06第6章 软开关技术基础.doc

天津冶金职业技术学院
教案( 首页)
学年:2006~2007 学期:第二学期
课次
32
课
时
2
班级
电力
05-1、2
电气
05-1、2
电气
05-3、4
周次
16
日期
课题
第6章软开关技术基础
教学
目的
软开关及其特点、分类、基本的软开关电路。
课型
面授■多媒体■机房□实验□实习□课程设计□
教
学
重
点
软开关的基本概念,基本的软开关电路的工作原理。
教
学
难
点
零开关、零转换PWM变换电路。
实
践
环
节
多媒体教学
作
业
6—1,2
教研室主任意见:
同意该计划,授课使学生们了解什么是软开关。通过授课的方式达到教学的目的。
签字:刘沂
日期:
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第六章软开关技术
概述:电力电子装置高频化
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。
开关损耗增加,电磁干扰增大。
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。
软开关的基本概念
软开关及其特点
1、硬开关:
1)定义:开关器件在其端电压不为零时开通(硬开通) ,在其电流不为零时关
断(硬关断),硬开通、硬关断统称为硬开关。
2)特点:开关的开通和关断过程伴随着电压和电流的剧烈变化;产生较大的开关
损耗和开关噪声。
硬开关(开关过程)
Buck直流变换电路的硬开关特性
其中:开关管T开通和关断时存在电压和电流的交迭,即开通时T两端电压
很大,关断时流过T中的电流很大,从而产生较大的开关损耗和开关噪声。
2、软开关:
1)定义:开关器件在开通过程中端电压很小,在关断过程中其电流也很小,
这种开关过程的功率损耗不大,称之为软开关。
2)特点:不存在电压和电流的交迭;降低开关损耗、开关噪声。提高开关频率。
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软开关过程(开关过程)

软开关特性
1、理想软开关:( a )
1)器件开通:器件两端电压首先下降为零,然后施加驱动信号v,器件的电
流才开始上升;
2)器件关断:通过某种控制方式使器件中电流下降为零后,撤除驱动信号
,电压才开始上升。
2、实际软开关: ( b)
1)器件开通:对开关管施加驱动信号,电流上升的开通过程中,电压不大且迅速
下降为零。
2)器件关断:撤除驱动信号,电流下降的关断过程中,电压不大且上升很缓慢。
根据软开关技术发展的历程软开关电路可分为:
1)准谐振变换电路
2)零开关PWM变换电路
3)零转换PWM变换电路
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基本的软开关电路
准谐振变换电路
电路特点:
变换电路中谐振元件只参与能量变换的某一阶段而不是全过程,且只能改善
变换电路中一个开关元件如开关管T或二极管D)的开关特性,
准谐振变换电路中谐振周期随输入电压、负载变化而改变,只能采用脉冲频
率调制(PFM)调控输出电压和输出功率,即调频方式。
3)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。
1、零电压开关准谐振变换电路
以DC/DC降压变换电路为例的零电压开通准谐振变换电路(ZVS QRC)
开关管T与谐振电容并联,谐振电感与T串联,如果滤波电感足够
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大,则输出负载电流为恒定值。
假定t<0时, >0,T处于通态,==,==0,续流二极管D截
止。
在t=0时撤除T的驱动信号,把一个开关周期中的通、断过程可分为5
个开关状态,其电压、(b)~(e)所示。
1)零电压开关准谐振变换电路开关状态:
(1) ~阶段:t=0时,=0,从减小,谐振电容电流从零开始增
大,=+= 不变,负载电流从开关管T转到。由于很快下降为零
,而=还很小,故开关管T软关断,此后= =恒流充电到t=时,
==
其中:
t<时:=<,续流二极管D反偏截止。
t=时:==,续流二极管D无反偏电压而开始导电。
(2) ≤t≤阶段:
t >后,对继续充电, > ,=减小,续流二极管 D开始
导电, =0 , 、构成串联谐振电路。
当到串联谐振的1/4周期时刻,谐振到峰值,==0,此后t> ,
由于> ,反向,开始经D和向电源放电。
(3) ≤t≤阶段:t >后, Cr经D和向电源放电。减小到
t= 时=0
(4) < t< 阶段:t = 时, Cr放电到= 0 ,但为负值,故二极管
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