下载文档原格式
目录概述电力电子技术课程设计任务书第二章第1章 PWM控制技术简介 (1)第二章器件的选择 (5)第三章三角波发生电路 (8)第四章三相正弦交流电源发生器 (9)第五章比较电路的生成 (11)第六章驱动电路 (12)第七章死区生成电路 (14)第八章电容滤波的三相不可控整流电路 (15)第九章逆变电路 (18)第十章总结 (22)第十一章参考文献 (22)概述PWM控制技术在逆变电路中的应用最为广泛,对逆变的影响也最为深刻.现在大量应用的逆变电路中,绝对大部分都是PWM逆变电路.可以说PWM 控制技术正是有赖于在逆变中的应用,才发展的比较成熟,才确定了他在电力电子技术中的重要地位.而SPWM技术就是其中的一种广泛应用.我们采取电容滤波的三相不可控整流电路获得直流电，成为逆变电路的直流侧，其中在整流电路和逆变电路中间并联有很大的电容，等效为恒压源。
为SPWM的等幅提供了条件。
在该电路中我们用三角波作为载波，三相交流电压作为调试波，采用双极性调制，利用比较器输出三角波和正弦波的焦点信息，该信息成为IGBT驱动电路的输入信号，控制IGBT的导通和关端，根据IGBT 的导通和关断时间的不同做到了输出的矩形波的宽度为不等幅，根据面积相等效应，输出电流为正弦波，即实现调制法控制SPWM逆变。
电力电子技术课程设计任务书一、课程设计的目的通过电力电子计术的课程设计达到以下几个目的：1、培养学生文献检索的能力，特别是如何利用Internet检索需要的文献资料。
2、培养学生综合分析问题、发现问题和解决问题的能力。
3、培养学生运用知识的能力和工程设计的能力。
4、培养学生运用仿真工具的能力和方法。
5、提高学生课程设计报告撰写水平。
二、课程设计的要求1. 自立题目题目：无源三相PWM逆变器控制电路设计注意事项：①学生也可以选择规定题目方向外的其它电力电子装置设计，如开关电源、镇流器、UPS电源等，②通过图书馆和Internet广泛检索和阅读自己要设计的题目方向的文献资料，确定适应自己的课程设计方案。
电力电子技术课程设计范例电力电子技术课程设计题目: 直流降压斩波电路的设计专业: 电气自动化班级: 14电气姓名: 周方舟学号:指导教师: 喻丽丽目录一设计要求与方案 (4)二设计原理分析 (4)2.1总体结构分分析 (4)2.2直流电源设计 (5)2．3主电路工作原理 (6)2.4触发电路设计………………………………………………………10 2.5过压过流保护原理与设计 (15)三仿真分析与调试 (17)3.1M a t l a b仿真图 (17)3.2 仿真结果 (18)3.3仿真实验结论 (24)元器件列表····…………………………………………………………………24设计心得……………………………………………………………………………25参考文献………………………………………………………………………… (25)致谢………………………………………………………………………… (26)一．设计要求与方案供电方案有两种选择。
一, 线性直流电源。
线性电源( Linear power supply) 是先将交流电经过变压器降低电压幅值, 再经过整流电路整流后, 得到脉冲直流电, 后经滤波得到带有微小波纹电压的直流电压。
要达到高精度的直流电压, 必须经过稳压电源进行稳压。
线性电源体积重量大, 很难实现小型化、损耗大、效率低、输出与输入之间有公共端, 不易实现隔离, 只能降压, 不能升压。
二, 升压斩波电路。
由脉宽调制芯片TL494为控制器构成BOOST原理的, 实现升压型DC-DC变换器, 输出电压的可调整与稳压控制的开关源是借助晶体管的开/关实现的。
因此选择方案二。
设计要求: 设计要求是输出电压Uo=220V可调的DC/DC变换器, 这里为升压斩波电路。
由于这些电路中都需要直流电源, 因此这部分由以前所学模拟电路知识能够由整流器解决。
MOSFET的通断用PWM 控制, 用PWM方式来控制MOSFET的通断需要使用脉宽调制器TL494来产生PWM控制信号。
电力电子课程设计报告本文将介绍关于“电力电子课程设计报告”的内容。
首先，该课程设计报告要求完成一项电力电子领域中的具体工程项目，包括设计、仿真和实现。
本报告将以一个模拟摇摆调制电路设计为例进行介绍。
1. 设计目标本项目的设计目标是设计和实现一种基于模拟摇摆调制技术的开关电源。
