《电力电子技术》讲义第07章.pdf

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。 由于每一种软开关电路都可以用于降压型、升压型等不同电路，因此可以用图 3 －36 基本开关 单元来表示，不必画出各种具体电路。实际使用时，可以从基本开关单元导出具体电路，开关和二 极管的方向应根据电流的方向做相应调整。 (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斩波单元 图 3 －36 基本开关单元 1. 准谐振电路 这是最早出现的软开关电路，其中有些电路现在还在大量使用。准谐振电路可以分为： （1）零电压开关准谐振电路（ ZVSQRC） （2 ）零电流开关准谐振电路（ ZCSQRC） （3）零电压开关多谐振电路（ ZVSMRC） （5）用于逆变器的谐振直流环节电路（ Resonant DC Link ） 图 3－37 给出了前三种软开关电路即零电压开关准谐振电路、 零电流开关准谐振电路、 零电压 开关多谐振电路的基本开关单元，用于逆变器的谐振直流环节的电路如图 3 －38 所示。 (a) 零电压开关谐振 (b) 零电流开关谐振 (c) 零电压开关多谐振 图 3 －37 准谐振电路的基本开关单元 83 图 3 －38 谐振直流环节电路 准谐振电路中电压或电流的波形为正弦波，因此称之为准谐振。谐振的引入使得电路的开关损 耗和开关噪声都大大下降，但也带来一些负面问题：谐振电压峰值很高，要求器件耐压必须提高； 谐振电流的有效值很大，电路中存在大量的无功功率的交换，造成电路导通损耗加大；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，变频的开关频率给电路设计带来困难。 2．零开关 PWM电路 这类电路中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零前后。 零开关 PWM 电路可以分为： （1）零电压开关 PWM电路(ZVSPWM)； （2 ）零电流开关 PWM电路(ZCSPWM)。 这两种电路的基本开关单元如图 3 －39 所示。 同准谐振电路相比，这类电路有很多明显的优势：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。 图 3 －39 零开关 PWM电路的基本开关单元 3．零转换 PWM电路 这类软开关电路还是采用辅助开关控制谐振的开始时刻，所不同的是，谐振电路是与主开关并 联的，因此输入电压和负载电流对电路的谐振过程的影响很小，电路在很宽的输入电压范围内并从 零负载到满载都能工作在软开关状态。而且电路中无功功率的交换被削减到最小，这使得电路效率 有了进一步提高。零转换 PWM电路可以分为：零电压转换 PWM电路 (ZVTPWM)；和零电流转换 PWM电 路 (ZCTPWM)。 这两种电路的基本开关单元如图 3 －40 所示。对于上述各类电路详细分析，感兴趣的可参阅有 关资料及专著。 图 3 －40 零转换 PWM电路的基本开关单元 84