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第8章 软开关技术 引言 8.1 软开关的基本概念 8.2 软开关电路的分类 8.3 典型的软开关电路 本章小结 第8章 软开关技术? 引言 现代电力电子装置的发展趋势 小型化、轻量化、对效率和电磁兼容性也有更高的要求。 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。 8.1 软开关的基本概念 8.1.1 硬开关和软开关 8.1.2 零电压开关和零电流开关 8.1.1 硬开关和软开关 硬开关： 开关过程中电压和电流均不为零，出现了重叠。 电压、电流变化很快，波形出现明显得过冲，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8－1 硬开关的开关过程 u i P 0 u i t u u i i P 0 0 8.1.1 硬开关和软开关 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。 降低开关损耗和开关噪声。 u i P 0 u i t t 0 u i P 0 u i t t 0 a）软开关的开通过程 b）软开关的关断过程 图8－2 软开关的开关过程 8.1.2 零电压开关和零电流开关 零电压开通 开关开通前其两端电压为零——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——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。 当不指出是开通或是关断，仅称零电压开关和零电流开关。 靠电路中的谐振来实现。 8.2 软开关电路的分类 根据开关元件开通和关断时电压电流状态，分为零电压电路和零电流电路两大类。 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。 每一种软开关电路都可以用于降压型、升压型等不同电路，可以从基本开关单元导出具体电路。 8.2 软开关电路的分类 图8－3基本开关单元的概念 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开关单元 8.2 软开关电路的分类 1）准谐振电路 准谐振电路－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。是最早出现的软开关电路。 特点： 谐振电压峰值很高，要求器件耐压必须提高； 谐振电流有效值很大，电路中存在大量无功功率的交换，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。 分别介绍三类软开关电路 8.2 软开关电路的分类 可分为： 用于逆变器的谐振直流环节电路(Resonant DC Link）。 图8-4 准谐振电路的基本开关单元 c)零电压开关多谐振电路的基本开关单元 电压开关多谐振电路 (Zero-Voltage-Switching Multi-ResonantConverter—ZVS MRC） b)零电流开关准谐振电路的基本开关单元 零电流开关准谐振电路 (Zero-Current-Switching Quasi-Resonant Converter—ZCS QRC） a)零电压开关准谐振电路的基本开关单元 零电压开关准谐振电路 (Zero-Voltage-Switching Quasi-Resonant Converter—ZVS QRC） 8.2 软开关电路的分类 2）零开关PWM电路?????? 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。 零开关PWM电路可以分为： 特点： 电路在很宽的输入电压范围内和从零负载到满载都能工作在软开关状态。 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。 b)零电流开关PWM电路的基本开关单元 图8－5 零开关PWM电路的基本开关单元 零电流开关PWM电路（Zero-Current-Switching PWM Converter—ZCS PWM） a)零电压开关PWM电路的基本开关单元 零电压开关PWM电路（Zero-Voltage-Switching PWM Converter—ZVS PWM） 8.2