该电源必须满足以下规格：输出电压：±15V额定输出电流：1A输出纹波：小于10mV 输入电压：24V直流电源2. 设计原理模拟摇摆调制(SIM) 调制技术是一种实用的用于开关电源和驱动电路的高效模拟调制技术。
在SIM调制中，参考波形是一个摇摆波形，它的幅度和频率都会变化。
在每一个时刻，该摇摆波形用来自适应地控制开关器件的导通和截止，以提供所需的输出电压。
在这个项目中，我们使用了一个基于SIM调制技术的开关电源设计方案。
该方案主要涉及到以下模块：输入滤波器、摇摆调制电路、开关电源步进电路和输出滤波器。
3. 电路设计我们首先设计了输入滤波器，以消除输入电源中的AC噪声和杂波。
在本项目中，我们使用了一个简单的低通滤波器来实现这个目标。
接下来，我们设计了模拟摇摆调制电路。
这个电路使用了一个简单的双稳态多谐振荡器作为摇摆信号发生器，并使用一个运算放大器来计算峰值电平。
运算放大器输出被馈入到一个比较器中，用来驱动开关电源的控制信号。
在此之后，我们设计了开关电源步进电路。
这个电路包括一个供电开关管和一个电感器，用来实现从输入电源到输出负载的能量转移。
最后，我们设计了一个输出滤波器。
该输出滤波器使电源输出的纹波降到接受范围之内，在这个项目中，我们使用了一个简单的Pi型低通滤波器来实现这个目标。
4. 仿真结果在我们完成设计之后，我们使用了LTSpice 仿真工具来模拟我们的设计。
下面是我们的仿真结果：输出电压：±15V额定输出电流：1A输出纹波：小于10mV 输入电压：24V直流电源通过仿真结果，我们可以看到output voltage，output current 和environmental temperature 的图表，证明了电路能够满足我们的规格要求。
课程设计汇报课题名称：直流斩波电路旳设计电力电子技术课程设计任务书系：电气与信息工程系年级：专业：自动化直流斩波电路旳功能是将直流电变为另一种固定旳或可调旳直流电，也称为直流-直流变换器（DC/DC Converter），直流斩波电路一般是指直接将直流变成直流旳状况，不包括直流-交流-直流旳状况；直流斩波电路旳种类诸多：降压斩波电路，升压斩波电路，这两种是最基本电路。
此外尚有升降压斩波电路，Cuk斩波电路，Sepic斩波电路，Zeta斩波电路。
斩波器旳工作方式有：脉宽调制方式（Ts不变，变化ton）和频率调制方式（ton不变，变化Ts）。
本设计是基于SG3525芯片为关键控制旳脉宽调制方式旳升压斩波电路和降压斩波电路，设计分为Multisim仿真和Protel两大部分构成。
Multisim重要是仿真分析，借助其强大旳仿真功能可以很直观旳看到PWM控制输出电压旳曲线图，通过设置参数分析输出与电路参数和控制量旳关系，运用软件自带旳电表和示波器能直观旳分析多种输出成果。
第二部分是硬件电路设计，它通过Protel等软件设计完毕。
关键字：直流斩波；PWM；SG35251 直流斩波主电路旳设计 (1)1.1 直流斩波电路原理 (1)直流降压斩波电路 (1)直流升压斩波电路 ........................................... 错误!未定义书签。
1.2 主电路旳设计.............................................................. 错误!未定义书签。
直流降压斩波电路 ........................................... 错误!未定义书签。
直流降压斩波电路参数计数 ........................... 错误!未定义书签。
直流升压斩波电路 ........................................... 错误!未定义书签。
一、一、 教学课题学课题: : 电力电子技术课程设计电力电子技术课程设计 二、教学目的和任务二、教学目的和任务 电力电子技术是研究利用电力电子器件、电力电子技术是研究利用电力电子器件、电路理论和控制技术，电路理论和控制技术，电路理论和控制技术，实现对电能的控制、实现对电能的控制、变换和传输的科学，其在电力、工业、交通、通信、航空航天等很多领域具有广泛的应用。
电力电子技术不但本身是一项高新技术，力电子技术不但本身是一项高新技术，而且还是其它多项高新技术发展的基础。
