第六章软开关技术要点分析.ppt

通信电源部分——黄小军 电磁环境部分——李书芳 第5章 软开关技术简述---引言 现代电力电子设备的发展趋势 小型化、轻量化、效率高、对电磁兼容性也有更高的要求。 电力电子设备高频化 设备的开关频率越高，滤波器、变压器体积和重量减小，电力电子装置就小型化、轻量化。 设备的开关频率越高，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。 5.1.1 开关损耗的产生---硬开关 硬开关与开关损耗： 开关过程中，高频开关管两端的电压和其流过的电流均不为零，出现了重叠,在开关过程中没有引入其它电路（或方法）改善电压和电流的波形来减少它们的重叠，没有减少开关损耗。 电压、电流变化很快，波形出现明显的过冲，导致开关噪声。 t 0 a）硬开关的开通过程 b）硬开关的关断过程 图9－1 硬开关的开关过程 u i P 0 u i t u u i i P 0 0 5.1.2 软开关技术的提出---软开关 软开关： 在原电路中增加了小电感、电容等谐振元件，在开关过程前后引入谐振，消除电压、电流的重叠，从而减少开关损耗。 降低开关损耗和开关噪声。 问:在此以前我们讲到的开关稳压器和开关直流变换器中的开关是硬开关还是软开关? 一、零电流开关（ZCS开关） 开通 关断 P uce ic Pon Poff=0 0 0 ube t t t 图5.2 零电流开关波形图 ● 零电流关断：在开关管关断前，使其电流减小到零，然后关断，这就是零电流关断。 ● 零电流开通：在开关管开通时，在开关管两端的电压下降到导通饱和压降之前,使其流过的电流保持为零，或者限制电流的上升率，从而减小电流与电压的交叠区，大大减小了开通损耗， 这就是所谓的零电流开通。 实现的基本思想：给开关管串联一个电感，在开关管开通时电感能延缓开通后电流上升的速率，减少电压和电流的重叠，降低了开通损耗。 改变开关管在开关过程中的电流波形,使电流和电压的没有交叠或减少交叠区. 5.1.3 软开关---零电流开关、零电压开关 1、 ZCS（零电流）准谐振开关 Lr S1 Cr (a) L型 Lr S1 Cr (b) M型 图5-15 零电流准谐振开关 开通 关断 P uce ic Pon Poff=0 0 0 ube t t t 图5.2 零电流开关波形图 工作原理 ?在S1导通之前，Lr的电流为零； ?当S1导通时，Lr限制S1中电流的上升率，从而实现 S1的零电流开通； ?S1关断时，Lr和Cr谐振工作使Lr的电流回到零，从 而实现S1的零电流关断。 准谐振ZCS开关：谐振电路中的电流和电压波形为正弦半波，所以为准谐振零电流开关。 ZCS(零电流)谐振开关应用在各种开关变换器中： (a) 升压型电路中的零电流谐振开关 M型 L型 Cr + RL Ui L Lr Co S1 VD1 + Ui L Lr Co Cr RL S1 VD1 (b) 反相型电路中的零电流谐振开关 L型 M型 Lr S1 Cr Co L + Ui RL VD1 Lr S1 Cr Co L + Ui RL VD1 (c) 反激型电路中的零电流谐振开关 L型 M型 图5-17 零电流谐振开关在各种开关变换器中的应用 Cr + RL Ui Lr Co S1 VD1 + RL Co Cr Ui Lr S1 VD1 请同学来画一下降压型电路中的零电流谐振开关 准谐振变换电路 zcs 2、ZCS-PWM开关 ZCS准谐振开关（L型） Lr S1 Cr Lr S1 Cr S2 ZCS-PWM开关 （L型） 在准谐振变换器中引入了一个辅助开关管S2来控制谐振的开始时刻，使谐振仅发生于开关过程前后，谐振元件的谐振工作时间比准谐振电路的更短，电路中无功功率的交换被削减到很小。S2能控制谐振周期，S1的开关就可以用PWM控制。 ? 含有ZCS-PWM开关的电路叫零电流开关PWM变换器 比如：降压型ZCS-PWM变换器 Lr S1 Cr VD1 VD Ui iLr Co Uo L + - uCr RL + - VD2 S2 降压型ZCS PWM变换器 b）ZCT开关 ZVT和ZCT开关 (b) 降压型 S Ui Uo Co VD