成都信息工程大学（成都信工学院）：《电力电子技术 Power Electronics》教学资源（PPT课件）第七章 软开关技术

第7章软开关技术 引言 71软开关的基本概念 72软开关电路的分类 73典型的软开关电路 本章小结 它力电子术 7-1

电力电子技术 7-1 第7章 软开关技术 引言 7.1 软开关的基本概念 7.2 软开关电路的分类 7.3 典型的软开关电路 本章小结

第7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。 e进一步提高开关频率。 它力电子术 7-2

电力电子技术 7-2 第7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

71软开关的基本概念 7.1.1硬开关和软开关 712零电压开关和零电流开关 它力电子术 7-3

电力电子技术 7-3 7.1 软开关的基本概念 7.1.1 硬开关和软开关 7.1.2 零电压开关和零电流开关

7.1.1硬开关和软开关 ●硬开关 6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。 L t t a)硬开关的开通过程 b)硬开关的关断过程 图7-1硬开关的开关过程 它力电子术 7-4

电力电子技术 7-4 7.1.1 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。 图7－1 硬开关的开关过程 0 t a）硬开关的开通过程 b）硬开关的关断过程 u i P 0 u i t u i u i P 0 0

7.1.1硬开关和软开关 ●软开关: 0在原电路中增加了小电感、电容等谐振元件,在开 关过程前后引入诸振,消除电压、电流的重叠。 降低开关损耗和开关噪声。 a)软开关的开通过程b)软开关的关断过程 图7-2软开关的开关过程 它力电子术 7-5

电力电子技术 7-5 7.1.1 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 0 t a）软开关的开通过程 b）软开关的关断过程 图7－2 软开关的开关过程

712零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 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 它力电子术 7-6

电力电子技术 7-6 7.1.2 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

72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 它力电子术 7-7

电力电子技术 7-7 7.2 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

72软开关电路的分类 S 本 a)基本开关单元 b)降压斩波器中的基本开关单元 L VD VD )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 图7-3基本开关单元的概念 它力电子术 7-8

电力电子技术 7-8 7.2 软开关电路的分类 图7－3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

72软开关电路的分类 ●分别介绍三类软开关电路 1)准谐振电路 准谐振电路一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髙; 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 只能采用脉沖频率调制( Pulse Frequency Modulation--PFM)方式来控制 它力电子术 7-9

电力电子技术 7-9 7.2 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

72软开关电路的分类 o可分为 L 零电压开关准谐振电路 (Zero-Voltage-Switching Quasi-Resonant Converter- ZVS QRC) a零电压开关准谐振电路的基本开关单元 L L ←零电流开关准谐振电路 Zero-Current-Switching ) Quasi-Resonant Converter--ZCS QRC) b零电流开关准谐振电路的基本开关单元 电压开关多谐振电路 (Zero-Voltage-Switching Multi Lr L Resonantconverter--ZVS MRC) VD ←用于逆变器的谐振直流环节电路 (Resonant DC Link) c)零电压开关多谐振电路的基本开关单元 它力电子术 图7-4准谐振电路的基本开关单 7-10

电力电子技术 7-10 7.2 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7-4 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）