石闪子大学 SHIHEZI UNIVERSITY 第8章款开关技术 8.1软开关的基本概念 8.2软开关电路的分类 8.3典型的软开关电路 8.4软开关技术新进展 本章小结 机械电气工程学院电气教研室 电力电子技术 主讲人：周伟绩
第8章 软开关技术 8.1 软开关的基本概念 8.2 软开关电路的分类 8.3 典型的软开关电路 8.4 软开关技术新进展 本章小结
引言 ■现代电力电子装置的发展趋势是小型化、轻量化，同时 对装置的效率和电磁兼容性也提出了更高的要求。 ■电力电子电路的高频化 ◆可以减小滤波器、变压器的体积和重量，电力电子装 置小型化、轻量化。 ◆开关损耗增加，电路效率严重下降，电磁干扰增大。 ■软开关技术 ◆降低开关损耗和开关噪声。 ◆使开关频率可以大幅度提高。 机械电气工程学院电气教研室 2/29 电力电子技术
2/29 引言 ■现代电力电子装置的发展趋势是小型化、轻量化，同时 对装置的效率和电磁兼容性也提出了更高的要求。 ■电力电子电路的高频化 ◆可以减小滤波器、变压器的体积和重量，电力电子装 置小型化、轻量化。 ◆开关损耗增加，电路效率严重下降，电磁干扰增大。 ■软开关技术 ◆降低开关损耗和开关噪声。 ◆使开关频率可以大幅度提高
8.1软开关的基本概念 8.1.1硬开关与软开关 8.1.2零电压开关与零电流开关 机械电气工程学院电气教研室 3/29 电力电子技术
3/29 8.1 软开关的基本概念 8.1.1 硬开关与软开关 8.1.2 零电压开关与零电流开关
8.1.1硬开关与软开关 硬开关 ◆开关过程中电压、电流均不为零，出现了重叠，有显著的开关损耗。 ◆电压和电流变化的速度很快，波形出现了明显的过冲，从而产生了开关 噪声。 ◆开关损耗与开关频率之间呈线性关系，因此当硬电路的工作频率不太高 时，开关损耗占总损耗的比例并不大，但随着开关频率的提高，开关损耗就 越来越显著。 关断过程开通过程 a b) 图8-1硬开关降压型电路及波形 图8-2硬开关过程中的电压和电流 a)电路图 b)理想化波形 a)关断过程b)开通过程 机械电气工程学院电气教研室 4/29 电力电子技术
4/29 8.1.1 硬开关与软开关 ■硬开关 ◆开关过程中电压、电流均不为零，出现了重叠，有显著的开关损耗。 ◆电压和电流变化的速度很快，波形出现了明显的过冲，从而产生了开关 噪声。 ◆开关损耗与开关频率之间呈线性关系，因此当硬电路的工作频率不太高 时，开关损耗占总损耗的比例并不大，但随着开关频率的提高，开关损耗就 越来越显著。 Ui S VD L C R S uS i S uVD t 0 t 1 t t t t O O O O a) b) 关断过程 开通过程 图8-1 硬开关降压型电路及波形 a）电路图 b）理想化波形 t 0 u i P 0 u i t u i i u P 0 0 图8-2 硬开关过程中的电压和电流 a) 关断过程 b)开通过程 a) b)
8.1.1硬开关与软开关 软开关 ◆软开关电路中增加了谐振电感L,和谐振电容C,与滤波电感L、电容C相 比，L和C的值小得多，同时开关S增加了反并联二极管VDs,而硬开关电路 中不需要这个二极管。 ◆降压型零电压开关准谐振电路中，在开关过程前后引入谐振，使开关开 通前电压先降到零，关断前电流先降到零，消除了开关过程中电压、电流的 重叠，从而大大减小甚至消除开关损耗，同时，谐振过程限值了开关过程中 电压和电流的变化率，这使得开关噪声也显著减小。 关断过程开通过程 to I1 12 tstats t6 b) a) b) 图83降压型零电压开关准谐振电路及波形 图8-4软开关过程中的电压和电流 a)电路图 b)理想化波形 a)关断过程 b)开通过程 机械电气工程学院电气教研室 5/29 电力电子技术
5/29 8.1.1 硬开关与软开关 ■软开关 ◆软开关电路中增加了谐振电感Lr和谐振电容Cr，与滤波电感L、电容C相 比，Lr和Cr的值小得多，同时开关S增加了反并联二极管VDS，而硬开关电路 中不需要这个二极管。 ◆降压型零电压开关准谐振电路中，在开关过程前后引入谐振，使开关开 通前电压先降到零，关断前电流先降到零，消除了开关过程中电压、电流的 重叠，从而大大减小甚至消除开关损耗，同时，谐振过程限值了开关过程中 电压和电流的变化率，这使得开关噪声也显著减小。 Ui Cr S VDS Lr VD L C A R S uS (uCr) iLr uVD t0 t1 t2 t3t4 t6 t0 t t t t t t5 iS O O O O O a) b) 关断过程 开通过程 P u i 0 u i t t 0 u i P 0 u i t 0 t u u 图8-3 降压型零电压开关准谐振电路及波形 a）电路图 b）理想化波形 a) b) 图8-4 软开关过程中的电压和电流 a) 关断过程 b)开通过程