5.1-软开关技术范例.ppt

软开关技术新进展 软开关技术出现了以下几个重要的发展趋势 ◆ 新的软开关电路拓扑的数量仍在不断增加，软开关技术的应用也越来越普遍。 ◆ 在开关频率接近甚至超过1MHz、对效率要求又很高的场合，谐振电路又重新得到应用，并且表现出很好的性能。 ◆ 采用几个简单、高效的开关电路，通过级联、并联和串连构成组合电路，替代原来单一电路成为一种趋势，在不少应用场合，组合电路的性能比单一电路显著提高。 软开关技术 —— 概述及分类 * 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也有更高的要求。 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。 * 硬开关和软开关 * 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，波形出现明显的过冲，导致开关噪声。 t 0 a）硬开关的开通过程 b）硬开关的关断过程 图5－1 硬开关的开关过程 u i P 0 u i t u u i i P 0 0 硬开关和软开关 * 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。 u i P 0 u i t t 0 u i P 0 u i t t 0 a）软开关的开通过程 b）软开关的关断过程 图5－2 软开关的开关过程 零电压开关和零电流开关 * 零电压开通 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 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 与开关并联的电容延缓开关关断后电压上升的速率，从而降低关断损耗。 零电流开通 与开关串联的电感延缓开关开通后电流上升的速率，降低了开通损耗。 * 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。 * 软开关电路的分类 1. 准谐振电路 准谐振电路：电路中电压或电流的波形为正弦波，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（PFM）方式来控制。 三类软开关电路 * 软开关电路的分类 零电流开关准谐振电路 零电压开关准谐振电路 * 软开关电路的分类 电压开关多谐振电路 * 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 * 软开关电路的分类 零电流开关PWM电路 特点： 电压和电流基本上是方波，只是上升沿和下降沿较缓，开关承受的电压明显降低； 电路可以采用开关频率固定的 PWM 控制方式 * 软开关电路的分类 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。 零转换PWM电路可以分为： 零电压转换PWM电路 零电流转换PWM电路 软开关电路的分类 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，电路效率进一步提高。 * Content Layouts