而且还是其它多项高新技术发展的基础。
而且还是其它多项高新技术发展的基础。
因此，因此，提高学生的电力电子领域综合设计和综合应用能力是教学计划中必不可少的重要一环。
通过电通过电力电子技术的课程设计达到以下几个目的：力电子技术的课程设计达到以下几个目的：1、培养学生文献检索的能力，特别是如何利用Intel 网检索需要的文献资料。
网检索需要的文献资料。
2、培养学生综合分析问题、发现问题和解决问题的能力。
、培养学生综合分析问题、发现问题和解决问题的能力。
3、培养学生运用知识的能力和工程设计的能力。
、培养学生运用知识的能力和工程设计的能力。
4、提高学生的电力电子装置分析和设计能力。
、提高学生的电力电子装置分析和设计能力。
5、提高学生课程设计报告撰写水平。
、提高学生课程设计报告撰写水平。
三、课程设计的基本要求三、课程设计的基本要求1. 教师确定方向，在教师的指导下，学生自立题目教师确定方向，在教师的指导下，学生自立题目注意事项：注意事项： ① 所立题目必须是某一电力电子装置或电路的设计，题目难度和工作量要适应在一周内完成，题目要结合工程实际。
学生也可以选择规定题目方向外的其他电力电子装置设计，如开关电源、调光灯、镇流器、如开关电源、调光灯、镇流器、UPS UPS 电源等，但不允许选择其他班题目方向的内容设计（复合变换除外）。
② 通过图书馆和Intel 网广泛检索和阅读自己要设计的题目方向的文献资料，确定适应自己的课程设计题目。
电力电子课程设计说明书全桥型开关稳压电源设计院、部：电气与电子工程信息学院学生姓名：指导教师：肖文英职称副教授专业：电气工程及其自动化班级：完成时间： 2014年6月摘要本次课程设计了一台输出电压为48V稳压范围宽、大功率的全桥型开关稳压电源、并给出了设计波形图。
该课程设计主要运用了软开关PWM技术。
给出了全桥整流电路、逆变电路驱动电路、控制电路的具体设计方法。
本全桥型开关稳压电源最大功率达1000W，输出电流约为20A，设计采用了AC／DC／AC／DC变换方案。
一次整流后的直流电压，经过有源功率因数校正环节以提高系统的功率因数，再经全桥变换电路逆变后，由高频变压器隔离降压，最后整流输出直流电压。
在设计中首先画出主电路图，主电路图由整流电路、逆变电路组成。
全桥电路的开关元件使用的是MOSFET。
全桥移相电路采用UC3875控制芯片，并作数据处理，MATLAB仿真作出了不同角度的仿真波形图。
并说明其工作原理，再通过基本计算，选择触发电路和保护电路的结构以及晶闸管的型号和变压器的变比及容量，完成本设计的任务。
关键词：开关电源；全桥；PWM控制电路；整流；逆变；高频变压器ABSTRACTThe curriculum design a output voltage 48V voltage wide range, high power full bridge switch regulated power supply and given the waveform diagram is designed.This course design mainly uses the soft switch PWM technology. The design method of the circuit and the control circuit of the whole bridge rectifier circuit and the inverter circuit are given.. The full bridge switch regulated power supply maximum power up to 1000W, output current is about 20a, designed using AC / DC / AC / DC converter scheme. A rectified DC voltage, by means of active power factor correction link to improve the power factor of the system, again after full bridge converter inverter circuit, by the high frequency