第7章软开关技术.ppt
1第7章 软开关技术 2第第7章章 软开关技术软开关技术 引言引言变流装置变流装置的的发展趋势发展趋势 -高频化高频化小型化小型化优点优点:滤波器、变压器体积和重量减小滤波器、变压器体积和重量减小 L=XL=XL L/,C=G/,C=GC C/,m/,m U/(N)U/(N)问题问题:开关损耗、电磁干扰增大。开关损耗、电磁干扰增大。解决解决 -软开关技术软开关技术:降低开关损耗和开关噪声。降低开关损耗和开关噪声。进一步提高开关频率。进一步提高开关频率。37.1.1 硬开关和软开关硬开关：硬开关：开关过程中电压和电流均不为零，出现了重叠开关过程中电压和电流均不为零，出现了重叠-功率损耗功率损耗电压、电流变化很快，波形有过冲，导致开关噪声。电压、电流变化很快，波形有过冲，导致开关噪声。功耗与噪声随着开关频率的提高而增大功耗与噪声随着开关频率的提高而增大 t0a）硬开关的开通过程b）硬开关的关断过程图图71 硬开关的开关过程硬开关的开关过程uiP0uituuiiP0047.1.1 硬开关和软开关软开关：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关过程前后引入谐振 -消除电压、电流的重叠。消除电压、电流的重叠。降低开关损耗和开关噪声。降低开关损耗和开关噪声。理想开关过程理想开关过程:0 0压导通压导通0 0流关断流关断 -开通和关断开通和关断0 0损耗损耗0 0噪声噪声57.1.2 零电压开关和零电流开关理想开关过程理想开关过程:0压导通压导通0流关断流关断 -开通和关断开通和关断0损耗损耗0噪声噪声 但电路复杂但电路复杂.常用开关过程常用开关过程:0压开关压开关 -导通：导通：0损耗损耗0噪声；噪声；关断：小损耗小噪声关断：小损耗小噪声 0压开关压开关常用电路常用电路 开关开关并并C；反并反并D；配合外部配合外部L等电路等电路 0压关断压关断:0压导通压导通:降降du/dt LC等电路先导通等电路先导通D 67.2 软开关电路的分类根据电压电流特征分根据电压电流特征分 -零压和零流电路。零压和零流电路。根据技术及发展分成根据技术及发展分成 -准谐振、零开关准谐振、零开关PWM和零转换和零转换PWM电路。电路。每一种软开关电路都可以用于降压型、升压型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等不同电路，可以从基本开关单元导出具体电路。路。77.3 典型的软开关电路87.3.1 零电压开关准谐振电路1）电路结构电路结构例降压型斩波器的例降压型斩波器的零电压开关准谐振电路零电压开关准谐振电路。设设L、C很大很大，可等效为，可等效为电流源和电压源，忽略电流源和电压源，忽略电路中的损耗。电路中的损耗。图7-7 零电压开关准谐振电路原理图91.1.S S作作0 0压关断压关断(S(S通时通时CrCr为为0 0压压););i iL L转转CrCr2.S2.S断后断后,i,iL L充电充电Cr(Cr(左正左正)至至UcrUi+eUcrUi+eLrLr VDVD通续流通续流i iL L 3.VD3.VD通通,Cr,Cr与与LrLr谐振谐振,Cr Cr先先后后反压反压 导通导通VDsVDsS S为为0 0压待通压待通.VDsVDs续流续流i iLrLr维持导通维持导通 由波形由波形:Cr:Cr电压峰值电压峰值2Ui2Ui 准谐振准谐振(不完整谐振不完整谐振)电压高电压高,无功损耗较大无功损耗较大.2）工作原理工作原理图7-8零电压开关准谐振电路的理想波形+-+107.3.3 移相全桥移相全桥0压开关压开关PWM电路电路目前应用最广泛的软开关电路之一目前应用最广泛的软开关电路之一特点特点:电路简单。电路简单。仅增一谐振电感，使四个开关均仅增一谐振电感，使四个开关均0 0压开通。压开通。117.3.3 移相全桥0压开关PWM电路v控制方式控制方式:纵向差纵向差180,横向差横向差=0180 S:14-24-23-13-14.v工作过程工作过程:(1)原原S1,S4通通,iLr左至右左至右;C2上正上正(2)S1作作0压关断压关断,C2放电放电C1充电续流充电续流iLr,A点电位降点电位降0,负负;(3)D2导通续流导通续流iLr-S2为为0压导通压导通(4)稍后稍后()(5)S4作作0压关断压关断 C4充电充电C3放电续流放电续流iLr,B点电位升至点电位升至Ui,(6)D3导通续流导通续流iLr,S3为为0压导通压导通 S 1,4 S2,3+-+-+-+-127.3.4 升压斩波器的零电压转换软开关电路升压斩波器的零电压转换软开关电路工作原理：工作原理：S S零压关断零压关断,Cr,Cr升压到升压到Uo,VDUo,VD导通续流导通续流 S S导通前导通前0 0压转换压转换:(1)(1)辅助辅助S S1 1先先硬导通硬导通。i iLrLr因因LrLr上升不快上升不快,S1,S1功耗不大功耗不大 L L和和Cr(C)Cr(C)充电充电LrLr至至i iLrLr i iL L,VD,VD关断关断 (3)Lr,Cr(3)Lr,Cr谐振谐振,至至CrCr电压降电压降0-,VDs0-,VDs导通导通0 0压转换压转换 (4)(4)S S为为0 0压导通压导通,(5)S1(5)S1硬关断硬关断,由由VD1VD1续流续流,i iLrLr在在UoUo作用下很快降作用下很快降0 0普通升压斩波器普通升压斩波器S S开关时开关时,有有UoiUoiL L高压大电流变化高压大电流变化,开关损耗大开关损耗大加加0 0压转换软开关电路如图压转换软开关电路如图 降低损耗提高效率降低损耗提高效率。+-已在功率因数校正电路应用已在功率因数校正电路应用13作业作业10X10X10101 1 简述变流装置高频化优点、问题、解决方法。简述变流装置高频化优点、问题、解决方法。10102 2 简述理想软开关过程与特点。简述理想软开关过程与特点。10103 3 简述常用软开关过程与特点。简述常用软开关过程与特点。10104 4 简述实现简述实现0 0压开关基本电路。压开关基本电路。*10105 5 移相逆变全桥移相逆变全桥0 0压软开关电路中压软开关电路中 S1S1断断S2S2通过程通过程简述简述:S1 S1断断LrLr恒压恒压/恒流恒流C1C1充电充电/放电放电A A点电位点电位上上升升/下降下降(C2(C2充电充电/放电放电)UAUA0 0D2D2导导通通/关断关断S2S2可可0 0压导通压导通
