合工大电力电子技术第七章

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1、电力电子技术PowerElectronicTechnology杜少武1、概述2、软开关的基本概念3、软开关电路的分类4、典型的软开关电路第七讲软开关技术电力电子装置高频化滤波器、变压器体积和重量减小，电力电子装置小型化、轻量化。开关损耗增加，电磁干扰增大。软开关技术降低开关损耗和开关噪声。进一步提高开关频率。1、概述1、概述1.1功率电路的开关过程1.2软开关的特征及分类2、准谐振软开关变换器2.1零电压开关准谐振变换器2.2零电流开关准谐振变换器3、PWM软开关变换器3.1零开关PWM变换器3.2零转换PWM变换器3.3FBPWM软开关变换器软开关过程是通过电感L和电容C的谐振，使

2、开关器件中的电流（或两端的电压）按正弦或准正弦规律变化，当电流过零时，使器件关断，或者当电压下降到零时，使器件导通。开关器件在零电压或零电流条件下导通或关断，使器件的开关损耗在理论上为零。软开关技术的应用使电力电子变换器可以具有更高的效率，功率密度和可靠性同时得到提高，并有效的减小电能变换装置引起的电磁干扰和噪声等。1、概述1、概述1.1功率电路的开关过程1.2软开关的特征及分类2、准谐振软开关变换器2.1零电压开关准谐振变换器2.2零电流开关准谐振变换器3、PWM软开关变换器3.1零开关PWM变换器3.2零转换PWM变换器3.3FBPWM软开关变换器硬开关：开关的开通和关断过程伴随

3、着电压和电流的剧烈变化。产生较大的开关损耗和开关噪声。1.1功率电路的开关过程1、概述1.1功率电路的开关过程1.2软开关的特征及分类2、准谐振软开关变换器2.1零电压开关准谐振变换器2.2零电流开关准谐振变换器3、PWM软开关变换器3.1零开关PWM变换器3.2零转换PWM变换器3.3FBPWM软开关变换器1.1功率电路的开关过程开通损耗：开通过程电流和电压有一个交叠区，产生损耗，称为开通损耗（Turn-onloss），如下图(a)所示。关断损耗：关断过程电流和电压有一个交叠区，产生损耗，称为关断损耗（Turn-offloss），如下图(b)所示。1、概述1.1功率电路的开关过程1

4、.2软开关的特征及分类2、准谐振软开关变换器2.1零电压开关准谐振变换器2.2零电流开关准谐振变换器3、PWM软开关变换器3.1零开关PWM变换器3.2零转换PWM变换器3.3FBPWM软开关变换器1.1功率电路的开关过程假设导通后流入功率管电流为IC，关断后功率管承受的电压为UC，导通时管压降忽略不计，则导通过程功率管得电流、电压瞬时值i、u。开通损耗为：开通过程：1、概述1.1功率电路的开关过程1.2软开关的特征及分类2、准谐振软开关变换器2.1零电压开关准谐振变换器2.2零电流开关准谐振变换器3、PWM软开关变换器3.1零开关PWM变换器3.2零转换PWM变换器3.3FBPWM

5、软开关变换器1.1功率电路的开关过程假设导通后流入功率管电流为IC，关断后功率管承受的电压为UC，导通时管压降忽略不计，则关断过程功率管得电流、电压瞬时值i、u。关断过程：关断损耗为：1、概述1.1功率电路的开关过程1.2软开关的特征及分类2、准谐振软开关变换器2.1零电压开关准谐振变换器2.2零电流开关准谐振变换器3、PWM软开关变换器3.1零开关PWM变换器3.2零转换PWM变换器3.3FBPWM软开关变换器1.1功率电路的开关过程则一个开关周期的平均开通和关断损耗PS为：除此之外，管子在关断期间输出电容储存的能量，在管子导通时，损耗在器件内部，在高的输入电压下，开通损耗是很大的

6、，尤其当开关频率高到MHz量级时，电容放电引起的开通损耗占决定性因素。这部分损耗为：1、概述1.1功率电路的开关过程1.2软开关的特征及分类2、准谐振软开关变换器2.1零电压开关准谐振变换器2.2零电流开关准谐振变换器3、PWM软开关变换器3.1零开关PWM变换器3.2零转换PWM变换器3.3FBPWM软开关变换器1.2软开关的特征及分类软开关电路：通过在原来的开关电路中增加很小的电感、电容等谐振元件，构成辅助换流网络，在开关过程前后引入谐振过程，使开关开通前电压先降为零，或关断前电流先降为零，就可以消除开关过程中电压、电流的重叠，降低它们的变化率，从而大大减小甚至消除开关损耗和开关

7、噪声，称为软开关电路。1、概述1.1功率电路的开关过程1.2软开关的特征及分类2、准谐振软开关变换器2.1零电压开关准谐振变换器2.2零电流开关准谐振变换器3、PWM软开关变换器3.1零开关PWM变换器3.2零转换PWM变换器3.3FBPWM软开关变换器1.2软开关的特征及分类软开关：具有如下图所示的开关过程的开关称为软开关。使开关开通前两端电压为零，这种开通方式称为零电压开通，简称零电压开关使开关关断前流过其电流为零，这种关断方式称为零电流关断，简称零电