功率开关器件两端并接吸收电容的方法来控制关断浪涌电压和续流二极管恢复浪涌电
压，以此来减少功率开关器件的关断损耗。但在功率开关器件开通时，零电压条件的产
生也和该吸收电容有关，此时的吸收电容成为谐振电路中一个很重要的谐振元件。所以，
该吸收电容的选择要综合考虑各方面的要求，当然满足功率开关器件的关断吸收是首先
应该考虑的。这在主电路的设计中需要借用硬开关技术变频器的一些设计思路。
(2）零电压过渡软开关技术的最明显特点是减小了功率开关器件的开关损耗，而开
关损耗在硬开关技术逆变器中的直接表现就是功率开关器件的发热，所以，要合理地设
计为功率开关器件散热而使用的散热器。软开关技术变频器中如何根据其工作过程来设
计散热器也需要借用硬开关技术变频器中的一些思路。
为了更好地阐述零电压过渡软开关技术变频器中主电路的设计，将以硬开关技术变
频器的设计思路为依据，采用对比的方法加以描述。
2.4功率开关器件类型和参数的选择
开关器件类型的选择应该根据变频器容量和对体积重量的要求来确定，还要考虑开
关频率，制造成本等多方面的要求。在本文软开关技术变频器的主电路的设计中，考虑
到负载的感性特征，我们采用将功率开关和其上反并联的二极管一体化封装的绝缘栅双
极晶体管（IGBT）。
2.1 ZVT-PWM三相变频器主电路结构示意图
通常情况下，功率开关器件参数的选择应考虑以下几个方面的因素。
(1) 开关器件额定值（额定电压和额定电流）的选择
根据功率开关器件生产厂家提供的资料，正确选用IGBT有两个关键的因素：一是功
率开关器件关断时，在任何被要求的过载条件下，集电极峰值电流必须处于开关安全工
作区的规定之内（即小于两倍的额定电流）；二是IGBT工作时的内部结点温度必须始
终保持在150℃以下。在任何情况下，包括电机过载时，都必须如此。
(2）开关器件的安全工作区（SOA）选择
设计中很重要的一点是防止IGBT因过电压或过电流而引起的损坏或工作的不稳定。
例如，用于电机控制和作为变压器负载的变频器或斩波器，IGBT有规范其开通过程和通
态工作点额定值的正向偏置安全工作区（FBSOA），规范其关断过程和断态工作点额定
值的反向偏置安全工作区（RBSOA）和规范其短路容量的短路安全工作区（SCSOA）。
(3）降额因素的考虑
引起器件降额的最主要因素是温度，而降额最明显的指标是功率开关器件的电流容
量。由于半导体在较高的温度条件下会变成导体从而失去电压阻断能力，因此，功率开
关器件工作中管芯的温度——结温不能超过允许值。结温又必须与上限值保持一定的裕
量，因此，允许的结壳温差要小得，从而使器件实际允许的耗散功率大打折扣。由于耗
散功率同流过器件的电流密切相关，因此器件实际允许的电流容量也就下降了。
功率开关器件选择包括两个部分
(1）相当于传统硬开关技术变频器中的三相逆变桥电路中的开关功率器件。
相对于传统的硬开关技术逆变器来说，零电压过渡软开关技术变频器中主功率开关
器件工作过程中的最大改变就是在零电压条件下开通，由于硬开关技术变频器中也有吸
收电路的存在，所以，主功率开关器件的关断过程两者是一样的。另外，主功率开关器
件的稳态损耗两者也是一样的。所以，在本项目的研究中，对主功率开关器件的选择参
考了硬开关技术变频器的选择原则。
(2）辅助谐振回路中的辅助功率开关器件
辅助开关的工作时间可以控制得很短，所以，对其功率要求比较小，但通过其中的
峰值电流并不小，高于主开关功率开关器件，对于IGBT来说，无论峰值电流通过的时
间长短，其额定电流的选择一定要保证为通过其峰值电流的1.5～2.0倍。但是，在这
里可以充分利用IGBT的安全工作区，在安全工作区内，IGBT可以承受至少两倍的额定
电流值，且不会对IGBT有任何的损坏。
（3）根据变频器的容量选择以及后面对吸收（谐振）电容及谐振电感的选择。
第三章 软开关变频器的控制电路设计
3.1谐振环节辅助开关的控制原理
控制电路对整个电路的正常工作起着举足轻重的作用。与主电路不同，它主要处理
控制信号，属于“弱电”电路，但它控制着主电路中的开关功率器件的正常工作，一旦
出现失误，将造成严重后果，使整个变频器停止工作或损坏。
极谐振零电压过渡的基本工作原理：假定电路开始工作时，负载电流的方向如图
3-2中所示（为正），并且开关，处于开通状态，二极管正在续流。在关断开关之前，
先在零电流条件下开通辅助开关谐振回路中的谐振电感开始储存能量，即电感电流从零
上升至予置电流（该予置电流大于负载电流），此时关断开关由于开通死区时间的设置，
开关还没有开通，谐振电容和谐振电感之间构成了谐振回路，谐振的结果是，电容通过
电感Lr释放能量，同时，电容储存能量至母线电压，二极管导通，为开关创造一个零
电压开通条件，辅助开关在零电流条件下关断，从而完成一次主开关的ZVT过程。
3.1 单相全桥等效逆变电路
要实现该电路正确的ZVT过程，下面的几点是关键的：
(1）谐振电感中能量的予储存，即主功率器件关断之前，辅助电路中开关的提前开
通，且提前量（时间）应该和负载电流相关；
(2）辅助电路中开关的开通选择（顺序）应该和主功率器件的ZVT顺序相关；
(3）主功率器件的的延迟开通（传统逆变器中称之为死区时间）是必不可少的，且
该时间的大小与谐振过程中谐振电容的充放电时间有着重要的关系；
4)谐振电感中能量予储存的大小应该满足谐振和电容的充放电要求。
由此得出辅助电路控制有两种可能的实现方案：一种方案是固定时间控制，其原理
是，在每个逆变桥开关状态发生改变之前，用一个固定的时间来为谐振电感储存能量；
另外一种方案是变时间控制，其基本原理是，使谐振电感的储存能量时间随负载电流的
改变而改变。
3.2 单相等效电路ZVT工作的原理波形
固定时间控制最大的优点是控制过程简单，易于实现，但是，它会由于增加不必要