文档介绍：第6章软开关技术
软开关的基本概念
软开关及其特点
软开关的分类
基本的软开关电路
准谐振变换电路
零开关PWM变换电路
零转换PWM变换电路
概述
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。
第6章软开关技术
1、硬开关:
2)特点:
不存在电压和电流的交迭。
降低开关损耗、开关噪声。提高开关频率。
软开关及其特点
2)特点:
开关的开通和关断过程伴随着电压和电流的剧烈变化。
产生较大的开关损耗和开关噪声。
2、软开关:
1)定义:开关器件在开通过程中端电压很小,在关断过程中其电流也很小,这种开关过程的功率损耗不大,称之为软开关。
1)定义:开关器件在其端电压不为零时开通(硬开通),在其电流不为零时关断(硬关断),硬开通、硬关断统称为硬开关。
软开关及其特点
Buck直流变换电路的硬开关特性
硬开关(开关过程)
其中:开关管T开通和关断时存在电压和电流的交迭,即开通时T两端电压uT很大,关断时流过T中的电流iT很大,从而产生较大的开关损耗和开关噪声。
软开关过程(开关过程)
软开关及其特点
1)器件开通:器件两端电压uT首先下降为零,然后施加驱动信号ug,器件的电流iT才开始上升;
2)器件关断:通过某种控制方式使器件中电流iT下降为零后,撤除驱动信号ug ,电压uT才开始上升。
软开关特性
1、理想软开关:
2、实际软开关:
1)器件开通:对开关管施加驱动信号,电流上升的开通过程中,电压不大且迅速下降为零。
2)器件关断:撤除驱动信号,电流下降的关断过程中,电压不大且上升很缓慢。
( b)
( a )
2、根据软开关技术发展的历程软开关电路可分为:
1)准谐振变换电路
2)零开关PWM变换电路
3)零转换PWM变换电路
软开关的分类
1、根据开关元件开通和关断时电压电流状态,
适应于 DC/DC和DC/AC变换器的软开关技术
大体上可分为两类:
1)零电压开关(ZVS)
2)零电流开关(ZCS)
基本的软开关电路
1、准谐振变换电路
1)零电压开关准谐振变换电路(ZVS QRC)
2)零电流开关准谐振变换电路(ZCS QRC)
3)零电压多谐振开关电路(ZVS MRC)
2、零开关PWM变换电路
1)零电压(开通)开关PWM变换电路(ZVS PWM)
2)零电流(关断)开关PWM变换电路(ZCS PWM)
3、零转换PWM变换电路
1)零电流转换开关PWM变换电路(ZCT PWM)
2)零电压转换开关PWM变换电路(ZVT PWM)
3)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。
准谐振变换电路
2)准谐振变换电路中谐振周期随输入电压、负载变化
而改变,只能采用脉冲频率调制(PFM)调控输出电
压和输出功率,即调频方式。
1) 变换电路中谐振元件只参与能量变换的某一阶段而
不是全过程,且只能改善变换电路中一个开关元件
(如开关管T或二极管D)的开关特性,
电路特点:

以DC/DC降压变换电路为例的零电压开通准谐
振变换电路(ZVS QRC)
开关管T与谐振电容Cr并联,谐振电感Lr与T串联,如果滤波电感Lf足够大,则输出负载电流为恒定值I0。
假定t<0时,ug>0,T处于通态,iT=iL=I0,uT=ucr=0,续流二极管D截止。
在t=0时撤除T的驱动信号ug,把一个开关周期Ts中的通、断过程可分为5个开关状态,其电压、(b)~(e)所示。
1、零电压开关准谐振变换电路
准谐振变换电路

以DC/DC降压变换电路为例的零电压开通准谐
振变换电路(ZVS QRC)
1)零电压开关准谐振变换电路
开关状态:
准谐振变换电路
(1) t0~t1阶段:t=0时,ug=0,it从I0减小,谐振电容电流iC从零开始增大,iL=iC+it=I0 不变,负载电流I0从开关管T转到Cr。由于iT很快下降为零,而uCr=uT还很小,故开关管T软关断,此后iC=IL=I0恒流充电到t=t1 时, uCr=uT=Ud。
其中:
t<t1时:uCr=uT<Ud,续流二极管
D反偏截止。
t=t1时:uCr=uT=Ud,续流二极
管D无反偏电压而开始导电。