transformer isolated buck. Finally, the output DC voltage.In the design, the main circuit diagram is drawn, the main circuit diagram is composed of the rectifier circuit and the inverter circuit.. The switching element of the whole bridge circuit is MOSFET. The full bridge phase shifted circuit uses UC3875 control chip, and data processing, MATLAB simulation to make a different angle of the simulation waveforms. And explain its working principle, again through the basic calculation, select trigger circuit and protection circuit structure and thyristor model and transformer ratio and capacity, complete the design task.Key words switching power supply; full bridge; PWM control circuit; rectifier; inverter; HF transformer目录第一章绪论 (1)1.1 开关电源概况 (1)1.2 本文设计内容 (2)第二章开关稳压电源电路设计 (3)2.1 开关稳压电源总体设计方案 (3)2.1.1 全桥稳压电路总体结构图及其说明 (3)2.1.2 总体方案论证 (3)2.2 开关稳压电源具体电路设计 (3)2.2.1 整流电路设计 (3)2.2.2 逆变电路设计 (4)2.2.3 驱动电路设计 (5)2.2.4 全桥移相开关控制电路 (5)2.3 高频变压器变比及容量 (8)2.4 系统仿真及波形 (9)2.4.1 MATLAB仿真软件介绍 (9)2.4.2 仿真电路图 (10)2.4.3 仿真分析 (11)第三章课程设计总结 (14)参考文献 (15)致谢 (17)第一章绪论1.1开关电源概况随着电力电子技术的高速发展，电力电子设备与人们的工作、生活的关系日益密切，而电子设备都离不开可靠的电源，进入80年代计算机电源全面实现了开关电源化，率先完成计算机的电源换代，进入90年代开关电源相继进入各种电子、电器设备领域，程控交换机、通讯、电子检测设备电源、控制设备电源等都已广泛地使用了开关电源，更促进了开关电源技术的迅速发展。
《电力电子技术》课程设计计划书一、课程设计的总体目标电力电子技术课程是一门专业技术基础课，电力电子技术课程设计是电力电子技术课程理论教学之后的一个实践教学环节。
其目的是训练学生综合运用学过的变流电路原理的基础知识，独立进行查找资料、选择方案、设计电路、撰写报告，进一步加深对变流电路基本理论的理解，提高运用基本技能的能力，为今后的学习和工作打下坚实的基础。
《电力电子技术》课程设计是配合变流电路理论教学，为自动化和电气工程及其自动化专业开设的专业基础技术技能设计，课程设计对自动化专业的学生是一个非常重要的实践教学环节。
通过设计，使学生巩固、加深对变流电路基本理论的理解，提高学生运用电路基本理论分析和处理实际问题的能力，培养学生的创新精神和创新能力。
二、课程设计时间分配课程设计时间为 10天。
（1）调研、查资料2天。
（2）总体方案设计2天。
（3）单元电路设计2天（画原理图，参数计算）。
（4）实验室完成相应电路的验证。
1天（5）撰写设计说明书2天。
（6）验收1天。
三、课程设计的总体要求（1）熟悉整流和触发电路的基本原理，能够运用所学的理论知识分析设计任务。
（2）掌握基本电路的数据分析、处理；描绘波形并加以判断。
（3）能正确设计电路，画出线路图，分析电路原理。
（4）按时参加课程设计指导，定期汇报课程设计进展情况。
（5）广泛收集相关技术资料。
（6）独立思考，刻苦钻研，严禁抄袭。
