谐振开关技术.pptx

l电力电子装置高频化电力电子装置高频化滤波器、变压器体积和重量减小，电力滤波器、变压器体积和重量减小，电力电子装置小型化、轻量化。电子装置小型化、轻量化。开关损耗增加，电磁干扰增大。开关损耗增加，电磁干扰增大。l软开关技术软开关技术降低开关损耗和开关噪声。降低开关损耗和开关噪声。进一步提高开关频率。进一步提高开关频率。7.1 7.1 基本概念基本概念一、硬开关和软开关一、硬开关和软开关（一）硬开关的局限性（一）硬开关的局限性1 1、硬开关的开关过程、硬开关的开关过程开开关关的的开开通通和和关关断断过过程程伴伴随随着着电电压压和和电电流流的的剧烈变化。剧烈变化。产生较大的开关损耗和开关噪声。产生较大的开关损耗和开关噪声。P P损耗损耗=U*I0=U*I02 2、在高频状态下运行会受以下因素限制、在高频状态下运行会受以下因素限制热学限制热学限制二次击穿限制二次击穿限制电磁干扰限制电磁干扰限制缓冲电路的限制缓冲电路的限制（二）软开关的开关过程（二）软开关的开关过程在电路中增加了小电感、电容等谐振元件，在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，使开关条件得以改善。开关过程前后引入谐振，使开关条件得以改善。降低开关损耗和开关噪声。降低开关损耗和开关噪声。软开关有时也被成为谐振开关。软开关有时也被成为谐振开关。二、零电压开关和零电流开关二、零电压开关和零电流开关1 1、零电压开关（零电压开通、零电压开关（零电压开通、ZVSZVS）使开关开通前其两端电压为零，则开使开关开通前其两端电压为零，则开关开通时就不会产生损耗和噪声。关开通时就不会产生损耗和噪声。2 2、零电流开关（零电流关断、零电流开关（零电流关断、ZCSZCS）使开关关断前其两端电流为零，则开关使开关关断前其两端电流为零，则开关关断时就不会产生损耗和噪声。关断时就不会产生损耗和噪声。7.2 7.2 软开关电路的分类软开关电路的分类1、根据电路中主要的开关元件是零电压开根据电路中主要的开关元件是零电压开通还是零电流关断，可分为：通还是零电流关断，可分为：零电压电路、零电流电路零电压电路、零电流电路2 2、根据软开关技术发展的历程可分为：、根据软开关技术发展的历程可分为：准谐振电路、零开关准谐振电路、零开关PWMPWM电路、电路、零转换零转换PWMPWM电路电路基本开关单元基本开关单元一、准谐振电路一、准谐振电路1 1、准谐振、准谐振电路中电压或电流的波形为正弦电路中电压或电流的波形为正弦半波半波2 2、分类：、分类：（1 1）零电压开关准谐振电路（）零电压开关准谐振电路（ZVSQRCZVSQRC）（2 2）零电流开关准谐振电路（）零电流开关准谐振电路（ZCSQRCZCSQRC）（3 3）零电压开关多谐振电路（）零电压开关多谐振电路（ZVSMRCZVSMRC）l特点特点：谐振电压峰值很高，要求器件耐压必须提谐振电压峰值很高，要求器件耐压必须提高；高；谐振电流有效值很大，电路中存在大量无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；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（因此电路只能采用脉冲频率调制（Pulse Pulse Frequency ModulationFrequency ModulationPFMPFM）方式来）方式来控制。控制。二、零开关二、零开关PWMPWM电路电路采用辅助开关控制谐振的开始时刻，但谐振电路采用辅助开关控制谐振的开始时刻，但谐振电路是与主开关并联的。是与主开关并联的。1 1、零电压开关、零电压开关PWMPWM电路（电路（ZVSPWMZVSPWM）2 2、零电流开关、零电流开关PWMPWM电路（电路（ZCSPWMZCSPWM）l 特点：特点：电压和电流基本上是方波，只在上升沿和下降电压和电流基本上是方波，只在上升沿和下降沿较缓，开关承受的电压明显降低。沿较缓，开关承受的电压明显降低。三、零转换三、零转换PWMPWM电路电路采用辅助开关控制谐振的开始时刻，但谐振电路是与主开采用辅助开关控制谐振的开始时刻，但谐振电路是与主开关并联的。关并联的。1 1、零电压转换、零电压转换PWMPWM电路（电路（ZVTPWMZVTPWM）2 2、零电流转换、零电流转换PWMPWM电路（电路（ZCTPWMZCTPWM）l特点：特点：电路在很宽的输入电压范围内和从零负载到满载都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。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。效率有了进一步提高。