电力电子技术谐振软开关技术

电力电子技术谐振软开关技术第1页，课件共12页，创作于2023年2月谐振软开关的基本概念电路开关损耗谐振软开关：谐振过零实现开通、关断。开关过程器件损耗及硬、软开关方式第2页，课件共12页，创作于2023年2月谐振软开关的基本概念零电压开关：器件开断前，电压已为零；零电流开关：器件开断前，电流已为零；注意：并联电容实现零电压关断和串联电感实现零电流开通，会造成电路总损耗增加、关断电压变大等负面影响。零电压开关与零电流开关第3页，课件共12页，创作于2023年2月谐振软开关的基本概念谐振软开关电路类型1、准谐振电路(a)ZVSQRC;(b)ZCSQRC;(c)ZVSMRC优点：开关损耗、噪声大为降低；缺点：谐振过程导致电压峰值↑→开关器件耐压要求提高；谐振电流有效值↑→电路导通损耗↑；谐振周期随输入电压、输出负载变化，电路不能采用定频调款PWM控制，只能采用调频控制→电路设计困难。第4页，课件共12页，创作于2023年2月谐振软开关的基本概念谐振软开关电路类型2、零开关PWM电路(a)ZVSPWM;(b)ZCSPWM;器件承受电压低，可以采用定频的PWM控制方式；第5页，课件共12页，创作于2023年2月谐振软开关的基本概念谐振软开关电路类型(a)ZVTPWM;(b)ZCTPWM;输入电压、负载电流影响很小；无功功率减小，电路工作效率提高；3、零转换PWM电路第6页，课件共12页，创作于2023年2月典型谐振开关电路Lr——谐振电感；Cr——谐振电容。一个工作周期分四个阶段：阶段①（t0-t1）：VT在零电压下关断，电路以iL=I0向Cr充电，uc=0↑→E。阶段②（t1-t2）：VD导通，Cr、Lr构成串联谐振（t1-t’1磁场能量向电场能量转换

uc↑，t’1-t2电场能量向磁场能量转换

uc下降）；t”1时刻,uc=E,iL=-I0；t2时刻，uc=0，VDr导通，uc钳位于0。阶段③（t2-t3）：t2-t’2期间，VT预触发；t’2时刻后，iL正过零

VDr关断，VT在零电压、零电流下导通，iL↑，并在t3时刻到达I0。阶段④（t3-t4）：VT导通，负载电流全部由E提供；VD关断，uc=0为下次关断VT做好准备。零电压开关准谐振电路缺点：谐振电压峰值高于电源电压（E）2倍以上，因此功率开关器件要有很高的耐压值。第7页，课件共12页，创作于2023年2月典型谐振开关电路零电流开关准谐振电路缺点：VT上电流iL的峰值显著大于负载电流I0，因此通态损耗较大。Lr——谐振电感；Cr——谐振电容。一个工作周期分四个阶段：阶段①（t0-t1）：iL<I0，负载电流=I0由VD续流；VT导通，Cr被VD钳位使uc=0，E全部加在Lr上，iL线性↑至I0（t1）。阶段②（t1-t2）：t1后iL>I0，Cr充电

uc↑；t’1时刻iL上升至峰值，uc=E；t”1时刻iL下降至I0，uc=2E；t2时刻iL下降至0，因VT为单向开关，iL不能过零反振为负，故此时VT满足零电流条件，取消触发信号后即可实现零电流关断（VD反偏截止）。阶段③（t2-t3）：t2后VT关断，Cr由负载电流I0反向充电，uc线性下降；t3时刻，uc下降至0，VD无反偏开始导通为负载续流。阶段④（t3-t4）：负载电流由VD续流，uc=0为开通VT、进入下一共做周期做好准备。第8页，课件共12页，创作于2023年2月典型谐振开关电路缺点：开关谐振电压峰值高于电源电压，器件耐压要求高。谐振直流环Lr——谐振电感；Cr——谐振电容；谐振直流出现电压过零，提供软开关的条件第9页，课件共12页，创作于2023年2月工作规律：1）一个开关周期T内，每个开关元件导通时间略小于T/2，关断时间略大于T/2；2）为防止同桥臂上、下元件直接短路，设置了开关切换死区时间；3）VT1触发信号ug1超前VT4触发信号ug4(0~T/2)时间；VT2触发信号ug2超前VT3触发信号ug3(0~T/2)时间；典型谐振开关电路全桥零电压开关PWM电路第10页，课件共12页，创作于2023年2月典型谐振开关电路全桥零电压开关PWM电路电路主要波形：T1—t2阶段等效电路T3