现代电力电子技术第7章(SnubberandResonance4h)摘要.ppt

★ 开关电路能量变换方式 突变、强迫能量变换；主导10~500kW变换器→ 30kHz革命 硬开关（Hard Switching） 软开关（Soft Switching） 自然、柔性能量变换；LC谐振+ZCS/ZVS； 80年代：DC-DC广泛应用，DC-AC远未成熟。 控制策略： 最佳离散脉冲调制； 相邻空间电流矢量调制； 离散时间积分型滑模调制……→ 绿色革命 ★ 硬开关对高频变换的局限 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 (Electromagnetic Interference） EMC (Electromagnetic Compatibility） 极间 电容 ① Miller效应：ΔUon大→Ig分流大，偶合干扰 ∨ ZVS ② CDS/CE 损耗：开通时CU2OFF/2热损耗于器件内∨ ZVS ③ 易与分布电感振荡 ∨ 利用于谐振SS（Syntony ） ★ 谐振变换器分类 1、负载谐振变换器： 2、谐振开关（准谐振）变换器： 3、谐振直流环变换器 4、高频环整数半波变换器 ① 电压源型串联谐振变换器：串联负载谐振变换器（SLR） 并联负载谐振变换器（PLR） 混合谐振变换器 ② 电流源型并联谐振变换器（感应加热SCR） ③ E类谐振变换器 ① 谐振开关DC-DC变换器：零电流开关变换器（ZCS） 零电压开关变换器（ZVS） ② 零电压开关电压钳位（伪谐振）变换器（ZVS-CV） §7.2.1 负载谐振变换器 1 串联负载谐振变换器 ★ SLR谐振等效电路： ★ 导电规律： 解： 特征阻抗 哈工大（威海）自动化研究所 第7章 缓冲电路与谐振变换器 开关损耗与器件应力 有损缓冲电路 无损缓冲电路 §7.1 开关过程与缓冲电路 §7.2 谐振软开关变换器 负载谐振变换器 开关（准）谐振变换器 §7.1.2 有损缓冲电路 电感电流断续的缓冲电路 §7.1.3 无损缓冲电路 电感电流连续的缓冲电路 §7.1.1 开关损耗与器件应力 关断缓冲电路 开通缓冲电路 §7.1 开关过程与缓冲电路 §7.1.1 开关损耗与器件应力 总损耗P = 导通损耗Pon + 阻断损耗Poff + 开关损耗 Ps （ Ps=40~80%P) 延迟时间— Is小， 可略 上升时间 存储时间— Us小，可略 下降时间 Ps 上升时间tup 下降时间tdo 一般 80% 每周期损耗 开关功率损耗 开关轨迹 电阻负载 哈工大（威海）自动化研究所 on t t U u t t I i up CC CE up CS C ) ( - = = 1 off t t U u t t I i do CC CE do CS C ) ( = - = 1 容性负载 开通过程 感性负载 关断过程 安全 ON ：限制di/dt —开通/串联缓冲； OFF：限制du/dt —关断/并联缓冲； 降低（转移）S损耗，改变开关轨迹。 缓冲电路 （Snubber Circuit） 有损缓冲电路 无损缓冲电路 部分开关损耗转移到缓冲电路（总值不变） 电流、电压、热 应力 Stress §7.1.2 有损缓冲电路（感性负载含有L滤波） 1 iL断续时的缓冲电路 τ= L/RTs 大 → 二次击穿 小 → 不击穿 Em（LIcs2/2）消耗于T、R 峰值 加续流管 tRR 允许短路时间，但关断损耗仍然较大 加电容 （仅为修正关断轨迹） 开通过程恶化！ 综合利用D与C的作用 → 同时修正开关轨迹 ？ RCD 缓冲电路 ★ 参数计算： △ 关断时，为RLC二阶响应 根据临界阻尼条件： △ 导通时，应保证在最短导通 时间内Cs充电至Ucc 2 iL连续时的缓冲电路（Buck为例） 无缓冲工作波形 开、关过程损耗均大！ RCD关断缓冲电路 ① 临界电容