《电力电子应用技术——设计、仿真与实践（微课版）》PPT任务6 电动汽车充电系统的设计、仿真与实践.pptx

电力电子技术系列课程电力电子技术·PowerElectronics第六章电动汽车充电系统的设计、仿真与实践2024/6/28

电力电子技术目录2.功率因数校正3.电动汽车充电系统5.充电器的实践调试1.软开关技术4.开关电源设计与仿真

6.1软开关技术6.1.1硬开关与软开关6.1.2准谐振变换器开关电源发展的初期阶段器件上的电压或电流不为零进行器件上的电压未达到零电压时强迫器件开通器件中流经的电流未达到零电流时强迫器件关断功率开关管的开通或关断“硬开关”技术“硬开关”技术的弊端开关损耗较大硬开关技术限制了开关电源的工作频率和效率的提高开关频率开关损耗软开关技术的产生据“电路”和“变压器”中的相关知识，提高开关频率可以减小滤波器的参数和变压器的绕组匝数，从而显著地降低装置的体积和重量。随着开关频率的提高，开关损耗随之增加，电路效率大幅下降，电磁干扰也会增大，所以简单地提高开关频率是不行的。针对这些问题出现了软开关技术，它在开关频率提高的情况下，有效地解决了电路中的开关损耗和开关噪声问题。

6.1软开关技术6.1.1硬开关与软开关6.1.2准谐振变换器（a）开通过程（b）关断过程图3-76硬开关的开关过程硬开关在对电路进行分析时，我们总是将电路理想化，尤是将其中的开关理想化，认为开关的转换是在瞬间完成的，忽略了开关过程对电路的影响。然而，在实际的电路转换中，开关过程是客观存在的，一定条件下还可能对电路产生重要影响。开关过程中电压、电流均不为零，出现了重叠，导致开关损耗，而且电压和电流的变化很快，波形出现了明显的过冲，这导致了开关噪声的产生，具有这种开关过程的开关被称为硬开关。硬开关的开关过程如图3-76所示。开关过程中电压、电流均不为零出现了重叠开关损耗，电压和电流的变化很快波形过冲产生开关噪声

6.1软开关技术6.1.1硬开关与软开关6.1.2准谐振变换器软开关（a）开通过程（b）关断过程图3-77软开关的开关过程20世纪80年代初，李泽元教授等人提出了软开关的概念。在原电路中增加电感、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，开关开通前电压先降为零或关断前电流先降为零，消除开关过程中电流电压的重叠，降低它们的变化率，从而大大减小甚至消除损耗和开关噪声。我们把这样的电路称为软开关电路，软开关的典型开关过程如图3-77所示。原电路增加电感、电容等谐振元件构成辅助换流网络开关前过后程引入谐振消除电流电压的重叠减小甚至消除损耗和开关噪声降低变化率

6.1软开关技术6.1.1硬开关与软开关6.1.2准谐振变换器根据开关管与谐振电感、谐振电容的结合方式，谐振开关可分为零电流谐振开关和零电压谐振开关两类它们各有L型和M型两种电路方式谐振开关的分类零电流谐振开关零电压谐振开关零电流谐振开关是将谐振电感与PWM开关串联，利用电感中谐振电流过零点这一时刻，使开关零电流关断零电压谐振开关是将谐振电容与PWM开关并联，电容两端谐振电压过零点这一时刻，使开关零电压开通

6.1软开关技术6.1.1硬开关与软开关6.1.2准谐振变换器（1）零电流谐振开关构成：零电流谐振开关（Zerocurrentswitching，ZCS）由开关S、谐振元件Lr和Cr组成，电感Lr与开关S串联，如图3-78所示。工作原理：在开关S导通之前，Lr的电流为零；当S开通时，Lr限制了开关S中的电流上升率，实现开关S的零电流开通；当S关断时，Lr和Cr谐振工作，使的Lr电流回到零，实现开关S的零电流关断。因此，谐振元件Lr和Cr为开关S提供了零电流谐振开关的条件。（2）零电压谐振开关构成：零电压谐振开关（Zerovoltageswitching，ZVS）由开关S、谐振元件Lr和Cr组成，谐振电容Cr与开关S并联，如图3-79所示。工作原理：当开关S开通时，Lr和Cr谐振工作，使Cr的电压回到零，实现了开关S的零电压开通。当开关S关断时，Cr限制了S上的电压上升率，实现了开关S的零电压关断。谐振元件Lr和Cr为开关S提供了零电压谐振开关的条件。软开关技术问世以后，随着不断发展和完善，准谐振变换器、零开关PWM变换器和零转换PWM变换器等软开关电路相继出现。这里重点介绍准谐振变换器。（a）M型（b）L型