始谐振，第二缓冲电容开始充电，第一缓冲电容和第二储能电容开始放电，第一缓冲电感的电流从负载电流开始谐振上升，第二缓冲电感的电流从零开始谐振上升，在此期间，第一储能电容与第一馈能电感继续谐振，第一储能电容继续放电，第一馈能电感的电流继续谐振上升；
模式 j：当第二缓冲电容的电压上升至直流电源电压，第一缓冲电容的电压下降至零，第六辅助二极管导通，第五辅助二极管自然关断，此时，第二储能电容与第一缓冲电感、第二缓冲电感开始谐振，第二储能电容继续放电，第一缓冲电感、第二缓冲电感的电流继续谐振上升，当第二储能电容的电压下降至零时，第一缓冲电感中的电流达到峰值；此后，第二储能电容开始正向充电，第一缓冲电感与第二缓冲电感中的电流开始谐振下降；在此期间，第一储能电容与第一馈能电感继续谐振，第一储能电容继续放电，第一馈能电感的电流继续谐振上升；
模式k：当第一缓冲电感中的电流下降至负载电流，第二缓冲电感中的电流下降至零，第四辅助二极管、第六辅助二极管自然关断；此时，第一储能电容与第一馈能电感继续谐振，第一储能电容继续放电，第一馈能电感的电流继续谐振上升；
模式l：当第一储能电容的电压下降至零，第三辅助二极管、第五辅助二极管导通，此时，第一缓冲电容、第二缓冲电容、第一储能电容与第一馈能电感开始谐振，第二缓冲电容开始放电，第一缓冲电容与第一储能电容开始充电，第一馈能电感中的电流开始谐振下降，在此过程中，第一馈能电感中储存的一部分能量向第一储能电容转移，另一部分能量通过第一辅助二极管、第三辅助二极管和第五辅助二极管向直流电源回馈；
当第一馈能电感中的电流下降至零时，第一辅助二极管、第三辅助二极管和第五辅助二极管自然关断，此时，回路工作模式回到模式a。
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