学习教学教案第8讲软开关技术.ppt

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1、电力电子基础FundamentalPowerElectronics第八讲谐振软开关技术1第八讲谐振软开关技术谐振软开关电路引言软开关的基本概念软开关电路的分类典型的软开关电路小结2第八讲谐振软开关技术1.引言单纯提高开关频率使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，效率下降，频率提高受限电磁干扰增大，电磁兼容变差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3第八讲谐振软开关技术2.软开关的基本概念硬开关：开关过程中电压和电流均不为零，出现了重叠。电压、电流变化很快，波形出现明显得过冲，导致开

2、关噪声。t0a）硬开关的开通过程b）硬开关的关断过程硬开关的开关过程uiP0uituuiiP004第八讲谐振软开关技术软开关的基本概念软开关：在原电路中增加了小电感、电容等谐振元件，在开关过程前后引入谐振，消除电压、电流的重叠。降低开关损耗和开关噪声。uiP0uitt0uiP0uitt0a）软开关的开通过程b）软开关的关断过程软开关的开关过程5第八讲谐振软开关技术软开关的基本概念零电压开通：开关开通前其两端电压为零——开通时不会产生损耗和噪声。零电流关断：开关关断前其电流为零——关断时不会产生损耗和噪声。零电压关断：与开关并联的电容能延缓开关关

3、断后电压上升的速率，从而降低关断损耗。零电流开通：与开关串联的电感能延缓开关开通后电流上升的速率，降低了开通损耗。当不指出是开通或是关断，仅称零电压开关和零电流开关。靠电路中的谐振来实现。6第八讲谐振软开关技术软开关电路的分类根据开关元件开通和关断时电压电流状态，分为零电压电路和零电流电路两大类。根据软开关技术发展的历程可以将软开关电路分成准谐振电路、零开关PWM电路和零转换PWM电路。每一种软开关电路都可以用于降压型、升压型等不同电路，可以从基本开关单元导出具体电路。7第八讲谐振软开关技术软开关电路的分类基本开关单元的概念a）基本开关单元b）

4、降压斩波器中的基本开关单元c）升压斩波器中的基本开关单元d）升降压斩波器中的基本开关单元8第八讲谐振软开关技术软开关电路的分类三类软开关电路1.准谐振电路准谐振电路－准谐振电路中电压或电流的波形为正弦半波，因此称之为准谐振。是最早出现的软开关电路。特点：谐振电压峰值很高，要求器件耐压必须提高；谐振电流有效值很大，电路中存在大量无功功率的交换，电路导通损耗加大；谐振周期随输入电压、负载变化而改变，因此电路只能采用脉冲频率调制（PulseFrequencyModulation—PFM）方式来控制。9第八讲谐振软开关技术软开关电路的分类准谐振电路用于

5、逆变器的谐振直流环节电路(ResonantDCLink）。准谐振电路的基本开关单元c)零电压开关多谐振电路的基本开关单元电压开关多谐振电路(Zero-Voltage-SwitchingMulti-ResonantConverter—ZVSMRC）b)零电流开关准谐振电路的基本开关单元零电流开关准谐振电路(Zero-Current-SwitchingQuasi-ResonantConverter—ZCSQRC）a)零电压开关准谐振电路的基本开关单元零电压开关准谐振电路(Zero-Voltage-SwitchingQuasi-ResonantCon

6、verter—ZVSQRC）10第八讲谐振软开关技术软开关电路的分类2.零开关PWM电路引入了辅助开关来控制谐振的开始时刻，使谐振仅发生于开关过程前后。零开关PWM电路可以分为：零电压开关PWM电路（Zero-Voltage-SwitchingPWMConverter—ZVSPWM）零电流开关PWM电路（Zero-Current-SwitchingPWMConverter—ZCSPWM）特点：电路在很宽的输入电压范围内和从零负载到满载都能工作在软开关状态。电路中无功功率的交换被削减到最小，这使得电路效率有了进一步提高。b)零电流开关PWM电路的

7、基本开关单元零开关PWM电路的基本开关单元a)零电压开关PWM电路的基本开关单元11第八讲谐振软开关技术软开关电路的分类b）零电流转换PWM电路的基本开关单元零转换PWM电路的基本开关单元a）零电压转换PWM电路的基本开关单元3.零转换PWM电路采用辅助开关控制谐振的开始时刻，但谐振电路是与主开关并联的。零转换PWM电路可以分为：零电压转换PWM电路（Zero-Voltage-TransitionPWMConverter—ZVTPWM）零电流转换PWM电路（Zero-CurrentTransitionPWMConverter—ZVTPWM）特点

8、：电路在很宽的输入电压范围内和从零负载到满载都能工作在软开关状态。电路中无功功率的交换被削减到最小，这使得电路效率有了进一步提高。12第八讲谐振软开关