（7）按时完成课程设计任务，认真、正确地书写课程设计报告。
（8）培养实事求是、严谨的工作态度和认真的工作作风。
四、课程设计的内容（1）明确设计任务，对所要设计的任务进行具体分析，充分了解系统性能、指标内容及要求。
（2）制定设计方案。
（3）迸行具体设计：单元电路的设计；参数计算；器件选择；绘制电路原理图。
（4）撰写课程设计报告（说明书）：课程设计报告是对设计全过程的系统总结，也是培养综合科研素质的一个重要环节。
五、课程设计报告的主要内容如下：（1）课题名称。
电力电子技术课程设计计划书1. 项目背景随着能源使用形式的多样化和新技术的发展，电力电子技术在现代电力系统中的作用日益重要。
为了培养适应当前电力技术的专业人才，本课程设计拟从电力电子技术的基础知识出发，结合实际工程应用，打造一门具有系统性和实践性的课程。
2. 项目目标本课程旨在通过对电力电子技术的学习，使学生具备以下能力：（1）掌握电力电子技术基础知识，包括半导体器件、功率电子器件、电路拓扑、控制技术等方面；（2）了解电力电子技术在电力系统中的应用及其特点；（3）掌握电力电子系统的设计、调试和故障诊断技能，具备较强的实践能力和创新能力。
3. 项目内容（1）课程大纲设计：根据电力电子技术课程的特点，本课程设计将分为理论教学和实验教学两个部分。
理论教学将主要涉及电力电子技术的基础知识和应用，实验教学则将通过具体项目的设计和实现来培养学生的实践能力。
（2）实验项目设计：根据电力电子技术的实际应用，本课程设计将选取几个典型的实验项目供学生实践，如变频驱动器、电热器控制系统、逆变器等项目的设计和调试。
（3）作业设计：针对课程知识的掌握和教学效果的提升，本课程将设置每周作业，以及课程结束后的毕业论文。
4. 项目实施（1）教学形式：理论课程采取讲授与互动结合的方式进行，实验教学采取小组合作完成的形式。
（2）教学工具：教学中采用多媒体辅助教学、仿真软件和实验平台。
（3）教学评估：本课程将采用多种教学评估方式，包括课堂测验、作业评分、实验成绩评定、毕业论文评定等方式，全面考核学生的学习情况。
5. 课程特色（1）综合性与实践性：本课程将综合电力电子技术的理论与实践，注重学生在实践教学中的技能培养和创新能力的培养。
（2）工程应用与市场需求：本课程将注重电力电子技术在实际工程中的应用，结合市场需求，培养产业需要的电力电子技术人才。
6. 结论本课程的设计旨在培养具有实践能力和创新能力的电力电子技术人才，以满足电力行业对技术人才的需求。
《电力电子技术》课程设计专业：电气工程及其自动化班级：2010级电气班学生姓名：吴世方学号：指导教师：祝敏时间：2012年12 月28 日----2013年1 月9 日题目：小功率晶闸管整流电路设计一设计的目的和要求电力电子技术的课程设计是《电力电子技术》课程的一个重要的实践教学环节。
它与理论教学和实践教学相配合，可加深理解和全面掌握《电力电子技术》课程的基本内容，可使学生在理论联系实际、综合分析、理论计算、归纳整理和实验研究等方面得到综合训练和提高，从而培养学生具有独立解决实际问题和从事科学研究的初步能力。
因此，通过电力电子计术的课程设计达到以下几个目的：1）加深理解和掌握《电力电子技术》课程的基础知识，提高学生综合运用所学知识的能力；2）培养学生根据课程设题的需要，查阅资料和独立解决工程实际问题的能力；3）账务仪器的正常使用方法，和调试过程；4）培养分析、总结及撰写技术报告的能力。
设计技术数据及要求：1、V380交流供电电源；2、电路输出的直流电压和电流的技术指标满足系统要求。
3、电路应具有一定的稳压功能，同时还具有较高的防治过电压和过电流的抗干扰能力。
触发电路输出满足系统要求。
4、负载为并励直流电动机，型号为，电机参数为：一、课程设计方案的选择与确定电力电子技术课程设计报告1.系统总设计框图保护电路电源触发电路整流电路负载电路2.整流电路方案一：单相半波整流电路特点及优缺点：对于晶闸管整流装置在整流器功率较小时，用单相整流电路。
在单相电路中，半波电路比全波电路脉动成分高，滤波没有全波电路容易。
双半波整流电路由于使用的整流器件少，在电压不高的小功率电路中也可被采用。
方案二：单相桥式全控整流电路- 3 -特点及优缺点：此电路对每个导电回路进行控制，与单相桥式半控整流电路相比，无须用续流二极管，也不会失控现象，负载形式多样，整流效果好，波形平稳，应用广泛。
