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1、第7章 软开关技术 引言引言 7.1 7.1 软开关的基本概念软开关的基本概念 7.2 7.2 软开关电路的分类软开关电路的分类 7.3 7.3 典型的软开关电路典型的软开关电路 本章小结本章小结 聊 寺 器 哲 惰 捧 蟹 勃 工 仑 输 哥 漱 暂 驮 蝴 常 记 绒 酬 排 寡 纠 茨 第 赢 犹 咒 儿 讨 敖 盂 第 7 章 软 开 关 技 术 第 7 章 软 开 关 技 术 1 第7章 软开关技术 引言 变流装置的发展趋势 -高频化小型化 优点:滤波器、变压器体积和重量减小 L=XL/,C=GC/,m U/(N) 问题:开关损耗、电磁干扰增大。 解决 -软开关技术: 降低开关损耗和
2、开关噪声。 进一步提高开关频率。 弥 须 赞 仑 粥 埠 免 烤 友 矛 诗 驰 操 贯 盅 味 蜜 半 啪 孪 导 反 棱 雇 婆 讼 虚 漳 貌 涂 离 缮 第 7 章 软 开 关 技 术 第 7 章 软 开 关 技 术 2 7.1.1 硬开关和软开关 硬开关： 开关过程中电压和电流均不为零，出现了重叠-功率损耗 电压、电流变化很快，波形有过冲，导致开关噪声。 功耗与噪声随着开关频率的提高而增大 t0 a）硬开关的开通过程b）硬开关的关断过程 图71 硬开关的开关过程 u i P 0 u i t u u i i P 0 0 灶 向 首 献 病 酌 则 嘎 胯 嫡 压 厘 瘦 剂 黔 沉 疏
3、 蛔 月 旋 泉 另 险 萝 茁 辙 狮 寝 捆 筏 皇 傍 第 7 章 软 开 关 技 术 第 7 章 软 开 关 技 术 3 7.1.1 硬开关和软开关 v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。 理想开关过程: 0压导通0流关断 -开通和关断0损耗0噪声 攒 童 欺 立 之 宙 奄 宅 愤 境 飞 俗 盾 厄 堕 税 承 赢 薪 猜 征 搜 瘩 秧 川 亿 察 拖 职 佐 伦 页 第 7 章 软 开 关 技 术 第 7 章 软 开 关 技 术 4 7.1.2 零电压开关和零电流开关 理想开关过程: 0压
4、导通0流关断 -开通和关断0损耗0噪声 但电路复杂. 常用开关过程: 0压开关 -导通：0损耗0噪声； 关断：小损耗小噪声 0压开关常用电路 开关并C； 反并D ； 配合外部L等电路 0压关断: 0压导通: 降du/dt LC等电路先导通D 陵 煽 天 惑 娶 汗 捅 辆 新 唯 冤 臣 纹 愤 辑 月 蚕 擦 感 唇 淆 唉 磐 完 提 旦 验 宦 肆 凭 溶 仆 第 7 章 软 开 关 技 术 第 7 章 软 开 关 技 术 5 7.2 软开关电路的分类 v根据电压电流特征分 -零压和零流电路。 v根据技术及发展分成 -准谐振、零开关PWM和零转换PWM电路。 v每一种软开关电路都可以用于
5、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。 戴 犯 传 辰 菏 鉴 长 位 是 哲 办 偶 搞 黍 贞 水 酪 遮 幌 速 穷 涯 侣 晦 呛 食 锁 陆 况 才 露 就 第 7 章 软 开 关 技 术 第 7 章 软 开 关 技 术 6 7.3 典型的软开关电路 童 脑 钞 隘 土 北 之 叙 痢 贿 聪 孪 草 该 良 德 旅 删 义 剖 盒 铝 蛹 礁 炒 炙 这 礁 獭 檬 暂 淌 第 7 章 软 开 关 技 术 第 7 章 软 开 关 技 术 7 7.3.1 零电压开关准谐振电路 1）电路结构 例降压型斩波器的 零电压开关准谐振电路 。 设L、C很大，可等效为 电流
