三相逆变器及其控制方法与流程

1.本发明属于电力电子技术领域，尤其涉及三相逆变器及其控制方法。


背景技术：

2.随着电力电子技术的发展，越来越多的电力电子产品已应用到人们的日常生产生活中，三相逆变器是电力电子产业中的一个重要应用，主要用于将直流电转换成交流电，现在广泛使用的变频电源、逆变电源都是它的应用。传统的三相逆变器如图1所示，包括反激电路和三相逆变电路，其中，三相逆变器输入端接直流电源，反激电路包括反激变压器和开关管，用于将直流电源的直流输入变换成正弦馒头波形式的输出；三相逆变电路用于将反激电路的输出进行极性翻转，产生正弦形式的三相输出。
3.在现有技术中，反激电路的设计参数一般按照三相逆变器输出电流的峰值设计，且为实现反激电路的开关管的软开关，一般采用准谐振控制，但在采用准谐振控制时，每个工频周期，开关频率随输出电流的变化而变化，输出电流越小，开关频率越高，电路损耗也越高，导致电路效率降低。因此需要一种可以降低整个工频周期的开关频率的且可降低损耗、提高逆变器工作效率的三相逆变器。


技术实现要素：

4.为解决现有技术中存在的上述问题，本技术提出了一种三相逆变器及其控制方法，通过将三相逆变器的输出电压/输出电流划分为不同的范围，针对不同的输出电压/输出电流范围设置设计参数不同的隔离型直流变换单元或副边模块，提供不同范围的中间电压，经过逆变组合模块换相重组后产生三相交流输出电压，降低了电路损耗，进而提高电路的效率。
5.基于上述发明目的，本技术提供了一种三相逆变器，包括：输入端，用于耦接电源，接收电源输入的直流电；输出端，用于输出交流电；隔离型直流变换模块，与所述输入端耦接，用于将所述电源输入的直流电压转换为多个不同的中间电压；逆变组合模块，耦接于所述隔离型直流变换模块和输出端之间，用于将所述中间电压组合成三相交流输出电压后通过输出端输出；控制模块，分别与所述隔离型直流变换模块和逆变组合模块连接，基于三相逆变器输出电压和／或输出电流生成控制所述隔离型直流变换模块和逆变组合模块的控制信号；其中，隔离型直流变换模块包括至少一个隔离型直流变换单元，所述隔离型直流变换单元包括一原边电路，以及，至少一个与所述原边电路耦合的副边电路；所述隔离型直流变换模块包括多个所述副边电路，各副边电路的设计参数依据不同的电压值或电流值设置，分别适于工作在不同输出电压或输出电流下，分别输出所述中
间电压，各个所述中间电压的范围均不相同且相互接续。
6.进一步的，所述逆变组合模块包括与所述中间电压数量相同的换相单元，所述换相单元用于将相应的中间电压作为三相交流输出电压之一输出。
7.进一步的，所述换相单元包括三个并联的晶闸管。
8.进一步的，所述控制模块生成的控制信号包括用于控制所述隔离型直流变换模块的pwm控制信号，以及，用于控制所述逆变组合模块的开关控制信号，所述控制模块包括：选择切换单元，用于根据三相逆变器的各相交流输出电压生成切换信号，并根据所述切换信号生成用于控制逆变组合模块的所述开关控制信号；参考信号生成单元，用于根据所述切换信号、三相逆变器的各相交流输出电压和三相逆变器的各相交流输出电流生成各中间电压的参考信号；pwm控制单元，用于根据所述参考信号生成控制隔离型直流变换模块中各隔离型直流变换单元的所述pwm控制信号，以控制所述隔离型直流变换模块输出不同的中间电压。
9.进一步的，所述隔离型直流变换单元为单输出反激拓扑结构或多输出反激拓扑结构。
10.进一步的，所述隔离型直流变换模块包括多个隔离型直流变换单元，所述隔离型直流变换单元为单输出反激拓扑结构。
11.进一步的，所述隔离型直流变换模块包括四个隔离型直流变换单元，分别输出第一至第四中间电压，其中，第一隔离型直流变换单元和第四隔离型直流变换单元的设计参数相同，第二隔离型直流变换单元和第三隔离型直流变换单元的设计参数相同，第一隔离型直流变换单元适于工作的输出电压或输出电流大于第二隔离型直流变换单元适于工作的输出电压或输出电流。
12.进一步的，所述隔离型直流变换模块包括多个隔离型直流变换单元，其中，至少一个隔离型直流变换单元为输出极性相反的两个中间电压的单输出反激拓扑结构。
13.进一步的，所述隔离型直流变换模块包括第一隔离型直流变换单元、第二隔离型直流变换单元和第四隔离型直流变换单元；其中，第一隔离型直流变换单元和第四隔离型直流变换单元的设计参数相同，分别输出第一中间电压和第四中间电压；第二隔离型直流变换单元为输出极性相反的两个中间电压的单输出反激拓扑结构，分时输出第二中间电压和第三中间电压；第一隔离型直流变换单元适于工作的输出电压或输出电流大于第二隔离型直流变换单元适于工作的输出电压或输出电流。
14.进一步的，所述隔离型直流变换模块包括多个隔离型直流变换单元，其中，至少一个隔离型直流变换单元为多输出反激拓扑结构，用于输出至少两个中间电压。
15.进一步的，所述隔离型直流变换模块包括第一隔离型直流变换单元、第二隔离型直流变换单元和第四隔离型直流变换单元；其中，第一隔离型直流变换单元和第四隔离型直流变换单元的设计参数相同，分别输出第一中间电压和第四中间电压；第二隔离型直流变换单元为多输出反激拓扑结构，用于输出第二中间电压和第三中间电压；
第一隔离型直流变换单元适于工作的输出电压或输出电流大于第二隔离型直流变换单元适于工作的输出电压或输出电流。
16.进一步的，所述隔离型直流变换模块包括一个隔离型直流变换单元，所述隔离型直流变换单元为多输出反激拓扑结构，所述多输出反激拓扑结构包括原边电路以及与原边电路耦合的多个副边电路，所述隔离型直流变换单元进行直流变换时，所述多个副边电路交替进行直流变换，分别输出所述中间电压。
17.进一步的，所述隔离型直流变换单元包括四个副边电路，分别输出第一至第四中间电压，其中，第一副边电路和第四副边电路的设计参数相同，第二副边电路和第三副边电路的设计参数相同，第一副边电路适于工作的输出电压或输出电流大于第二副边电路适于工作的输出电压或输出电流。
