随着现代电力电子技术的发展,逆变装置的功率等级不断提高,多电平拓扑的优势越来越明显,特别是三电平有源中点钳位(ANPC)拓扑在中大功率变换器中的应用越来越普遍。在电力电子变流装置朝小型化、高频化、高效化发展的背景下,传统的ANPC硬开关逆变器面临着开关频率低,开关损耗大等问题。工业应用和研究领域的一个趋势是利用碳化硅(SiC)等宽禁带半导体器件来缓解这些问题。虽然采用SiC器件可以有效降低每一次的开关损耗,但是随着实际应用中的需要,当开关频率继续增加到数百千赫兹(k Hz)时,SiC器件的硬开关损耗也很高,这限制了逆变器效率和功率密度的进一步提高。因此,以开关频率显著提高,开关损耗显著减小为基本特点的基于SiC器件的软开关逆变器是变流器一个重要的发展方向。为进一步提高三电平ANPC逆变器的高频高功率应用,本文提出了一种基于SiC和硅(Si)混合器件的高频ANPC逆变器的软开关技术。在不影响主电路的调制方式下,可以实现所有高频主开关管的零电压(ZVS)开关和所有辅助开关管的零电流(ZCS)开关,旨在进一步提高ANPC逆变器的效率,充分发挥SiC器件的潜力,并能应用在实际工程中。本文首先简单介绍了ANPC逆变器硬开关的换流原理,然后详细描述了单相ANPC逆变器软开关的原理,建立了谐振模型,推导了主要的电压电流公式,并给出了软开关的设计准则。接着对ANPC逆变器硬开关和软开关的各种损耗进行建模计算,并做出比较,从理论上得到软开关的效率优势。针对辅助电路带来较大导通损耗的问题,本文提出了两种软开关的改进方法,并进行了损耗计算对比,以进一步提高软开关的效率,其中外并二极管的改进方法简单,但是增加了额外的硬件成本,利用同步整流的改进方法在不增加额外硬件的情况下,进一步提高了软开关的效率。为了验证软开关原理和损耗模型计算的正确,进行了仿真验证,并搭建了1k W,200k Hz的实验平台进行实验验证,实验波形和效率测量均验证了软开关的实现和效率提升的优势。