电力电子技术第6章.软开关技术.pptVIP

（3）t3~t4期间：电感恒流阶段。t3时刻iLr下降到等于I0，ucr达到峰值，随后iLr维持在I0，ucr维持峰值电压，直到t4时刻S1导通。 （4）t4~t5期间：电容谐振放电阶段①。t4时刻，S1导通，Lr和Cr开始第二次谐振，ucr、iLr均开始下降，某个时刻iLr下降到零并开始反向增大。图中t5时刻iLr下降到零。 （5）t5~t7期间：电容谐振放电阶段②。t5时刻iLr下降到零，随后开始经VDs反向增大，t6时刻，ucr等于Ui，iLr到反向峰值，之后开始下降，t7时刻，iLr再次下降到零，第5阶段结束。在这一阶段关断S，则S零电流关断。 （6）t7~t8期间：电容线性放电阶段。t7时刻，iLr反向下降到零，谐振电容在负载电流I0的作用下线性放电，t8时刻，ucr=0，VD导通。 （7）t8~t10期间：续流阶段。该阶段负载电流通过VD续流，t9时刻，S1零电流关断，t10时刻，S再次导通，进入下一个工作周期。 6.3.3 零转换PWM变换电路（ZT-PWM） 1、零电压转换 PWM变换电路（ZVT-PWM） （1）电路结构 零电压转换（ZVT）PWM变换器是把谐振网络并联在开关上，使得电路中的有源开关（开关管S）和无源开关（二极管）二者都实现零电压开关，且不增加器件的电压、电流容量。理论上说，只要在基本的DC-DC变换器的开关上并联可控的并联谐振环节就能得到相应的零电压转换PWM变换器。 以零电压转换PWM Boost为例来分析变换器的工作原理。该电路如图6-13(a)所示，为简化分析，假设输入滤波电感L足够大，输入电流看成是理想的直流电流源Ii，同时，假定输出滤波电容足够大，输出电压看成是理想的直流电压源U0。 一个开关周期内存在8个不同的工作阶段，其主要工作波形如图6-13(b)所示，各阶段工作过程分析如下：。 图6-13 零电压转换PWM Boost变换器 2、工作过程 （1）t0~t1期间：谐振电感充电阶段。t0以前，主开关S和辅助开关S1断态，二极管VD导通。t0时刻，S1导通，电感Lr中电流线性上升，VD中的电流线性减小，t1时刻iLr达到 Ii，VD中的电流下降到零，VD在软开关下关断。 （2）t1~t2期间：谐振阶段。t1时刻iLr达到 Ii，VD中的电流下降到零，VD关断， Lr和Cr开始谐振，Cr中的能量开始向Lr转移，iLr继续增大，ucr开始下降，t2时刻，iLr达到峰值，ucr下降到零。 （3）t2~t3期间：iLr续流阶段。t2时刻iLr达到峰值，ucr下降到零。随后VDS导通给iLr续流并维持峰值，ucr维持零，直到t3时刻S1关断。 （4）t3~t4期间：谐振电感放电阶段①。t3时刻，S1关断，VD1导通，iLr和VDS中的电流开始下降，t4时刻，VDS中的电流下降到零，第4阶段结束。t2~t4时间段内，S反并联二极管VDS导通，这时开通S，S零电压导通。 （5）t4~t5期间：谐振电感放电阶段②。t4时刻，VDs中的电流下降到零，随后S开始导通，iS增大，iLr减小，t5时刻iS等于Ii，iLr下降到零。 （6）t5~t6期间：储能电感充电阶段。t5时刻iLr下降到零，iS上升到Ii，随后S为输入电流提供续流回路。该状态维持到t6时刻，S关断。 第6章 软开关技术 6.1 软开关的基本概念 1、硬开关及其缺点 变流电路中的电力电子开关不是理想器件。开通时，开关管的电压不是立即降到零，同时它的电流也不是立即上升到负载电流，有一个上升时间。在这段时间里，开关元件承受的电压和流过的电流有一个交叠区，会产生开关损耗，称之为开通损耗，其波形如图6-1（a）所示。同样，在开关关断时，开关管的电流也有一个下降过程，电压也有一个上升时间，电压和电流的交叠产生的开关损耗称之为关断损耗，其波形如图6-1（b）所示。开关器件在开关过程中产生的开通损耗和关断损耗，统称为开关损耗。具有这种开关过程的开关称为硬开关。 硬开关进行开关转换时存在的缺点：1）开关损耗大，限制了开关器件的工作频率。2）方波工作方式会产生电磁干扰，存在较大的du/dt和di/dt。3）在桥式电路中，存在着上、下桥臂直通的短路问题。 图6-1（b） 关断波形和损耗 图6-1（a） 开通波形和损耗 2、软开关及其优点 在原来的开关电路中，通过增加小电感、小电容及辅助开关等谐振元件，构成开关器件的辅助换流网络，在开关过程前后引入谐振过程。 开关管开通前使其承受的电压先降为零，或关断前使其电流先降为零，就可消除开关过程中电压、电流的重叠，降低电压变化率du/dt或电流变化率di/dt，从而大大减少甚至消除开关损耗和开关噪声