18.进一步的，所述单输出反激拓扑结构包括一原边电路和一个副边电路，所述原边电路包括变压器的原边绕组和开关管，所述原边绕组和所述开关管串联后耦接所述三相逆变器输入端；所述副边电路包括相应的原边电路的变压器的副边绕组、二极管以及输出电容，所述副边绕组与所述二极管以及所述输出电容串联连接，所述输出电容第一端与所述二极管的阴极连接，所述输出电容第二端与三相逆变器的中性点连接，所述输出电容的两端输出所述中间电压。
19.进一步的，输出极性相反的两个中间电压的单输出反激拓扑结构还包括两个开关管，所述两个开关管串联后并联在所述输出电容的两端，所述两个开关管之间的连接点与所述三相逆变器的中性点连接。
20.进一步的，所述多输出反激拓扑结构包括一原边电路和至少两个副边电路，所述原边电路包括变压器的原边绕组和开关管，所述原边绕组和所述开关管串联后耦接所述三相逆变器输入端；所述副边电路包括相应的原边电路的变压器的副边绕组、开关管以及输出电容，所述副边绕组与所述开关管以及所述输出电容串联连接，所述输出电容的第一端与所述开关管的第一端连接，所述输出电容第二端与三相逆变器的中性点连接，所述输出电容的两端输出所述中间电压。
21.进一步的，所述三相逆变器还包括耦接于所述逆变组合模块和所述输出端之间的滤波模块，所述滤波模块包括滤波电感。
22.本技术还提供一种如上任一所述的三相逆变器的控制方法，所述方法包括：根据三相逆变器的输出电压和/或输出电流生成控制隔离型直流变换模块和逆变组合模块的控制信号；隔离型直流变换模块根据所述控制信号将直流电压转换为多个不同的中间电压，所述多个不同的中间电压的范围均不相同且相互接续；逆变组合模块根据所述控制信号将所述中间电压组合成三相交流输出电压后输出；其中，隔离型直流变换模块包括至少一个隔离型直流变换单元，所述隔离型直流变换单元包括一原边电路，以及，至少一个与所述原边电路耦合的副边电路；所述隔离型直流变换模块包括多个所述副边电路，各副边电路的设计参数依据不同的电压值或电流值设
置，分别适于工作在不同输出电压或输出电流下，分别输出所述中间电压；与现有技术相比，本技术通过设计多个分别适于工作在不同输出电压/输出电流下的隔离型直流变换单元和/或一个包括多个分别适于工作在不同输出电压/输出电流下的副边电路的隔离型直流变换单元，采用不同的隔离型直流变换单元或副边电路进行直流变换，提供不同范围的中间电压，经逆变组合模块的换相重组后产生三相交流输出电压，相比于传统的三相逆变器，隔离型直流变换单元的开关频率显著下降，降低了电路损耗、提高了工作效率，在不同的输出电流下，都能保持较高的工作效率；并且在相同的输出电压/输出电流范围内，三相输出采用同一个隔离型直流变换单元或原边电路，减少了元器件的个数，降低了电路的成本。
23.进一步的，逆变组合电路采用晶闸管实现，可以降低成本。
附图说明
24.图1为现有技术的三相逆变器的电路结构示意图；图2为本发明实施例的三相逆变器的示意性结构框图；图3为本发明实施例的一种三相逆变器的电路结构示意图；图4为本发明实施例的一种三相逆变器的控制模块的原理框图；图5为本发明实施例的一种三相逆变器的工作波形图；图6为本发明实施例的另一种三相逆变器的电路结构示意图；图7为本发明实施例的又一种三相逆变器的电路结构示意图；图8为本发明实施例的再一种三相逆变器的电路结构示意图。
具体实施方式
25.为了使阅读者能够更好的理解本方法之设计宗旨，特提供下述具体实施例，以使得阅读者能够形象的理解本方法所涉及到结构、结构组成、作用原理和技术效果。但应当注意，下述各实施例并非是对本发明技术方案的限定，本领域技术人员在对各实施例进行分析和理解的同时，可结合现有知识对本发明提供的技术方案做一系列变形与等效替换，该变形与等效替换而得的新的技术方案亦被本发明囊括在内。
26.如图2所示，本技术的三相逆变器包括：输入端，用于耦接电源，接收电源输入的直流电；输出端，用于输出交流电；隔离型直流变换模块，与所述输入端耦接，用于将所述电源输入的直流电压转换为多个不同的中间电压；逆变组合模块，耦接于所述隔离型直流变换模块和输出端之间，用于将所述中间电压组合成三相交流输出电压后通过输出端输出；控制模块，分别与所述隔离型直流变换模块和逆变组合模块连接，基于三相逆变器输出电压和／或输出电流生成控制所述隔离型直流变换模块和逆变组合模块的控制信号；其中，隔离型直流变换模块包括至少一个隔离型直流变换单元，所述隔离型直流变换单元包括一原边电路，以及，至少一个与所述原边电路耦合的副边电路；
所述隔离型直流变换模块包括多个所述副边电路，各副边电路的设计参数依据不同的电压值或电流值设置，分别适于工作在不同输出电压或输出电流下，分别输出所述中间电压，各个所述中间电压的范围均不相同且相互接续。
27.其中，各个所述中间电压的范围均不相同且相互接续是指各个所述中间电压的电压范围互不重合且共同构成一个连续的正弦电压。
28.作为一种实现方式，如图3所示，一种三相逆变器，包括：输入端，用于与直流电源耦接，接收直流输入电压vin。
29.输出端，用于输出交流电。
30.隔离型直流变换模块100，与所述输入端耦接，用于将所述电源输入的直流电压转换为多个不同的中间电压。
31.在不同的输出电压/输出电流范围内，各个隔离型直流变换单元分别进行直流变换，各个隔离型直流变换单元的设计参数依据不同的电压值/电流值设置，分别适于工作在不同的输出电压/输出电流下。
32.逆变组合模块200，耦接于隔离型直流变换模块100和输出端之间，用于将中间电压组合成三相交流输出电压后通过输出端输出。
33.控制模块300，分别与隔离型直流变换模块100和逆变组合模块200连接，基于三相逆变器输出电压和／或输出电流生成控制隔离型直流变换模块100和逆变组合模块200的控制信号。
