第8章软开关技术1214

第7章 软开关技术
准谐振型变换电路： 准谐振开关的基本结构形式
Cr Lr S VD L S Cr VD Cr 1 Lr L S Cr 2 Lr L VD
a)
b)
c)
图 7-4 准谐振电路的基本开关单元 a）零电压开关准谐振电路的基本开关单元 b）零电流开关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
将谐振电感及其辅助开关电路改为并联：
主开关通态时，Lr中不流过负载电流，仅在“开通”与“关断” 时启动辅助开关电路，造成主开关管的零电压或零电流条件。
第7章 软开关技术
零转换PWM电路 零转换PWM电路可分为：
零电压转换PWM电路
Zero-Voltage-Transition PWM Converter—ZVT PWM ；
第7章 软开关技术
零转换PWM电路 特点： 辅助谐振网络不在主功率通道中，使主开关器件在软开关工作 时，不增加过高的电压或电流应力；
辅助谐振网络不需处理很大的环流能量，可减小电路的导通
损耗； 由于辅助谐振网络的位置使其不受输入电压和输出负载的影 响，电路可在很宽的输入电压范围内从零负载到满负载都能工作 在软开关状态。
第7章 软开关技术
7.1 软开关的基本概念
7.1.1 硬开关与软开关 实际器件的开关转换存在一个开关过程，典型过程如下：
开通损耗Pon
关断损耗Poff
“硬开关”是指器件的开关过程是在其电压或电流不为零的 状态下进行的。 即：电压不为零时开通，电流不为零时关断。
第7章 软开关技术
如能延缓开关器件的电流上升率和电流上升率： 则电压、电流交叠区减少，开通关断损耗将大大减少。
3 零开关PWM变换电路

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软开关技术能够提高装置的抗电磁干扰能力，保证装置 在复杂电磁环境下的稳定运行。
04 软开关技术的实际应用案例
基于软开关技术的电源设计
开关电源
软开关技术应用于开关电源中，能够降低开关损耗，提高电源效 率，减小体积和重量。
不间断电源
在UPS（不间断电源）中应用软开关技术，可以改善输出电压的波 形，提高供电质量。
谢谢聆听
伺服系统
伺服系统中应用软开关技术，可以减 小系统体积和重量，提高伺服系统的 动态性能和稳定性。
基于软开关技术的电力电子变压器
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固态变压器
软开关技术在固态变压器中得到广泛应用，能够 实现高效、灵活的电能转换和传输。
分布式电源系统
在分布式电源系统中，软开关技术可以提高电力 电子变压器的转换效率和可靠性，减小系统的体 积和重量。
适用于中大功率的电源转换，具有较高的输 出电压和较低的效率。
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半桥式
适用于中大功率的电源转换，具有较低的输 出电压和较高的效率。
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软开关技术的控制策略
恒频控制
保持开关频率恒定，通过改变占空比来调节输出 电压或电流的大小。
变频控制
改变开关频率，通过调节占空比来保持输出电压 或电流的大小恒定。
分布式电源系统
软开关技术为分布式电源系统提供高效、可靠的并网控制策略，提 高系统的稳定性和可靠性。
基于软开关技术的电机驱动系统
电机控制器
电动汽车驱动系统
软开关技术应用于电机控制器中，能 够减小电机启动电流和转矩脉动，提 高电机的控制精度和动态响应性能。
在电动汽车驱动系统中应用软开关技 术，能够提高驱动系统的效率和可靠 性，延长电动汽车的续航里程。

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• 所谓软开关就是功率器件在零电压条件下导通 （或关断），在零电流条件下关断（或导通）。 与硬开关相比，软开关的功率器件在零电压、零 电流条件下工作，功率器件开关损耗大大减小。
• 与此同时， du/dt和di/dt大为下降，提高了变换 器的可靠性，由于软开关开关损耗很小，与硬开 关相比，它可以工作于较高的工作频率，因此减 小变换器的体积和重量，同时提高变换器的变换 效率。
● 输入电压和负载电流对电路的谐振过程的影响很小； ● 电路在很宽的输入电压范围内并从零负载到满载都
能工作在软开关状态；开关损耗最小,使得电路效率 有了进一步提高。 ● 与以往软开关技术相比，零转换PWM技术更适合高电 压、大功率的变换电路。
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5．谐振型直流环节逆变电路
谐振直流环电路应用于交流-直流-交流变换电路的中间 直流环节（DC-Link）。它通过在直流环节中引入谐振， 使电路中的整流或逆变环节工L VD
Lr Cr S1
S VD1
L VD
a)
b)
a）零电压转换PWM电路基本开关单元 b）零电流转换PWM电路基本开关单元 图 8-6 零转换PWM电路的基本开关单元
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➢零转换PWM电路在保留零开关PWM电路的优点 基础上，还有如下特点：
● 在实现软开关的同时又不增加开关器件的电压电流 应力；
Cr Lr L
S VD a）
Lr
L
S
Cr VD
Cr1 Lr L
S Cr2 VD
b）
c）
a）零电压开关准谐振电路基本开关单元 b）零电流开关准谐振电路基本开关单元
c）零电压开关多谐振电路基本开关单元
图 8-4 准谐电路的基本开关单元
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准谐振

➢软开关技术的应用使电力电子变换器可以具有更高的效率，同时功 率密度和可靠性得到提高，并有效的减小电能变换装置引起的电磁干 扰和噪声等。
电 力 电 子 技 术（“十二五普通高等教育本科国家级规划教材”）
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8.1软开关的基本概念
电 力 电 子 技 术（“十二五普通高等教育本科国家级规划教材”）
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8.1软开关的基本概念
和移相控制软开关PWM全桥变换器。 电 力 电 子 技 术（“十二五普通高等教育本科国家级规划教材”）
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学习指导
➢本章主要讨论软开关的基本概念与分类，准谐振软开关变换器和 PWM软开关变换器的电路构成和基本的工作原理。建议重点学习以 下主要内容： （1）软开关的基本概念与分类、软开关电路的分类； （2）零电压开关准谐振变换器的工作原理和换流过程； （3）零电压开关PWM变换器的工作原理和换流过程； （4）零电压转换PWM变换器的工作原理和换流过程； （5）移相控制软开关PWM全桥变换器的工作原理和换流过程。
电力电子技术
电 力 电 子 技 术（“十二五普通高等教育本科国家级规划教材”）
第8章 软开关技术
1 学习指导 2 软开关的基本概念 3 软开关电路的分类 4 典型的软开关电路
5 本章小结
电 力 电 子 技 术（“十二五普通高等教育本科国家级规划教材”）
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学习指导
பைடு நூலகம்
➢ 电力电子技术当前正在朝着小型化、高频化的方向发展。开关损 耗和电磁干扰阻碍了进一步的高频应用。
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8.1软开关的基本概念
➢常规的DC/DC PWM功率变换技术进一步提高开关频率会面临许多问题。 ➢随着开关频率的提高，一方面开关管的开关损耗会成正比的上升，使电 路的效率大大的降低，从而使变换器处理功率的能力大幅下降；另一方面， 由于杂散电感、杂散电容的存在，开关器件会出现电压、电流过冲，系统 会对外产生严重的电磁干扰（EMI）。 ➢所谓软开关是指开关管通断过程中不存在电压电流交叠区，通常是指