文档介绍：■现代电力电子装置的发展趋势是小型化、轻量化,同时对装置的效率和电磁兼容性也提出了更高的要求。■电力电子电路的高频化◆可以减小滤波器、变压器的体积和重量,电力电子装置小型化、轻量化。◆开关损耗增加,电路效率严重下降,电磁干扰增大。■软开关技术◆降低开关损耗和开关噪声。◆使开关频率可以大幅度提高。■硬开关◆开关过程中电压、电流均不为零,出现了重叠,有显著的开关损耗。◆电压和电流变化的速度很快,波形出现了明显的过冲,从而产生了开关噪声。◆开关损耗与开关频率之间呈线性关系,因此当硬电路的工作频率不太高时,开关损耗占总损耗的比例并不大,但随着开关频率的提高,开关损耗就越来越显著。图8-1硬开关降压型电路及波形a)电路图b)理想化波形t0uiP0uituuiiP00图8-2硬开关过程中的电压和电流a)关断过程b)开通过程a)b)■软开关◆软开关电路中增加了谐振电感Lr和谐振电容Cr,与滤波电感L、电容C相比,Lr和Cr的值小得多,同时开关S增加了反并联二极管VDS,而硬开关电路中不需要这个二极管。◆降压型零电压开关准谐振电路中,在开关过程前后引入谐振,使开关开通前电压先降到零,关断前电流先降到零,消除了开关过程中电压、电流的重叠,从而大大减小甚至消除开关损耗,同时,谐振过程限值了开关过程中电压和电流的变化率,这使得开关噪声也显著减小。Pui0uitt0uiP0uitt0uu图8-3降压型零电压开关准谐振电路及波形a)电路图b)理想化波形a)b)图8-4软开关过程中的电压和电流a)关断过程b)■零电压开通◆开关开通前其两端电压为零,则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,则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。■在很多情况下,不再指出开通或关断,仅称零电压开关和零电流开关。■软开关电路的分类◆根据电路中主要的开关元件是零电压开通还是零电流关断,可以将软开关电路分成零电压电路和零电流电路两大类,个别电路中,有些开关是零电压开通的,另一些开关是零电流关断的。◆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。-5准谐振电路a)零电压开关准谐振电路b)零电流开关准谐振电路c)零电压开关多谐振电路■准谐振电路◆分类☞零电压开关准谐振电路(Zero-Voltage-SwitchingQuasi-ResonantConverter—ZVSQRC)☞零电流开关准谐振电路(Zero-Current-SwitchingQuasi-ResonantConverter—ZCSQRC)☞零电压开关多谐振电路(Zero-Voltage-SwitchingMulti-ResonantConverter—ZVSMRC)☞用于逆变器的谐振直流环节(ResonantDCLink)◆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。◆开关损耗和开关噪声都大大下降,也有一些负面问题☞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(PulseFrequencyModulation—PFM)方式来控制,变频的开关频率给电路设计带来困难。-6零开关PWM电路a)零电压开关PWM电路b)零电流开关PWM电路■零开关PWM电路◆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程前后。◆分类☞零电压开关PWM电路(Zero-Voltage-SwitchingPWMConverter—ZVSPWM)☞零电流开关PWM电路(Zero-Current-SwitchingPWMConverter—ZCSPWM)◆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。10精选