34.其中，隔离型直流变换模块100包括至少一个隔离型直流变换单元，隔离型直流变换单元包括一原边电路，以及，至少一个与所述原边电路耦合的副边电路；隔离型直流变换模块100包括多个所述副边电路，各副边电路的设计参数依据不同的电压值或电流值设置，分别适于工作在不同输出电压或输出电流下，分别输出所述中间电压，各个所述中间电压的范围均不相同且相互接续。
35.隔离型直流变换单元为单输出反激拓扑结构或多输出反激拓扑结构。
36.作为一种可选的实现方式，在本技术实施例中，隔离型直流变换模块100包括多个隔离型直流变换单元，隔离型直流变换单元为单输出反激拓扑结构。
37.具体的，如图3所示，作为一种可选的实现方式，本技术实施例中隔离型直流变换模块100包括四个隔离型直流变换单元，分别输出第一至第四中间电压。分别为第一隔离型直流变换单元101、第二隔离直流变换单元102、第三隔离直流变换单元103和第四隔离直流变换单元104。在本技术实施例中，第一至第四隔离直流变换单元为单输出反激拓扑结构。
38.作为一种可选的实现方式，单输出反激拓扑结构包括一原边电路和一个副边电路，所述原边电路包括变压器的原边绕组和开关管，所述原边绕组和所述开关管串联后耦接所述三相逆变器输入端；所述副边电路包括相应的原边电路的变压器的副边绕组、二极管以及输出电容，所述副边绕组与所述二极管以及所述输出电容串联连接，所述输出电容第一端与所述二极管的阴极连接，所述输出电容第二端与三相逆变器的中性点连接，所述输出电容的两端输出所述中间电压。
39.具体的，如图3所示，第一隔离型直流变换单元101包括开关管q1、变压器t1、二极
管d1以及输出电容cout1，变压器t1包括原边绕组np11和副边绕组ns11，原边绕组np11和开关管q1串联连接在输入端，副边绕组ns11、二极管d1以及输出电容cout1串联连接，输出电容cout1的一端和二极管d1的阴极连接，另一端与三相逆变器的中性点n连接，输出电容cout1的两端输出中间电压vo1。
40.第二隔离型直流变换单元102包括开关管q2、变压器t2、二极管d2以及输出电容cout2，变压器t2包括原边绕组np21和副边绕组ns21，原边绕组np21和开关管q2串联连接在输入端，副边绕组ns21、二极管d2以及输出电容cout2串联连接，输出电容cout2的一端和二极管d2的阴极连接，另一端与三相逆变器的中性点n连接，输出电容cout2的两端输出中间电压vo2。
41.第三隔离型直流变换单元103包括开关管q3、变压器t3、二极管d3以及输出电容cout3，变压器t3包括原边绕组np31和副边绕组ns31，原边绕组np31和开关管q3串联连接在输入端，副边绕组ns31、二极管d3以及输出电容cout3串联连接，输出电容cout3的一端和二极管d3的阴极连接，另一端与三相逆变器的中性点n连接，输出电容cout3的两端输出中间电压vo3。
42.第四隔离型直流变换单元104包括开关管q4、变压器t4、二极管d4以及输出电容cout4，变压器t4包括原边绕组np41和副边绕组ns41，原边绕组np41和开关管q4串联连接在输入端，副边绕组ns41、二极管d4以及输出电容cout4串联连接，输出电容cout4的一端和二极管d4的阴极连接，另一端与三相逆变器的中性点n连接，输出电容cout4的两端输出中间电压vo4。
43.其中，变压器t2各绕组的横截面积小于变压器t1各绕组的横截面积，变压器t2的体积小于变压器t1的体积，第一隔离型直流变换单元101适于工作于输出电压/输出电流比较大的工况，第二隔离型直流变换单元102适于输出电压/输出电流比较小的工况。
44.由于二极管d2的电流比较小，因此相比二极管d1，二极管d2可以选择电流小、封装小的二极管，由于中间电压vo2的值小于vo1，所以cout2可以选择耐压低、容值低的电容，开关管q2可以选择耐压高（t1和t2的匝比一致时）、电流小、封装小的开关管，如mos管，可以降低成本。
45.作为一种可选的实现方式，第一隔离型直流变换单元101和第四隔离型直流变换单元104的设计参数相同，均按照较大电流设置，例如按照输出电流的峰值设置，适于工作在大电流/大电压工况下。第二隔离型直流变换单元102和第三隔离型直流变换单元103的设计参数相同，均按照较小电流设置，例如按照输出电流的峰值的1/2设置，适于工作在小电流/小电压工况下。第一隔离型直流变换单元101适于工作的输出电压或输出电流大于第二隔离型直流变换单元102适于工作的输出电压或输出电流。
46.作为一种可选的实现方式，在三相逆变器的三相输出平衡时，中间电压vo2的绝对值小于中间电压vo1的绝对值；中间电压vo3的绝对值小于中间电压vo4的绝对值；中间电压vo2的峰值和中间电压vo3的峰值的绝对值相等；中间电压vo1的峰值和中间电压vo4的峰值的绝对值相等，等于三相交流输出电压的峰值；中间电压vo2的峰值为中间电压vo1峰值的1/2，中间电压vo1的最小值为中间电压vo1峰值的1/2。
47.作为一种可选的实现方式，逆变组合模块200包括与中间电压数量相同的换相单元，换相单元用于将相应的中间电压作为三相交流输出电压之一输出。换相单元包括三个
并联的晶闸管。
48.具体的，如图3所示，在本技术实施例中，逆变组合模块200包括第一换相单元201、第二换相单元202、第三换相单元203和第四换相单元204。
