電力電子技術(shù)諧振軟開關(guān)技術(shù)

1、電力電子技術(shù)諧振軟開關(guān)技術(shù)第1頁，共12頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)57分，星期四諧振軟開關(guān)的基本概念電路開關(guān)損耗諧振軟開關(guān)：諧振過零實(shí)現(xiàn)開通、關(guān)斷。開關(guān)過程器件損耗及硬、軟開關(guān)方式第2頁，共12頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)57分，星期四諧振軟開關(guān)的基本概念零電壓開關(guān)：器件開斷前，電壓已為零；零電流開關(guān)：器件開斷前，電流已為零；注意：并聯(lián)電容實(shí)現(xiàn)零電壓關(guān)斷和串聯(lián)電感實(shí)現(xiàn)零電流開通，會(huì)造成電路總損耗增加、關(guān)斷電壓變大等負(fù)面影響。零電壓開關(guān)與零電流開關(guān)第3頁，共12頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)57分，星期四諧振軟開關(guān)的基本概念諧振軟開關(guān)電路類型1、準(zhǔn)諧振電路(a)ZVSQRC;

2、(b)ZCSQRC; (c)ZVSMRC優(yōu)點(diǎn)：開關(guān)損耗、噪聲大為降低；缺點(diǎn)：諧振過程導(dǎo)致電壓峰值開關(guān)器件耐壓要求提高； 諧振電流有效值電路導(dǎo)通損耗； 諧振周期隨輸入電壓、輸出負(fù)載變化，電路不能采用定頻調(diào)款PWM控制，只能采用調(diào)頻控制電路設(shè)計(jì)困難。第4頁，共12頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)57分，星期四諧振軟開關(guān)的基本概念諧振軟開關(guān)電路類型2、零開關(guān)PWM電路(a)ZVSPWM; (b)ZCSPWM;器件承受電壓低，可以采用定頻的PWM控制方式；第5頁，共12頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)57分，星期四諧振軟開關(guān)的基本概念諧振軟開關(guān)電路類型(a)ZVTPWM; (b)ZCTPWM;輸入

3、電壓、負(fù)載電流影響很??；無功功率減小，電路工作效率提高；3、零轉(zhuǎn)換PWM電路第6頁，共12頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)57分，星期四典型諧振開關(guān)電路Lr諧振電感；Cr諧振電容。一個(gè)工作周期分四個(gè)階段：階段（t0-t1）：VT在零電壓下關(guān)斷，電路以iL=I0向Cr充電，uc=0E。階段（t1-t2）：VD導(dǎo)通，Cr、Lr構(gòu)成串聯(lián)諧振（t1-t1 磁場能量向電場能量轉(zhuǎn)換uc，t1-t2電場能量向磁場能量轉(zhuǎn)換uc下降）；t”1時(shí)刻,uc=E,iL=-I0；t2時(shí)刻，uc=0，VDr導(dǎo)通，uc鉗位于0。階段（t2-t3）：t2-t2期間，VT預(yù)觸發(fā)；t2時(shí)刻后，iL正過零VDr關(guān)斷，VT在零電壓

4、、零電流下導(dǎo)通，iL，并在t3時(shí)刻到達(dá)I0。階段（t3-t4）：VT導(dǎo)通，負(fù)載電流全部由E提供；VD關(guān)斷，uc=0為下次關(guān)斷VT做好準(zhǔn)備。零電壓開關(guān)準(zhǔn)諧振電路缺點(diǎn)：諧振電壓峰值高于電源電壓（E）2倍以上，因此功率開關(guān)器件要有很高的耐壓值。第7頁，共12頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)57分，星期四典型諧振開關(guān)電路零電流開關(guān)準(zhǔn)諧振電路缺點(diǎn)：VT上電流iL的峰值顯著大于負(fù)載電流I0，因此通態(tài)損耗較大。Lr諧振電感；Cr諧振電容。一個(gè)工作周期分四個(gè)階段：階段（t0-t1）： iLI0，Cr充電 uc；t1時(shí)刻iL上升至峰值，uc=E；t”1時(shí)刻iL下降至I0，uc=2E；t2時(shí)刻iL下降至0，因V

5、T為單向開關(guān)，iL不能過零反振為負(fù)，故此時(shí)VT滿足零電流條件，取消觸發(fā)信號(hào)后即可實(shí)現(xiàn)零電流關(guān)斷（VD反偏截止）。階段（t2-t3）：t2后VT關(guān)斷，Cr由負(fù)載電流I0反向充電，uc線性下降；t3時(shí)刻，uc下降至0，VD無反偏開始導(dǎo)通為負(fù)載續(xù)流。階段（t3-t4）：負(fù)載電流由VD續(xù)流，uc=0為開通VT、進(jìn)入下一共做周期做好準(zhǔn)備。第8頁，共12頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)57分，星期四典型諧振開關(guān)電路缺點(diǎn)：開關(guān)諧振電壓峰值高于電源電壓，器件耐壓要求高。諧振直流環(huán)Lr諧振電感；Cr諧振電容；諧振直流出現(xiàn)電壓過零，提供軟開關(guān)的條件第9頁，共12頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)57分，星期四工作規(guī)律：1）一個(gè)開關(guān)周期T內(nèi)，每個(gè)開關(guān)元件導(dǎo)通時(shí)間略小于T/2，關(guān)斷時(shí)間略大于T/2；2）為防止同橋臂上、下元件直接短路，設(shè)置了開關(guān)切換死區(qū)時(shí)間；3）VT1觸發(fā)信號(hào)ug1超前VT4觸發(fā)信號(hào)ug4(0T/2)時(shí)間；VT2觸發(fā)信號(hào)ug2超前VT3觸發(fā)信號(hào)ug3(0T/2)時(shí)間；典型諧振開關(guān)電路全橋零電壓開關(guān)PWM電路第10頁，共12頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)57分，星期四典型諧振開關(guān)電路全橋零電壓開關(guān)PWM電路電路主要波形：T1t2階段等效電路T3t4階段等效電路第11頁，共12頁，2022年，5月