西安交通大学：《电力电子技术 Power Electronics》课程教学资源（PPT课件讲稿）第7章 软开关技术

P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 电力电子技术 http:/pel-course.jtu.edu.cn 合

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

P第7章软开关技术·引言 现代电力电子装置的发展趋势 中小型化、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 中降低开关损耗和开关噪声。 进一步提高开关频率。 电力电子技术 http:/pel-course.jtu.edu.cn 合

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

P71软开关的基本概念 711硬开关和软开关 712零电压开关和零电流开关 电力电子技术 http:/pel-course.xjtu.edu.cn 合

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

Ps71.1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。 i0P0 P 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 电力电子技术 http:/pel-course.jtu.edu.cn 合

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。 0 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 u i P 0 u i t u i u i P 0 0

Ps71.1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。 0 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 电力电子技术 步大 http:/pel-course.xjtu.edu.cn 合

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

P712零电压开关和零电流开关 ●零电压开通 中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 中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 中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 中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 电力电子技术 5步支大学 http:/pel-course.jtu.edu.cn 合中

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

P72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 准谱振电路、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。 电力电子技术 http:/pel-course.xjtu.edu.cn 合

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

P72软开关电路的分类 S L 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 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 图7-3基本开关单元的概念 电力电子技术 步大 http:/pel-course.xjtu.edu.cn 合

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

P72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 中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。 恃点: 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一PFM)方式来控制。 电力电子技术 http:/pel-course.jtu.edu.cn 合中

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

P72软开关电路的分类 4可分为 →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 →零电流开关准谐振电路 (Zero-Current-Switching 太V 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 L (Zero-Voltage-Switching Multi Resonantconverter-ZVS MRC) 太VD 用于逆变器的谐振直流环节电路c零电压开关多谐振电路的基本开关单元 (Resonant DC Link) 图7-4准谐振电路的基本开关单元 电力电子技术 http:/pel-course.jtu.edu.cn 合中

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）