49.其中，第一换相单元201包括晶闸管scr11-scr13，晶闸管scr11-scr13的第一端分别和第一隔离型直流变换单元101连接，接收中间电压vo1，晶闸管scr11-scr13的控制端分别与控制模块300连接，根据控制电路300提供的控制信号选择将中间电压vo1作为三相交流输出电压之一输出；第二换相单元202包括晶闸管scr21-scr23，晶闸管scr21-scr23的第一端分别和第二隔离型直流变换单元102连接，接收中间电压vo2，晶闸管scr21-scr23的控制端分别与控制模块300连接，根据控制电路300提供的控制信号选择将中间电压vo2作为三相交流输出电压之一输出；第三换相单元203包括晶闸管scr31-scr33，晶闸管scr31-scr33的第一端分别和第三隔离型直流变换单元103连接，接收中间电压vo3，晶闸管scr31-scr33的控制端分别与控制模块300连接，根据控制电路300提供的控制信号选择将中间电压vo3作为三相交流输出电压之一输出；第四换相单元204包括晶闸管scr41-scr43，晶闸管scr41-scr43的第一端分别和第四隔离型直流变换单元104连接，接收中间电压vo4，晶闸管scr41-scr43的控制端分别与控制模块300连接，根据控制电路300提供的控制信号选择将中间电压vo4作为三相交流输出电压之一输出；逆变组合模块200根据控制模块300的控制信号选择将中间电压vo1-vo4作为三相交流输出电压之一输出并重组为三相交流输出电压。
50.三相逆变器还包括滤波模块400，包括电感l1-l3，对逆变组合模块200提供的三相交流输出电压进行滤波并输出至电网。
51.作为一种实现方式，如图4，其示出了本技术实施例的一种三相逆变器的控制模块300的原理框图。
52.控制模块300生成的控制信号包括用于控制隔离型直流变换模块100的pwm控制信号，以及，用于控制逆变组合模块200的开关控制信号，控制模块300包括：选择切换单元303、参考信号生成单元301、pwm控制单元302。
53.选择切换单元303，用于根据三相逆变器的各相交流输出电压生成切换信号，并根据切换信号生成用于控制逆变组合模块200的开关控制信号；参考信号生成单元301，用于根据切换信号、三相逆变器的各相交流输出电压和三相逆变器的各相交流输出电流生成各中间电压的参考信号；pwm控制单元302，用于根据参考信号生成控制隔离型直流变换模块100中各隔离型直流变换单元的pwm控制信号，以控制隔离型直流变换模块输出不同的中间电压。
54.具体的，在本技术实施例中，参考信号生成单元301用于根据切换信号scut、三相交流输出电压ua、ub、uc以及三相交流输出电流ia、ib、ic产生第一隔离型直流变换单元101、第二隔离型直流变换单元102、第三隔离型直流变换单元103、第四隔离型直流变换单元104的参考信号vref1-vref4。
55.pwm控制单元302根据参考信号vref1-vref4分别产生控制第一隔离型直流变换单元101、第二隔离型直流变换单元102、第三隔离型直流变换单元103和第四隔离型直流变换
单元104中开关管q1-q4的pwm控制信号pwm1-pwm4，同时pwm控制单元用于实现准谐振控制。
56.选择切换单元303根据三相交流输出电压ua、ub、uc生成控制逆变组合模块200中各晶闸管的工作状态切换的切换信号scut，并根据切换信号scut产生逆变组合模块200中各晶闸管的开关控制信号sw1-sw12，控制各中间电压vo1-vo4换相。同时，将切换信号scut提供至参考信号生成单元301。作为一种可选的实现方式，参考信号生成单元301根据三相交流输出电压ua、ub、uc以及三相交流输出电流ia、ib、ic生成三相调制波，并根据三相调制波和切换信号scut生成参考信号vref1-vref4。可采用多种现有方式生成三相调制波，在此不做详述。
57.以下结合图5所示的三相逆变器工作波形图对上述三相逆变器的工作过程进行详细描述，以一个工频周期为例进行说明：在t
0-t1期间，0＜ua＜u1，开关控制信号sw4控制晶闸管scr21导通，开关控制信号sw5控制晶闸管scr22关断，开关控制信号sw6控制晶闸管scr23关断，控制模块300控制逆变组合模块200中的第二换相单元202将中间电压vo2作为a相交流输出电压输出；开关控制信号sw7-sw9控制晶闸管scr31-scr33关断；ub＜u6，开关控制信号sw11控制晶闸管scr42导通，开关控制信号sw10控制晶闸管scr41关断，开关控制信号sw12控制晶闸管scr43关断，第四换相单元204将中间电压vo4作为b相交流输出电压输出；u1＜uc，开关控制信号sw1控制晶闸管scr11关断，开关控制信号sw2控制晶闸管scr12关断，开关控制信号sw3控制晶闸管scr13导通，第一换相单元201将中间电压vo1作为c相交流输出电压输出。
58.在t
1-t2期间，t1时刻，a相交流输出电压ua上升至u1，c相交流输出电压uc下降至u1，此时，开关控制信号sw3控制晶闸管scr13切换为关断状态，开关控制信号sw1控制晶闸管scr11切换为导通状态，开关控制信号sw2控制晶闸管scr12保持关断状态，第一换相单元201将中间电压vo1作为a相交流输出电压输出；开关控制信号sw6控制晶闸管scr23切换为导通状态，开关控制信号sw4控制晶闸管scr21切换为关断状态，开关控制信号sw5控制晶闸管scr22保持关断状态，第二换相单元202将中间电压vo2作为c相交流输出电压输出，开关控制信号sw7-sw9控制晶闸管scr31-scr33关断；u4＞ub，开关控制信号sw10-sw12控制晶闸管scr41
‑ꢀ
scr43的开关状态保持不变，与t
0-t1期间的开关状态相同（以下与上一时段控制状态相同简称为保持不变），第四换相单元204将中间电压vo4作为b相交流输出电压输出。
59.在t
