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MIT 电力电子课程笔记 D.Perreault ZCS/ZVS 技术，DC-DC 变换器应用 内容回顾： 在传统 PWM 开关切换过程所产生的损耗是由切换过程V、I波形的本质所决定的。 这将引入三个有害的效果： 1、可获得 f S W 效率受限 di dv 2 、 由于 , 比较大所带来的电磁干扰(EMI) dt dt 3、开关轨迹可能超出安全工作区域 上次课：缓冲电路 （Snubber）能够缓解这些负面效果，但是增加了损耗。 今天：软开关技术试图缓解这些负面效果而不增加实质性的损耗 一般方法：零电压开关（ZVS）、零电流开关(ZCS),既可用于开通，又可用于关断 这些技术一般需要额外的电路或控制复杂度或额外的传导损耗，但是还是值得这么做的。 软开关 =前文所述关断吸收电路与 ZVS 关断类似(在某种程度上) =前文所述开通吸收电路与 ZCS 开通类似(在某种程度上) 但是吸收电路不是无损耗的或近似无损耗 =注意：不同程度 “软特性” 存在，取决于波形上升延迟 程度以及在切换点附近波 形的斜率（存在额外的分类） 零电流准谐振斩波器（ZCSQR buck） 例：零电流准谐振斩波变换器 操作周期分析： 主开关开通 ZCS、主开关\二极管关断 ZCS、二极管开通ZCS、二极管关断ZCS. f V 说明:控制 S W 可以控制 out /脉冲密度控制 优势: 波形平滑过渡，适当高的频率其开关损耗仍较小。 缺点:ZCS开通丧失了节点电容能量，由于谐态动作导致高 传导损耗。二极管等级 2×，需要大范围的频率控制。 该技术存在其他 形式 (半波，ZVS 形式)，特别是变换器类型 电路 （buck,buck- boost, Cuk,sepic 等等） 例：零电压准谐振 buck 变换器 Final Aside :这种变换器类型是强制使用频率控制来获得软切换 （这种方法有其缺 点），我们习惯于占空比控制（或称固定频率 PWM 控制），但是事实上有很多种方法： 例如:固定频率PWM 控制、频率控制、移相控制、相位控制（交流系统）等等。 下一个例子：假如我们需要保留PWM 控制，我们可以这么做（高代价）。 零电压 PWM buck 变换器例子： 通过额外的电路控制来实现软开关（器件等级增加） 解释了操作周期和占空比控制方法。 主开关：ZVS 开通，ZVS 关断。 辅助开关：ZVS/ZCS 开通，ZVS 关断。 二极管：ZVS 开通，ZCS 关断。 优点：主开关 占空比控制（一定范围内）（PWM）， 缺点：主开关非常高 电压等级，额外 开关控制电路，在关断时二极管损耗仅有限 减 。 存在其他形式 软开关技术，一些具有 PWM 控制 （例如，零电压转移电路），一些运 用了其他方法（例如:移相全桥，谐振变换器，等等）。 下次课：大部分的软开关技术。我们将重点放在对于双向变换器、逆变器受欢迎的方法， 例如：RPI,AECP,RDCL拓扑结构。 全波 ZCS 准谐振 buck 变换器 ZVS PWM buck 变换器 主开关 S:ZVS 开通，ZVS 关断 di 二极管D:ZVS 开通，差的（高 ）ZCS 关断 dt 辅助开关 SI:ZVS/ZCS 开通，ZVS 关断 ★★谐振极点逆变器