电力电子技术软开关技术课件.ppt

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1、本章主要内容8.1软开关的基本概念8.2软开关电路的分类8.3典型的软开关电路8.4软开关技术新进展概述现代电力电子装置的发展趋势小型化、轻量化，对效率和电磁兼容性有更高的要求电力电子电路的高频化是滤波器、变压器体积和重量减小、装置小型化、轻量化的最直接途径开关损耗增加，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8.1软开关的基本概念硬开关开关过程中电压、电流均不为零，出现重叠，有显著开关损耗电压和电流变化快，波形出现明显过冲，产生开关噪声当硬开关电路工作频率不太高时，开关损耗占总损耗的比例并不大，随着开关频率的提高，开关损耗就越来越显著1.

2、硬开关和软开关t0uiP0uituuiiP00硬开关降压型电路及理想波形硬开关导通和关断过程中实际电压和电流a)b)8.1软开关的基本概念软开关增加了Lr、Cr，与L、C相比小得多，S增加了反并联VDS软开关电路(降压型零电压开关准谐振电路)——使开通前电压先降到零，关断前电流先降到零，消除了电压、电流的重叠，减小甚至消除开关损耗，同时，限值了开关过程电压和电流变化率，也减小开关噪声1.硬开关和软开关降压型零电压开关准谐振电路及理想波形软开关导通和关断过程中实际电压和电流Pui0uitt0uiP0uitt0uua)b)8.1软开关的基本概念零电压开通开关开通前其

3、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电容能延缓关断后电压上升速率，降低关断损耗零电流开通与开关串联电感能延缓开通后电流上升速率，降低开通损耗在很多情况下，不再指出开通或关断，仅称零电压开关和零电流开关，靠电路中的谐振来实现。2.零电压开关和零电流开关8.2软开关电路的分类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根据软开关技术发展历程分为准谐振电路、零开关PWM电路和零转换PWM电路准谐振电路零电压开关准谐振电路零电流开关准谐振电路零电压开关多谐振电路用于逆变

4、器的谐振直流环节准谐振——电路中电压或电流的波形为正弦半波8.2软开关电路的分类优势开关损耗和开关噪声都大大下降问题谐振电压峰值很高，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交换，造成电路导通损耗加大谐振周期随输入电压、负载变化而改变，则只能采用脉冲频率调制方式来控制8.2软开关电路的分类零开关PWM电路引入辅助开关来控制谐振开始时刻，使谐振仅发生于开关过程前后零电压开关PWM电路零电流开关PWM电路同准谐振相比，电压和电流基本上是方波，但上升沿和下降沿较缓，开关承受电压明显降低，采用开关频率固定的PWM控制方式零电压开关PWM电路零电流开

5、关PWM电路8.2软开关电路的分类零转换PWM电路采用辅助开关控制谐振开始时刻，谐振电路是与主开关并联，输入电压和负载电流对谐振影响小，在较宽输入电压范围内和从零负载到满载都工作在软开关状态，无功功率交换被削减到最小零电压转换PWM电路零电流转换PWM电路零电压转换PWM电路零电流转换PWM电路8.3典型的软开关电路零电压开关准谐振电路谐振直流环移相全桥型零电压开关PWM电路零电压转换PWM电路8.3典型的软开关电路电路构成降压型电路L和C很大，等效为电流源和电压源，并忽略电路中损耗工作原理以S关断时刻为分析起点t0~t1——t0前，S导通，VD断态,uCr=0

6、,iLr=IL——t0时，S关断，Cr使S关断后电压上升减缓，则S关断损耗减小，S关断后，VD未导通1.零电压开关谐振电路SS(uCr)iSiLruVDt0t1t2t3t4t6t0tttttt5OOOOOu8.3典型的软开关电路工作原理t0~t1——Lr+L向Cr充电，L等效为电流源，uCr线性上升，uVD下降——t1时，uVD=0，VD导通，uCr上升率t1~t2——t1时，VD导通，L续流，Cr、Lr、Ui形成谐振回路，Lr对Cr充电，uCr上升，iLr下降——t2时，iLr下降到0，uCr达到谐振峰值1.零电压开关谐振电路SS(uCr)iSiLruVDt0

7、t1t2t3t4t6t0tttttt5OOOOOuUiUi8.3典型的软开关电路工作原理t2~t3——t2后，Cr向Lr放电，iLr变向，uCr下降——t3时，uCr=Ui，uLr=0，iLr达到反向谐振峰值t3~t4——t3后，Lr向Cr反向充电，uCr下降——t4时，uCr=0t1~t4间的谐振方程1.零电压开关谐振电路SS(uCr)iSiLruVDt0t1t2t3t4t6t0tttttt5OOOOOuUiUi8.3典型的软开关电路工作原理t4~t5——uCr箝位于0，uLr=Ui，iLr线性衰减——t5时，iLr=0。该段uS=0，则使S开通，不会产生开通

8、损耗t5~t6——S通态