2-t3期间，t2时刻，c相交流输出电压uc下降至0，开关控制信号sw6控制晶闸管scr23切换为关断状态，开关控制信号sw9控制晶闸管scr33切换为导通状态，开关控制信号sw4控制晶闸管scr21保持关断状态，开关控制信号sw5控制晶闸管scr22保持关断状态，开关控制信号sw7控制晶闸管scr31保持关断状态，开关控制信号sw8控制晶闸管scr32保持关断状态，第三换相单元203将中间电压vo3作为c相交流输出电压输出；u1＜ua，开关控制信号sw1-sw3控制晶闸管scr11-scr13的状态保持不变，第一换相单元201将中间电压vo1作为a相交流输出电压输出；u4＞ub，开关控制信号sw10-sw12控制晶闸管scr41-scr43的状态保持不变，第四换
相单元204将中间电压vo4作为b相交流输出电压输出。
60.在t
3-t4期间，t3时刻，b相交流输出电压ub上升至u4，c相交流输出电压uc下降至u4，开关控制信号sw9控制晶闸管scr33切换为关断状态，开关控制信号sw8控制晶闸管scr32切换为导通状态，开关控制信号sw7控制晶闸管scr31保持关断状态，第三换相单元203将中间电压vo3作为b相交流输出电压输出，开关控制信号sw4-sw6控制晶闸管scr21-scr23保持关断状态；开关控制信号sw11控制晶闸管scr42切换为关断状态，开关控制信号sw12控制晶闸管scr43切换为导通状态，开关控制信号sw10控制晶闸管scr41保持关断状态，第四换相单元204选择中间电压vo4作为c相交流输出电压输出；u1＜ua，开关控制信号sw1-sw3控制晶闸管scr11-scr13的状态保持不变，第一换相单元201将中间电压vo1作为a相交流输出电压输出。
61.在t
4-t5期间，t4时刻，b相交流输出电压ub上升至0，开关控制信号sw8控制晶闸管scr32切换为关断状态，开关控制信号sw5控制晶闸管scr22切换为导通状态，开关控制信号sw7控制晶闸管scr31保持关断状态，开关控制信号sw9控制晶闸管scr33保持关断状态，开关控制信号sw4控制晶闸管scr21保持关断状态，开关控制信号sw6控制晶闸管scr23保持关断状态，第二换相单元202将中间电压vo2作为b相交流输出电压输出；u2＜ua，开关控制信号sw1-sw3控制晶闸管scr11
‑ꢀ
scr13的状态保持不变，第一换相单元201将中间电压vo1作为a相交流输出电压输出；u4＞uc，开关控制信号sw10-sw12控制晶闸管scr41-scr43的状态保持不变，第四换相单元204将中间电压vo4作为c相交流输出电压输出。
62.在t
5-t6期间，t5时刻，a相交流输出电压ua下降至u2，b相交流输出电压ub上升至u2，开关控制信号sw5控制晶闸管scr22切换为关断状态，开关控制信号sw4控制晶闸管scr21切换为导通状态，开关控制信号sw6控制晶闸管scr23保持关断状态，第二换相单元202将中间电压vo2作为a相交流输出电压输出，开关控制信号sw7-sw9控制晶闸管scr31-scr33保持关断状态;开关控制信号sw1控制晶闸管scr11切换为关断状态，开关控制信号sw2控制晶闸管scr12切换为导通状态，开关控制信号sw3控制晶闸管scr13保持关断状态，第一换相单元201将中间电压vo1作为b相交流输出电压输出;u4＞uc，开关控制信号sw10-sw12控制晶闸管scr41
‑ꢀ
scr43的状态保持不变，第四换相单元204将中间电压vo4作为c相交流输出电压输出。
63.在t
6-t7期间，t6时刻，a相交流输出电压ua下降至0，开关控制信号sw4控制晶闸管scr21切换为关断状态，开关控制信号sw7控制晶闸管scr31切换为导通状态，开关控制信号sw8控制晶闸管scr32保持关断状态，开关控制信号sw9控制晶闸管scr33保持关断状态，第三换相单元203将中间电压vo3作为a相交流输出电压输出，开关控制信号sw5控制晶闸管scr22保持关断状态，开关控制信号sw6控制晶闸管scr23保持关断状态;u2＜ub，开关控制信号sw1-sw3控制晶闸管scr11-scr13的状态保持不变，第一换相单元201将中间电压vo1作为b相交流输出电压输出；uc＜u5，开关控制信号sw10-sw12控制晶闸管scr41-scr43的状态保持不变，第四换相单元204将中间电压vo4作为c相交流输出电压输出。
64.在t
7-t8期间，t7时刻，a相交流输出电压ua下降至u5，c相交流输出电压uc上升至u5，开关控制信号sw7控制晶闸管scr31切换为关断状态，开关控制信号sw9控制晶闸管scr33切换为导通状态，开关控制信号sw8控制晶闸管scr32保持关断状态，第三换相单元203将中间电压vo3作为c相交流输出电压输出，开关控制信号sw4-sw6控制晶闸管scr21-scr23保持关断状态；开关控制信号sw12控制晶闸管scr43切换为关断状态，开关控制信号sw10控制晶闸管scr41切换为导通状态，开关控制信号sw11控制晶闸管scr42保持关断状态，第四换相单元204将中间电压vo4作为a相交流输出电压输出；u2＜ub，开关控制信号sw1-sw3控制晶闸管scr11
‑ꢀ
scr13的状态保持不变，第一换相单元201将中间电压vo1作为b相交流输出电压输出。
65.在t
8-t9期间，t8时刻，c相交流输出电压uc上升至0，开关控制信号sw9控制晶闸管scr33切换为关断状态，开关控制信号sw6控制晶闸管scr23切换为导通状态，开关控制信号sw4控制晶闸管scr21保持关断状态，开关控制信号sw5控制晶闸管scr22保持关断状态;开关控制信号sw7控制晶闸管scr31保持关断状态，开关控制信号sw8控制晶闸管scr32保持关断状态，第二换相单元202将中间电压vo2作为c相交流输出电压输出；u3＜ub，开关控制信号sw1-sw3控制晶闸管scr11
‑ꢀ
scr13的状态保持不变，第一换相单元201将中间电压vo1作为b相交流输出电压输出；u5＞ua，开关控制信号sw10-sw12控制晶闸管scr41
‑ꢀ
