第7章 软开关变换器.ppt

* * * 第7章 软开关技术 引言 7.1 软开关的基本概念 7.2 软开关电路的分类 7.3 典型的软开关电路 本章小结 7-* 第7章 软开关技术? 引言 7-* 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。 7.1 软开关的基本概念 7.1.1 硬开关和软开关 7.1.2 零电压开关和零电流开关 7-* 7.1.1 硬开关和软开关 硬开关： 7-* 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7－1 硬开关的开关过程 u i P 0 u i t u u i i P 0 0 7.1.1 硬开关和软开关 软开关： 7-* 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7－2 软开关的开关过程 7.1.2 零电压开关和零电流开关 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。 7-* 通常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。 7.2 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-* 7.2 软开关电路的分类 7-* 图7－3基本开关单元的概念 a）基本开关单元 b）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 7.2 软开关电路的分类 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（Pulse Frequency Modulation—PFM）方式来控制。 7-* 分别介绍三类软开关电路 7.2 软开关电路的分类 7-* 可分为： 用于逆变器的谐振直流环节电路(Resonant DC Link）。 图7-4 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 零电压开关多谐振电路 (Zero-Voltage-Switching Multi-ResonantConverter—ZVS MRC） 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-Switching Quasi-Resonant Converter—ZCS QRC） 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-Switching Quasi-Resonant Converter—ZVS QRC） 7.2 软开关电路的分类 7-* 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： 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。 电路不采用开关频率固定的PWM控制方式。 b)零电流开关PWM电路的基本开关单元 图7－5 零开关PWM电路的基本开关单元 零电流开关PWM电路（Zero-Current-Switching PWM Converter—ZCS PWM） a)零电压开关PWM电路的基本开关单元 零电压开关PWM电路（Zero-Voltage