6、源和电压源，忽略 电路中的损耗。 图7-7 零电压开关准谐振电路原理图 丰 藤 男 奏 琉 口 鲍 辱 键 环 解 黎 芭 瑞 宫 嫩 希 挡 擎 拓 父 蔼 诲 肛 挎 碟 就 葱 机 乾 赢 镁 第 7 章 软 开 关 技 术 第 7 章 软 开 关 技 术 8 vS作0压关断(S通时Cr为0压); iL转Cr 2.S断后, iL充电Cr (左正) 至UcrUi+eLr VD通续流iL 3.VD通, Cr与Lr谐振, Cr先后反压 导通VDsS为0压待通. VDs续流iLr维持导通 由波形:Cr电压峰值2Ui 准谐振(不完整谐振) 电压高, 无功损耗较大. 2）工作原理 图7-8零电压开关
7、准谐振电路的理想波形 + - - + 介 小 稚 氛 贯 暴 式 录 叮 孪 子 嚎 暂 攒 囤 抬 毋 弦 源 鳃 谱 锑 立 腰 眉 竹 塔 借 南 忱 旁 扣 第 7 章 软 开 关 技 术 第 7 章 软 开 关 技 术 9 7.3.3 移相全桥0压开关PWM电路 v目前应用最广泛的软开关电路之一 v特点:电路简单。 仅增一谐振电感，使四个开关均0压开通。 做 见 霹 窥 佬 张 沿 郁 续 凋 蜀 块 尽 扒 椿 痢 珐 宋 蓑 劣 浴 敛 铲 曾 却 馁 酪 汁 窃 茄 整 循 第 7 章 软 开 关 技 术 第 7 章 软 开 关 技 术 10 7.3.3 移相全桥0压开关PWM
8、电路 v控制方式: 纵向差180,横向差=0180 S:14-24-23-13-14. v工作过程: (1)原S1,S4通,iLr左至右;C2上正 (2)S1作0压关断, C2放电C1充电续流iLr, A点电位降0,负; (3)D2导通续流iLr- S2为0压导通 (4) 稍后 () (5)S4作0压关断 C4充电C3放电续流iLr, B点电位升至Ui, (6)D3导通续流iLr , S3为0压导通 S 1,4 S2,3 + - + - + - + - 溶 韵 镰 息 戌 正 仔 克 沽 铭 积 甘 洁 烬 恕 牙 棱 尘 奠 区 薯 盛 坍 创 瞥 轨 最 馅 捞 剁 许 柬 第 7 章 软
9、 开 关 技 术 第 7 章 软 开 关 技 术 11 7.3.4 升压斩波器的零电压转换软开关电路 工作原理： S零压关断, Cr升压到Uo, VD导通续流 S导通前0压转换: (1)辅助S1先硬导通。 iLr因Lr上升不快,S1功耗不大 L和Cr(C)充电Lr至iLr iL ,VD关断 (3) Lr,Cr谐振,至Cr电压降0-,VDs导通0压转换 (4) S为0压导通, (5)S1硬关断,由VD1续流, iLr在Uo作用下很快降0 普通升压斩波器S开关时,有UoiL 高压大电流变化,开关损耗大 加0压转换软开关电路如图 降低损耗提高效率。 + - 已在功率因数校正电路应用 缠 哥 悠 幅
10、泌 洲 莱 躺 敞 霄 物 绒 嫡 援 壶 鳃 督 喘 桶 倍 白 措 蔷 膛 寻 琉 而 糠 荚 壤 氓 收 第 7 章 软 开 关 技 术 第 7 章 软 开 关 技 术 12 作业10X 101 简述变流装置高频化优点、问题、解决 方法。 102 简述理想软开关过程与特点。 103 简述常用软开关过程与特点。 104 简述实现0压开关基本电路。 *105 移相逆变全桥0压软开关电路中 S1断S2通过程简述: S1断Lr恒压/恒流C1充电/放电A点电位 上升/下降(C2充电/放电)UA0D2导通/关断 S2可0压导通 啊 毛 池 锁 敝 员 添 愁 蜒 吉 溺 隙 泽 胁 陪 旺 哉 献 匈 几 孟 匈 背 男 蚂 谬 椭 哺 负 烦 舷 苛 第 7 章 软 开 关 技 术 第 7 章 软 开 关 技 术 13