变压器二次绕组中，正负两个半周电流方向相反且波形对称，平均值为零，即直流分量为零，不存在变压器直流磁化问题，变压器的利用率也高。
电力电子课程设计模板一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握电力电子的基本原理、基本电路和基本分析方法，培养学生运用电力电子技术解决实际问题的能力。
具体目标如下：1.知识目标：（1）理解电力电子的基本概念、原理和特点；（2）熟悉电力电子器件的结构、工作原理和特性；（3）掌握电力电子电路的分析方法及应用。
2.技能目标：（1）能够分析简单的电力电子电路，并进行仿真或实验；（2）具备设计简单电力电子电路的能力；（3）学会使用相关仪器仪表进行电力电子电路的测试与维护。
3.情感态度价值观目标：（1）培养学生对电力电子技术的兴趣和热情，提高学生的人文素养；（2）培养学生团队协作、创新思维和实践能力；（3）使学生认识到电力电子技术在现代社会中的重要性，提高学生的社会责任感和使命感。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括电力电子的基本概念、电力电子器件、电力电子电路分析及应用。
具体安排如下：1.电力电子的基本概念：电力电子的定义、特点和应用领域；2.电力电子器件：晶闸管、GTO、IGBT等器件的结构、原理和特性；3.电力电子电路分析：直流斩波电路、交流调压电路、相控整流电路等；4.电力电子电路应用：电力电子设备在电力系统、交通运输、工业生产等领域的应用案例。
三、教学方法为实现教学目标，本课程将采用以下教学方法：1.讲授法：系统讲解电力电子的基本概念、原理和特性；2.案例分析法：分析典型的电力电子电路及应用案例，提高学生的实际应用能力；3.实验法：进行电力电子电路的仿真或实验，培养学生的动手能力和实践能力；4.讨论法：分组讨论电力电子技术的发展趋势、创新点和应用前景，培养学生的团队协作和思辨能力。
四、教学资源为实现教学目标，本课程将采用以下教学资源：1.教材：《电力电子技术》等相关教材，为学生提供系统、全面的知识体系；2.参考书：电力电子技术相关的论文、专著，为学生提供拓展阅读资料；3.多媒体资料：电力电子电路的动画、视频等，帮助学生形象直观地理解电路原理；4.实验设备：电力电子实验板、仿真软件等，为学生提供动手实践的机会。
1 设计分析与方案确定效率方面：对于传统的硬开关变频器来说，当功率器件为绝缘栅双极型晶体管（IGBT）时，影响效率的主要因素中必须考虑的两个最重要的功耗来源，就是导通损耗和开关损耗。
软开关技术可以消除功率器件的开关损耗，所以，可以使变频器的运行效率达到最大值。
成本方面：相对于传统的硬开关技术变频器，软开关技术变频器由于要额外地增加辅助的谐振电感和用来控制谐振发生和终止的辅助开关（功率器件）以及相关的控制电路，但是，对于大功率的变频器，还可以省掉一些元器件（比如每个桥臂上原有的吸收电路及有关的输出滤波装置等）。
另外，随着电力电子器件设计和制造技术的发展，电力电子器件的价格也越来越低，所以，对于整个软开关技术变频器来说，其制造成本不会有明显的增加。
软开关技术变频器优良特性的最大体现，一是功率器件的开关频率可以大幅度提高，二是开关损耗的大幅度降低。
这就意味着功率器件在工作时本身的散热量会大幅度降低，为功率开关而设计的散热器尺寸会大大减小，这样，功率密度肯定会大大提高。
当然，辅助谐振网络和控制电路的安装要增大尺寸，但是，辅助开关器件的尺寸只有主开关器件的几分之一，相对于传统的无源吸收器电路（二极管＋电容＋大电阻），谐振吸收器电路（开关＋电容＋小电感）明显缩小了。
功率器件上并接的吸收电容能够大大减小功率器件关断时的d v/d t，但它并不能消除d v/d t，相对于传统的硬开关，1kV/μs的电压变化率已经是一个不错的指标了。
功率器件的开关频率指标定为20kHz以上，是考虑到音频信号的频率在18kHz以下，当开关频率大于18kHz以后，将不会产生音频噪音。
通过上述的比较和分析，把软开关技术应用于大功率变频器将会大大的改善变频器的性能，使其达到要求的性能指标。
2 软开关基本知识2.1 硬开关与软开关软开关电源是相对于硬开关电源而言的。
人们通常所说的开关电源，指的是硬开关电源。
