第九章 - 软开关技术

电力电子变流技术 自动化系陈丽君

Email:yoyoclj@163.com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。第九章软开关技术福建电力职业技术学院自动化教研室第九章软开关技术硬开关：电路中的开关器件，是在电压和电流均不为零的情况下开通和关断。产生较大的开关损耗和开关噪声。硬开关的开通过程硬开关的关断过程福建电力职业技术学院自动化教研室软开关第九章软开关技术在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，使得开关器件在电流(或电压)变为零的情况下开通和关断。降低开关损耗和开关噪声。软开关有时也被成为谐振开关。软开关电路中S关断后Lr与Cr间发生谐振，电路中电压和电流的波形类似于正弦半波。谐振减缓了开关过程中电压、电流的变化，而且使S两端的电压在其开通前就降为零。工作原理福建电力职业技术学院自动化教研室第九章软开关技术一、硬开关的局限性 开关器件在高电压下开通和大电流时关断，也就是说电压和电流的波形交叠，处于强迫开关过程，通常称之为硬开关。热学限制二次击穿限制电磁干扰限制缓冲电路的限制在高频状态下运行时，会受到以下因素的制约：福建电力职业技术学院自动化教研室第九章软开关技术二、软开关及其特点软开关是在零电流、零电压条件下开关，并使开关损耗在理论上减小为零。零电流开关——包括零电流关断和零电流开通零电流关断：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。图9-5零电流开关原理电路福建电力职业技术学院自动化教研室第九章软开关技术零电压开关——包括零电压关断和零电压开通零电压关断：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。图9-5零电压开关原理电路福建电力职业技术学院自动化教研室第九章软开关技术三、软开关电路的分类根据软开关技术发展的历程可以将软开关电路分为准谐振电路、零开关电路和零转换电路三大类。1.

准谐振电路准谐振电路中电压或电流波形为正弦半波，因此称为准谐振。但是谐振电压峰值很高，要求器件耐压必须提高，因此电路只能采用脉冲频率调制。(a)零电压开关准谐振电路(b)零电流开关准谐振电路

(c)零电压开关多谐振准谐振电路福建电力职业技术学院自动化教研室第九章软开关技术2.

零开关PWM电路同准谐振电路相比，这类电路有很多明显的优点，如电压和电流基本上是方波，只是上升沿和下降沿较缓，开关承受的电压明显降低，电路可以采用开关频率固定的PWM控制方式。(a)零电压PWM电路 (b)零电流PWM电路这类电路中引入了辅助开关来控制谐振的开始时刻，使谐振仅发生在开关过程的前后。福建电力职业技术学院自动化教研室第九章软开关技术2.

零转换PWM电路(a)零电压转换PWM电路 (b)零电流转换PWM电路这类软开关电路还是采用辅助开关控制谐振的开始时刻。不同的是，谐振电路是与主开关器件