scr43的状态保持不变，第四换相单元204将中间电压vo4作为a相交流输出电压输出。
66.在t
9-t
10
期间，t9时刻，b相交流输出电压ub下降至u3，c相交流输出电压uc上升至u3，开关控制信号sw6控制晶闸管scr23切换为关断状态，开关控制信号sw5控制晶闸管scr22切换为导通状态，开关控制信号sw4控制晶闸管scr21保持关断状态，第二换相单元202将中间电压vo2作为b相交流输出电压输出，开关控制信号sw7-sw9控制晶闸管scr31-scr33保持关断状态；开关控制信号sw2控制晶闸管scr12切换为关断状态，开关控制信号sw3控制晶闸管scr13切换为导通状态，开关控制信号sw1控制晶闸管scr11保持关断状态，第一换相单元201将中间电压vo1作为c相交流输出电压输出；u5＞ua，开关控制信号sw10-sw12控制晶闸管scr41-scr43的状态保持不变，第四换相单元204将中间电压vo4作为a相交流输出电压输出。
67.在t
10-t
11
期间，t
10
时刻，b相交流输出电压ub下降至0，开关控制信号sw5控制晶闸管scr22切换为关断状态，开关控制信号sw8控制晶闸管scr32切换为导通状态，开关控制信号sw4控制晶闸管scr21保持关断状态，开关控制信号sw6控制晶闸管scr23保持关断状态，开关控制信号sw7控制晶闸管scr31保持关断状态，开关控制信号sw9控制晶闸管scr33保持关断状态，第三换相单元203将中间电压vo3作为b相交流输出电压输出；u6＞ua，开关控制信号sw10-sw12控制晶闸管scr41-scr43的状态保持不变，第四换相单元204将中间电压vo4作为a相交流输出电压输出；u3＜uc，开关控制信号sw1-sw3控制晶闸管scr11
‑ꢀ
scr13的状态保持不变，第一换相单元201将中间电压vo1作为c相交流输出电压输出。
68.在t
11-t
12
期间，t
11
时刻，a相交流输出电压ua上升至u6，b相交流输出电压ub下降至
u6，开关控制信号sw8控制晶闸管scr32切换为关断状态，开关控制信号sw7控制晶闸管scr31切换为导通状态，开关控制信号sw9控制晶闸管scr33保持关断状态，第三换相单元203将中间电压vo3作为a相交流输出电压输出，开关控制信号sw4-sw6控制晶闸管scr21-scr23保持关断状态；开关控制信号sw10控制晶闸管scr41切换为关断状态，开关控制信号sw11控制晶闸管scr42切换为导通状态，开关控制信号sw12控制晶闸管scr43保持关断状态，第四换相单元204将中间电压vo4作为b相交流输出电压输出；u3＜uc，开关控制信号sw10-sw12控制晶闸管scr11
‑ꢀ
scr13的状态保持不变，第一换相单元201将中间电压vo1作为c相交流输出电压输出。
69.其中，在一个工频周期内，u1为a相交流输出电压ua上升过程中和c相交流输出电压uc下降过程中两者电压值相等时的电压值；u2为b相交流输出电压ub上升过程中和a相交流输出电压ua下降过程中两者电压值相等时的电压值；u3为c相交流输出电压uc上升过程中和b相交流输出电压ub下降过程中两者电压值相等时的电压值；u4为b相交流输出电压ub上升过程中和c相交流输出电压uc下降过程中两者电压值相等时的电压值；u5为c相交流输出电压uc上升过程中和a相交流输出电压ua下降过程中两者电压值相等时的电压值；u6为a相交流输出电压ua上升过程中和b相交流输出电压ub下降过程中两者电压值相等时的电压值。
70.当三线逆变器的三相输出平衡时，|u1|、|u2|、|u3|、|u4|、|u5|以及|u6|相等，且为三相交流输出电压峰值的1/2，三相交流输出电压输出不平衡时，|u1|、|u2|、|u3|、|u4|、|u5|以及|u6|可以不同。
71.此实现方式采用在隔离型直流变换模块100中设置多个隔离型直流变换单元，每个隔离型直流变换单元包括一个原边电路和一个副边电路，通过设置多个适于工作在不同输出电压或输出电流下的的隔离型直流变换单元，提供多种中间电压，并通过逆变组合模块200将各中间电压换相组合后输出三相交流电。
72.作为另一种实现方式，如图6所示，本技术还提供另一种三相逆变器，包括：隔离型直流变换模块100、逆变组合模块200以及控制模块300。其中，逆变组合模块200以及控制模块300的结构与上一实施例类似，在此不再赘述。
73.在本技术实施例中，隔离型直流变换模块100包括多个隔离型直流变换单元，其中，至少一个隔离型直流变换单元为多输出反激拓扑结构，用于输出至少两个中间电压。
74.具体的，如图6所示，在本技术实施例中，隔离型直流变换模块100包括第一隔离型直流变换单元101、第二隔离型直流变换单元102和第四隔离型直流变换单元104。其中，第二隔离型直流变换单元102为多输出反激拓扑结构，用于输出至少两个中间电压。
75.在本技术实施例中，隔离型直流变换模块100将直流输入电压转换为四个不同的中间电压，其中，第二隔离型直流变换单元102用于输出第二中间电压和第三中间电压。三个隔离型直流变换单元的设计参数依据不同的电压值/输出电流值设置，分别适于工作在不同的输出电压/输出电流下，在不同的输出电压/输出电流范围内，三个隔离型直流变换单元分别进行直流变换。
76.作为一种可选的实现方式，第一隔离型直流变换单元101和第四隔离型直流变换单元104的设计参数相同，分别输出第一中间电压和第四中间电压；第一隔离型直流变换单元101适于工作的输出电压或输出电流大于第二隔离型直
流变换单元102适于工作的输出电压或输出电流。