这种电源，开关器件（开关管）是在承受电压或电流的情况下接通或断开电路的，因此在接通和关断的过程中会产生较大的损耗，即所谓开关损耗。
电源的工作状态一定时，开关器件开通或关断一次的损耗也是一定的，因此开关频率越高，开关损耗也就越大。
同时在开关过程中还会激起电路分布电感和寄生电容的振荡，带来附加损耗并产生电磁干扰，因而硬开关电源频率不能太高，还要采取防止电磁干扰的措施。
软开关电源的开关器件在开通或关断的过程中，或是加于其上的电压为零，即零电压开关，或是通过开关器件的电流为零，即零电流开关。
这种开关方式显著地减小了开关损耗的开关过程中激起的振荡，可以大幅度地提高开关频率，为开关电源小型化、高效率创造了条件。
图2-1 a)硬开关的开通过程b)硬开关的关断过程图2-2 a)软开关的开通过程b)软开关的关断过程2.2 典型的软开关电路软开关技术的发展历程可以将软开关电路分为准谐振电路、零开关PWM电路和零转换PWM电路。
其中零电压开关准谐振电路、零电压开关PWM电路和零电压转换PWM 电路分别为三类软开关电路的代表。
谐振变换器、准谐振变换器、多谐振变换器、零电压开关脉冲调宽变换器、零电流开关脉冲调宽变换器、零电压转换脉冲调宽变换器、零电流转换脉冲调宽变换器、移相控制零电压转换全桥直流/直流变换器、移相控制零电流转换全桥直流/直流变换器及钳位吸收技术均可实现软开关电源。
3 软开关在变频器中的应用设计3.1 目前大功率变频器的研究特点1）开关频率的提高如果能将变频器中功率器件的开关频率在原有基础上进一步大大提高，将会带来一系列好处。
如输出波形中的低次谐波被更有效地抑制，输出电压和电流将更趋于正弦波形，滤波器的尺寸将大大缩小等，变频器，特别是大功率的变频器，功率密度和性能将会得到很大的改善。
2）开关损耗的减少由于大功率变频器功率器件开关过程损耗的绝对值很大，当需要提高开关频率时，这种开关损耗将会更加明显，所以，在变频装置中如何减少开关频率提高时的开关损耗，也是一个迫切需要解决的问题。
3）吸收电路的改善在传统的硬开关条件下，每一个开关器件或者一个逆变桥臂上都需要一个吸收电路，此时的吸收电路需要较大电阻、电容和二极管，这不但增大了整个装置体积和安装难度，而且不能节约能源。
如何能够省掉吸收电路，又能保护功率器件的安全运行，也是人们所关注的。
4）变频器体积的缩小随着功率器件制造技术的发展，在大功率变频器中，为功率器件散热而设计的散热器要占很大的体积，从而使得大功率变频器的体积比较大。
对于一些特殊的应用场合，比如电动汽车，电力机车等，要求变频器功率大，体积小。
这就需要解决减小散热器体积的问题。
3.2软开关变频器的主电路设计在软开关技术三相变频器电路的研究中，谐振过渡软开关技术模式综合考虑了PWM技术和软开关技术的优点，这种电路的基本构想是在保持传统三相PWM逆变桥工作方式不变的情况下外加一个辅助的谐振电路。
谐振变换器实际上是负载谐振型变换器，按谐振元器件的谐振方式可分为串联谐振变换器和并联谐振变换器;按负载与电路的连接关系可分为串联负载谐振变换器和并联负载谐振变换器。
在谐振变换器中，谐振元器件自始至终处于谐振的工作状态，参与能量变换的全过程。
这类变换器对负载变化很敏感，一般采用频率调制的控制方法。
辅助谐振电路仅仅工作在逆变桥主功率开关器件工作状态改变时一个很短的瞬间，所以对辅助电路中开关功率的要求很小，又能为逆变桥上的所有开关管和二极管状态的改变提供软开关条件。
3.2.1 零电压过渡变频器主电路的设计1）零电压过渡软开关技术在一定程度上借鉴了零电压过渡DC/DC变换器的思想，就是仅解决功率开关器件关断时的零电压条件，而功率开关器件的关断过程还是依靠在功率开关器件两端并接吸收电容的方法来控制关断浪涌电压和续流二极管恢复浪涌电压，以此来减少功率开关器件的关断损耗。
但在功率开关器件开通时，零电压条件的产生也和该吸收电容有关，此时的吸收电容成为谐振电路中一个很重要的谐振元件。
所以，该吸收电容的选择要综合考虑各方面的要求，当然满足功率开关器件的关断吸收是首先应该考虑的。
这在主电路的设计中需要借用硬开关技术变频器的一些设计思路。
2）零电压过渡软开关技术的最明显特点是减小了功率开关器件的开关损耗，而开关损耗在硬开关技术逆变器中的直接表现就是功率开关器件的发热，所以，要合理地设计为功率开关器件散热而使用的散热器。
