电力电子技术第7章 软开关技术

电力电子系统的软开关技术应用电力电子系统是现代电力系统中一种重要的组成部分，在能量转换和电力控制方面发挥着关键的作用。

然而，传统的硬开关技术存在着一些问题，如能量损耗大、温升高、开关速度慢等。

为了克服这些问题，软开关技术应运而生。

本文将介绍电力电子系统中软开关技术的应用。

一、软开关技术概述软开关技术是通过控制电流和电压的相位和频率来实现开关过程的一种技术。

相较于硬开关技术，软开关技术具有以下优点：能量损耗小、温升低、开关速度快、抗干扰能力强等。

软开关技术在电力电子系统中得到了广泛的应用和推广。

二、软开关技术在电力电子系统中的应用1. 可逆变器可逆变器是一种电力电子系统，用于将直流电转换为交流电。

传统的硬开关技术在可逆变器中存在能量损耗大、谐波干扰大的问题。

而软开关技术可以有效解决这些问题，提高可逆变器的性能和效率。

2. 无线电频率功率放大器无线电频率功率放大器是一种用于放大和调节无线电频率信号的设备。

传统的硬开关技术在功率放大器中会产生较大的谐波干扰和电磁干扰。

而软开关技术可以通过精确地控制开关时间和频率，减少谐波干扰，并提高功率放大器的效率。

3. 交流输电系统交流输电系统是通过变压器将电能从发电站输送到用户的系统。

传统的硬开关技术在交流输电系统中存在能量损耗大和电流调节精度低的问题。

软开关技术可以通过控制开关的相位和频率，实现电流和电压的精确调节，提高交流输电系统的效率和稳定性。

4. 电动汽车充电系统电动汽车充电系统是将电能传输到电动汽车中进行充电的系统。

传统的硬开关技术在电动汽车充电系统中存在能量损耗大和充电速度慢的问题。

而软开关技术可以减少能量损耗，并通过提高充电器的开关速度，实现快速充电。

三、软开关技术的发展趋势随着电力电子系统的不断进步和发展，软开关技术也在不断发展和完善。

未来，软开关技术将更加智能化和自动化，能够根据实际情况自行调节开关时间和频率，以提高电力电子系统的性能和效率。

此外，软开关技术还有望应用于更多的领域，如光伏发电系统、风力发电系统等。

第7章软开关技术一. 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。

1.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。

2.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。

3.零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。

4.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。

5.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。

6.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PFM方式来控制。

分类：零电压开关准谐振电路、零电流开关准谐振电路、电压开关多谐振电路、用于逆变器的谐振直流环节电路7.零开关PWM电路●引入了辅助开关来控制谐振的开始时刻，使谐振仅发生于开关过程前后。

●零开关PWM电路可以分为：零电压开关PWM电路零电流开关PWM电路●特点：●电路在很宽的输入电压范围内和从零负载到满载都能工作在软开关状态。

●电路中无功功率的交换被削减到最小，这使得电路效率有了进一步提高。

现代电力电子技术中的软开关技术摘要：论述了现代电力电子技术的软开关技术及其新发展，论述了由无损耗缓冲技术和谐振技术组合而成的软开关技术。

关键词：软开关谐振现象变换器一、引言电力电子技术利用无源功率器件和半导体功率器件、大规模集成电路和微处理器、传感与信息处理技术、现代控制理论、计算机仿真与辅助设计技术，以功率变化电路为对象，研究对电能进行变换和控制的规律，以其独特的、不可取代的特殊功能，广泛应用于国民经济的各个领域。

开关电源的高频化是实现电源装置的高性能、高效率、高可靠性，减小体积和重量的重要途径。

开关电源的高频化增大了变换器的功率密度和性能价格比，而且极大地提高了瞬时响应速度，抑制了电源所产生的音频噪声。

软开关（softswitching）技术是近年来电力电子学领域中的一个主要研究方向。

对软开关理论的深入研究，使软开关技术成为电力电子变换技术的核心内容尤其是能有效地减小电能变换装置引起的环境污染（噪声等）和电磁污染（emi），为发展无公害电力电子产品提供了有效的方法和途径。

二、谐振软开关的工作原理，种类及特点谐振软开关是八十年代提出并用于dc-dc变换器中[2]。

它利用电路发生谐振时，电流或电压形成周期性地过零点，并使开关器件在在零电流或零电压条件下接通或切断，因此理论上它的开关损耗为零，避免了硬开关由于电压电流波形交叠而产生开通及关断损耗。

软开关包括软关断和软开通。

按驱动信号的时序来分又可以分为零电压开通、零电压关断与零电流开通、零电流关断。

各种软开关与硬开关的波形比较如下：图1 软开关和硬开关的波形比较图中零电流关断信号在t2或t2以后发出，零电压关断信号在t1发出。

零电流开通信号在t2或t2以后发出，零电压开通信号在t1发出。

谐振软开关电路中的零电流和零电压条件是由辅助的谐振电路提供的，辅助电路一般由辅助谐振元件l和c和电力电子开关器件s构成。

辅助谐振电路中的开关器件s也是在零电流或零电压条件下实现通断。

电力电子软开关技术综述摘要：电力电子软开关技术是一种应用于电力电子系统的关键技术，具有提高系统性能、降低开关损、增强系统可靠性的优点。

本文对电力电子软开关技术的应用现状和发展趋势进行了综述，探讨了不同软开关技术的优缺点，并提出了未来的研究方向。

引言：电力电子软开关技术是一种新型的电力电子变换技术，旨在减少开关器件的开关损，提高系统效率，同时降低系统噪声和电磁干扰。

随着电力电子技术的不断发展，软开关技术已成为研究热点之一。

本文旨在对电力电子软开关技术的应用现状和发展趋势进行综述，以推动该技术的进一步发展。

电力电子软开关技术的基本概念是利用电容或电感等储能元件实现开关器件的软化。

通过合理控制开关器件的导通和关断时间，以及储能元件的充放电过程，可以实现开关器件在导通和关断过程中的损耗最小化。

电力电子软开关技术的实现方法主要包括谐振变换、准谐振变换、多脉冲变换等。

虽然软开关技术具有降低开关损、提高效率等优点，但也会导致系统复杂度增加、成本提高等问题。

电力电子软开关技术在电力系统中的应用主要包括电力电子变换器、直流输电、柔性交流输电等方面。

其中，电力电子变换器是最为广泛的应用之一，可以用于电源、负载、储能等设备的控制和调节。

在控制策略方面，软开关技术可以用于改善系统的性能和稳定性，例如在PWM控制中引入软开关技术可以降低系统的谐波含量。

在设备制造方面，软开关技术也被广泛应用于各种电力电子设备中，例如开关电源、不间断电源等。

随着电力电子技术的不断发展，电力电子软开关技术的未来发展趋势主要包括以下几个方面：新型电力电子软开关技术的研发：随着技术的不断进步，将会有更多新型的电力电子软开关技术出现，例如更为高效的软开关技术、新型的谐振变换技术等。

这些新型的软开关技术将会在更广泛的领域得到应用，例如新能源、智能电网等领域。

集成化和模块化：未来电力电子软开关技术将更加注重集成化和模块化，通过将多个器件和电路集成在一起，实现更高效、更可靠、更小型化的电力电子系统。