77.作为一种可选的实现方式，所述多输出反激拓扑结构包括一原边电路和至少两个副边电路，所述原边电路包括变压器的原边绕组和开关管，所述原边绕组和所述开关管串联后耦接所述三相逆变器输入端；所述副边电路包括相应的原边电路的变压器的副边绕组、开关管以及输出电容，所述副边绕组与所述开关管以及所述输出电容串联连接，所述输出电容的第一端与所述开关管的第一端连接，所述输出电容第二端与三相逆变器的中性点连接，所述输出电容的两端输出所述中间电压。
78.具体的，如图6所示，第二隔离型直流变换单元102可以为多输出反激变换拓扑结构，包括：开关管q5、变压器t5、开关管s1、开关管s2、输出电容cout2和输出电容cout3。
79.其中，变压器t5包括原边绕组np51和副边绕组ns51和ns52，原边绕组np51和开关管q5串联连接在输入端，副边绕组np51、开关管s1以及输出电容cout2串联连接，输出电容cout2的一端和开关管s1的第一端连接，另一端与三相逆变器的中性点n连接，输出电容cout2的两端提供中间电压vo2。
80.副边绕组np52、开关管s2以及输出电容cout3串联连接，输出电容cout3的一端与三相逆变器的中性点n连接，另一端和开关管s2的第一端连接，输出电容cout2的两端提供中间电压vo3。
81.第二隔离型直流变换单元102在工作时，根据三相交流输出电压的大小选择开关管s1或s2工作，当在a相交流输出电压ua上升过程且0＜ua＜u1、或在a相交流输出电压ua下降过程且0＜ua＜u2、或在b相交流输出电压ub上升过程且0＜ub＜u2、或在b相交流输出电压ub下降过程且0＜ub＜u3、或在c相交流输出电压uc上升过程且0＜uc＜u3、或在c相交流输出电压uc下降过程且0＜uc＜u1时，控制开关管s2关断，选择开关管s1工作；当在a相交流输出电压ua上升过程且u6＜ua＜0、或在a相交流输出电压ua下降过程且u5＜ua＜0、或在b相交流输出电压ub上升过程且u4＜ub＜0、或在b相交流输出电压ub下降过程且u6＜ub＜0、或在c相交流输出电压uc上升过程且u5＜uc＜0、或在c相交流输出电压uc下降过程且u3＜uc＜0时，控制开关管s1关断，选择开关管s2工作。
82.此实现方式中的隔离型直流变换模块100包括多个隔离型直流变换单元，同时，隔离型直流变换单元还可设置多个副边电路，来实现本技术的发明目的，相比于传统的三相逆变器，隔离型直流变换单元的开关频率都显著下降，降低了电路损耗、提高了工作效率，在不同的输出电流下，都能保持较高的工作效率；并且在相同的输出电压/输出电流范围内，三相输出采用同一个隔离型直流变换单元或原边电路，减少了元器件的个数，降低了电路的成本。
83.作为又一种实现方式，如图7所示，此实现方式与上一实现方式的相同之处不在赘述，其与上一实现方式的区别在于：所述三相逆变器用于为负载供电，隔离型直流变换模块100包括多个隔离型直流变换单元，其中，至少一个隔离型直流变换单元为输出极性相反的两个中间电压的单输出反激拓扑结构。
84.具体的，如图7所示，隔离型直流变换模块100包括第一隔离型直流变换单元101、第二隔离型直流变换单元102和第四隔离型直流变换单元104；其中，第一隔离型直流变换单元101和第四隔离型直流变换单元104的设计参数相
同，分别输出第一中间电压和第四中间电压；第二隔离型直流变换单元为输出极性相反的两个中间电压的单输出反激拓扑结构，分时输出第二中间电压和第三中间电压；第一隔离型直流变换单元101适于工作的输出电压或输出电流大于第二隔离型直流变换单元102适于工作的输出电压或输出电流。
85.作为一种可选的实现方式，输出极性相反的两个中间电压的单输出反激拓扑结构还包括两个开关管，所述两个开关管串联后并联在所述输出电容的两端，所述两个开关管之间的连接点与所述三相逆变器的中性点连接。
86.具体的，如图7所示，第二隔离型直流变换单元102的设置为可输出极性相反的两个中间电压的单输出反激拓扑结构，包括开关管q6、变压器t6、二极管d5、输出电容cout23、开关管s3和开关管s4。
87.其中，变压器t6包括原边绕组np61和副边绕组ns61，原边绕组np61和开关管q6串联连接在输入端，副边绕组np61、二极管d5以及输出电容cout23串联连接，输出电容cout23的一端和二极管d5的阴极连接，另一端与副边绕组ns61的异名端连接，开关管s3和开关管s4串联连接后并联在输出电容cout23两端，开关管s3和开关管s4的中间节点和三相逆变器的中性点n连接。
88.第二隔离型直流变换单元102在工作时，根据三相交流输出电压的大小选择开关管s3或s4导通，当在a相交流输出电压ua上升过程且0＜ua＜u1、或在a相交流输出电压ua下降过程且0＜ua＜u2、或在b相交流输出电压ub上升过程且0＜ub＜u2、或在b相交流输出电压ub下降过程且0＜ub＜u3、或在c相交流输出电压uc上升过程且0＜uc＜u3、或在c相交流输出电压uc下降过程且0＜uc＜u1时，控制开关管s3关断，开关管s4导通，输出电容cout23的两端的电压作为vo2输出；当在a相电压ua上升过程且u6＜ua＜0、或在a相电压ua下降过程且u5＜ua＜0、或在b相电压ub上升过程且u4＜ub＜0、或在b相电压ub下降过程且u6＜ub＜0、或在c相电压uc上升过程且u5＜uc＜0、或在c相电压uc下降过程且u3＜uc＜0时，控制开关管s3导通，开关管s4关断，输出电容cout23的两端的电压作为vo3输出。
89.此实现方式采用了与上一实现方式不同的设置方式，实现了相同的功能和发明目的，且省去了一路副边绕组，减小了变压器体积，降低了成本和损耗。
90.作为再一种实现方式，如图8所示，此实现方式与其他实现方式的区别在于（相同点不在赘述）：隔离型直流变换模块100包括一个隔离型直流变换单元，该隔离型直流变换单元为多输出反激拓扑结构，多输出反激拓扑结构包括原边电路以及与原边电路耦合的多个副边电路，所述隔离型直流变换单元进行直流变换时，所述多个副边电路交替进行直流变换，分别输出所述中间电压。
