电力电子技术基础-华南理工大学：21－软开关1.pptVIP

电力电子技术基础 第三部分 电力电子变换电路 ——问题的提出 前面所讨论的软开关变换电路存在的问题如下： 与硬开关PWM变换电路相比，电压电流应力增加，导通损耗增加，部分抵消了软开关的优点 谐振电容和电感由于电应力的增加造成体积的增大，部分抵消了变压器和滤波元件体积重量的减小（频率增加） 谐振元件串联在主功率回路中，不仅给开关器件增加了额外的电压应力，而且很大的环流能量增加了损耗，同时软开关条件依赖于输入输出的变化，所以限制了输入输出的变化范围 电力电子技术基础 第三部分 电力电子变换电路 ——解决办法 采用PWM恒频控制 辅助谐振电路只是在开关管开关时工作，大大降低了其损耗 辅助谐振电路与主功率回路并联，不会增加主开关管的电压、电流应力 零电压转换（Zero-voltage-transition, ZVT） 零电流转换（Zero-current-transition, ZCT） 电力电子技术基础 第三部分 电力电子变换电路 ——ZVT-PWM变换器 谐振网络与主开关相并联，为了在主开关开通之前将其缓冲电容上的电荷释放到零，加一辅助电路来实现。当主开关管零电压开通后，辅助电路停止工作。这说明辅助电路只在开关管将要开通前很短一段时间内工作。 * Fundamentals of Power Electronics Technology 电力电子技术基础 South China University of Technology 6 South China University of Technology 第9章 软开关技术 第三部分 电力电子变换电路 9.1 软开关概述 电力电子技术基础 第三部分 电力电子变换电路 ——软开关发展概况 软开关（soft switching）变换技术是近年来电力电子学领域一个热门的话题，对软开关理论的研究，技术的应用，使电力电子变换器的设计出现了革命性的变化，主要体现在： 更高效、更高的功率密度 （效率96% 、 PD=29W/cm3） 更高的可靠性 （开关损耗减小，集成化） 减小电磁污染和环境噪声 （dv/dt ，di/dt 减小） Trends of Size Reduction and Switching Frequency Under Condition of 48V→5V/20A (100W) Soft Switching 电力电子技术基础 第三部分 电力电子变换电路 ——软开关的发展动态 80年代初，软开关技术一经提出便得到了广泛的关注,第一代产品推动了分布式电源系统建立,频率在50-200kHz。 90年代中期，48V/30A开关变换器采用移相全桥FB-ZVS-PWM技术后，重7kg，比用PWM硬开关的同类产品下降40%，文献提到国外小功率DC-DC开关电源模块（48V/12V）总效率可达96% ；97年Vicor推出的以ZCS/ZVS为基础的48V／600W ，PD=7．32W/cm3( 120W/in3 ）被称为第二代产品 20世纪末，国内生产的通讯用50-100A输出、全桥移相ZVZCS-PWM开关电源模块效率达93%。 目前美国Vicor、加拿大北电、日本NL、台湾4家厂商从事软开关谐振技术研究开发。 电力电子技术基础 第三部分 电力电子变换电路 ——硬开关、软开关比较 硬开关过程：是通过突变的开关过程中断功率流，完成能量变换过程。 软开关过程：是通过电感L和电容C的谐振，使开关器件中的电流或两端电压按正弦或准正弦规律变化。 当电流自然过零时，使器件关断—零电流关断 当电压下降到零时，使器件导通—零电压导通 电力电子技术基础 第三部分 电力电子变换电路 ——硬开关、软开关比较 硬开关过程：是通过突变的开关过程中断功率流，完成能量变换过程。 软开关过程：是通过电感L和电容C的谐振，使开关器件中的电流或两端电压按正弦或准正弦规律变化。 当电流自然过零时，使器件关断—零电流关断 当电压下降到零时，使器件导通—零电压导通 电力电子技术基础 第三部分 电力电子变换电路 RCD关断缓冲电路 ——开关过程比较 (a) Without snubber (b) With snubber of R=1080Ω,C=5.9nF 电力电子技术基础 第三部分 电力电子变换电路 ——软开关在高频变换中的优点 1、二次击穿限制： 参数最佳设计 2、热学限制： 充分提高开关频率 3、缓冲限制： 分布参数可利用，降低成本，提高效率； 4、EMI限制：硬开关du/dt、di/dt → EMI 电力电子技术基础 第三部分 电力电子变换电路 ——软开关技术的实现策略 减小开