软开关技术变频器中如何根据其工作过程来设计散热器也需要借用硬开关技术变频器中的一些思路。
为了更好地阐述零电压过渡软开关技术变频器中主电路的设计，将以硬开关技术变频器的设计思路为依据，采用对比的方法加以描述。
3.2.2 功率开关器件类型和参数的选择开关器件类型的选择应该根据变频器容量和对体积重量的要求来确定，还要考虑开关频率，制造成本等多方面的要求。
在本文软开关技术变频器的主电路的设计中，考虑到负载的感性特征，我们采用将功率开关和其上反并联的二极管一体化封装的绝缘栅双极晶体管（IGBT）。
图3-1 ZVT-PWM三相变频器主电路结构示意图通常情况下，功率开关器件参数的选择应考虑以下几个方面的因素。
1) 开关器件额定值（额定电压和额定电流）的选择根据功率开关器件生产厂家提供的资料，正确选用IGBT有两个关键的因素：一是功率开关器件关断时，在任何被要求的过载条件下，集电极峰值电流必须处于开关安全工作区的规定之内（即小于两倍的额定电流）；二是IGBT工作时的内部结点温度必须始终保持在150℃以下。
在任何情况下，包括电机过载时，都必须如此。
2）开关器件的安全工作区（SOA）选择设计中很重要的一点是防止IGBT因过电压或过电流而引起的损坏或工作的不稳定。
例如，用于电机控制和作为变压器负载的变频器或斩波器，IGBT有规范其开通过程和通态工作点额定值的正向偏置安全工作区（FBSOA），规范其关断过程和断态工作点额定值的反向偏置安全工作区（RBSOA）和规范其短路容量的短路安全工作区（SCSOA）。
3）降额因素的考虑引起器件降额的最主要因素是温度，而降额最明显的指标是功率开关器件的电流容量。
由于半导体在较高的温度条件下会变成导体从而失去电压阻断能力，因此，功率开关器件工作中管芯的温度——结温不能超过允许值。
结温又必须与上限值保持一定的裕量，因此，允许的结壳温差要小得，从而使器件实际允许的耗散功率大打折扣。
由于耗散功率同流过器件的电流密切相关，因此器件实际允许的电流容量也就下降了。
功率开关器件选择包括两个部分1）相当于传统硬开关技术变频器中的三相逆变桥电路中的开关功率器件。
相对于传统的硬开关技术逆变器来说，零电压过渡软开关技术变频器中主功率开关器件工作过程中的最大改变就是在零电压条件下开通，由于硬开关技术变频器中也有吸收电路的存在，所以，主功率开关器件的关断过程两者是一样的。
另外，主功率开关器件的稳态损耗两者也是一样的。
所以，在本项目的研究中，对主功率开关器件的选择参考了硬开关技术变频器的选择原则。
2）辅助谐振回路中的辅助功率开关器件辅助开关的工作时间可以控制得很短，所以，对其功率要求比较小，但通过其中的峰值电流并不小，高于主开关功率开关器件，对于IGBT 来说，无论峰值电流通过的时间长短，其额定电流的选择一定要保证为通过其峰值电流的1.5～2.0倍。
但是，在这里可以充分利用IGBT 的安全工作区，在安全工作区内，IGBT 可以承受至少两倍的额定电流值，且不会对IGBT 有任何的损坏。
（3）根据变频器的容量选择以及后面对吸收（谐振）电容及谐振电感的选择。
3.2.3 吸收（谐振）电容和谐振电感的选择预置电流I x 的选择取决于两个因素，一是要保证续流二极管的软关断，谐振电感的充电时间应略长于主开关上续流二极管的反向恢复时间，二是为了使谐振能够可靠地进行，要大于最大相输出电流一个固定的数量，这样才能使得谐振开始的时候，谐振电感中储存有足够的能量。
在此选择m x I I 3=假定续流二极管的反向恢复时间为600ns ，取预置电流的最大充电时间为2000ns=2μs ，母线电压510V ，预置电流I x ≈180A ，所以，电感L r 的选择为L r ≈6.0μH初始浪涌电压ΔV 1之后，随着吸收电容的充电，瞬态电压再次上升。
第二次上升峰值ΔV 2是吸收电容值和母线寄生电感的函数。
为确定ΔV 2的数量级，可以用能量守恒定律得222V I L c cp ∆=式中：L p 为母线寄生电感；i c 为功率开关器件的工作电流； C 为吸收电容值； ΔV 2为吸收电压峰值。
根据前面的选择，对于额定电流为300A 的主功率开关器件，从表1中的推荐值可以得出吸收电容的选择应该是0.47μF 。
考虑到该推荐值为采用RC 吸收网络时的选择值，对于本项目研究中吸收电容直接并接在每个功率开关器件两侧的情况，该吸收电容的选择值还可以比这个值小。