91.具体的，如图8所示，在本技术实施例中，所述隔离型直流变换单元包括四个副边电路，分别输出第一至第四中间电压。
92.该隔离型直流变换单元包括一原边电路1311，以及，与原边电路1311耦合的多个副边电路（图示中以4个副边电路为例），为方便说明，在本技术实施例中，隔离型直流变换单元包括第一副边电路1312、第二副边电路1313、第三副边电路1314、第四副边电路1315。
93.其中，原边电路1311包括串联连接的开关管q7和变压器t7的原边绕组np71。
94.第一副边电路1312包括串联连接的变压器t7的副边绕组ns71、开关管s5和输出电容cout1，输出电容cout1的一端与开关管s5连接，另一端与中性点n连接，输出电容cout1的两端提供中间电压vo1。
95.第二副边电路1313包括串联连接的变压器t7的副边绕组ns72、开关管s6和输出电容cout2，输出电容cout2的一端与开关管s6连接，另一端与中性点n连接，输出电容cout2的两端提供中间电压vo2。
96.第三副边电路1314包括串联连接的变压器t7的副边绕组ns73、开关管s7和输出电容cout3，输出电容cout3的一端与开关管s7连接，另一端与中性点n连接，输出电容cout3的两端提供中间电压vo3。
97.第四副边电路1315包括串联连接的变压器t8的副边绕组ns74、开关管s8和输出电容cout4，输出电容cout4的一端与开关管s8连接，另一端与中性点n连接，输出电容cout8的两端提供中间电压vo4。
98.其中，第一副边电路1312和第四副边电路1315的设计参数相同，第二副边电路1313和第三副边电路1314的设计参数相同，第一副边电路1312适于工作的输出电压或输出电流大于第二副边电路1313适于工作的输出电压或输出电流。
99.例如，第一副边电路1312和第四副边电路1315的设计参数相同且按照大电流设置，例如按照输出电流的峰值设置。第二副边电路1313和第三副边电路1314设计参数相同且按照小电流设置，例如按照输出电流的峰值的二分之一设置。
100.作为一种可选的实现方式，副边绕组ns72的横截面积小于副边绕组ns71的横截面积；副边绕组ns72的匝数小于副边绕组ns71的匝数；第一副边电路1312适于产生比较大的输出电压/输出电流，第二副边电路1313适于产生比较小的输出电压/输出电流。
101.由于中间电压vo2的值小于中间电压vo1的值且流过开关管s6和s7的电流比较小，因此相比开关管s5和s8，开关管s6和s7可以选择耐压低、电流小、封装小的开关管，如mos管，可以降低成本。同样输出电容cout2和输出电容cout3可以选择耐压低容值小的电容。
102.隔离型直流变换模块100进行直流变换时，第一副边电路1312或第四副边电路1315之一与第二副边电路1313或第三副边电路1314之一交替进行直流变换。
103.例如，根据三相交流输出电压的大小选择第二副边电路1313和第三副边电路1314之一进行直流变换。
104.具体的，当在a相交流输出电压ua上升过程且0＜ua＜u1、或在a相交流输出电压ua下降过程且0＜ua＜u2、或在b相交流输出电压ub上升过程且0＜ub＜u2、或在b相交流输出电压ub下降过程且0＜ub＜u3、或在c相交流输出电压uc上升过程且0＜uc＜u3、或在c相交流输出电压uc下降过程且0＜uc＜u1时，选择第二副边电路1313进行直流变换；当在a相交流输出电压ua上升过程且u6＜ua＜0、或在a相交流输出电压ua下降过程且u5＜ua＜0、或在b相交流输出电压ub上升过程且u4＜ub＜0、或在b相交流输出电压ub下降过程且u6＜ub＜0、或在c相交流输出电压uc上升过程且u5＜uc＜0、或在c相交流输出电压uc下降过程且u3＜uc＜0时，选择第三副边电路1314进行直流变换。
105.此实现方式中的隔离型直流变换模块100只包括一个隔离型直流变换单元， 且隔离型直流变换单元包括一个原边电路及与原边电路耦合的多个副边电路，每一个副边电路可输出不同范围的中间电压，经逆变组合模块200的换相重组后生成三相交流输出电压，相
比于传统的三相逆变器，隔离型直流变换单元的开关频率显著下降，降低了电路损耗、提高了工作效率，在不同的输出电流下，都能保持较高的工作效率；并且在相同的输出电压/输出电流范围内，三相输出采用同一个隔离型直流变换单元和原边电路，减少了元器件的个数，降低了电路的成本。
106.综上，本技术的三相逆变器及其控制方法通过设计多个参数不同的隔离型直流变换单元或一个隔离型直流变换单元包括多个与同一原边电路耦合的多个副边电路，采用不同的隔离型直流变换单元或副边电路进行直流变换，输出不同范围的中间电压，经逆变组合电路的换相重组后产生三相交流输出电压，相比于传统的三相逆变器，隔离型直流变换单元的开关频率显著下降，即降低了电路损耗、又提高了工作效率，在不同的输出电流下，始终能保持较高的工作效率；并且在相同的输出电压/输出电流范围内，三相输出采用同一个隔离型直流变换单元或原边电路，减少了元器件的个数，降低了电路的成本。
107.应当理解的是，对于本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。具体实施方案所对应的附图以为辅助理解的形式存在，能够方便阅读者通过理解具体形象化的下位概念以充分理解本方法所涉及的技术理念之抽象化的上位概念。在对本方法的整体理解和与其他除本方法所提供的技术方案之外的技术方案进行比对时，不应当以附图之表象作为唯一参考依据，还应在理解了本方法理念之后，依照附图或不依照附图做出的一系列变形、等效替换、特征元素之糅合、非必要技术特征元素之删减重组、现有技术中常见的非必要技术特征元素之合理增加重组等，均应理解为被囊括在本方法的精神之内。