第5章 软开关技术培训课件.ppt

第5章软开关技术
引言
软开关的基本概念
软开关电路的分类
典型的软开关电路
本章小结
第5章软开关技术•引言
现代电力电子装置的发展趋势
小型化、轻量化、对效率和电磁兼容性也有更高的要求。
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。
第5章软开关技术•引言
PWM硬开关的局限性

在感性负载关断、容性负载开通时,电力电子开关器件承受很大的瞬时功耗。典型的500 v、200 A达林顿结构的GTR在开关过程中必须承受100kW的峰值功耗。一个周期内器件的平均开关损耗一般占总平均损耗的30%。40%。随着开关频率的提高,这种损耗成正比例的增加。

第5章软开关技术•引言

在高频状态下运行时,开关器件本身的极间电容成为极重要的参数。尤其对M0SFET来说,由于采用门极绝缘栅结构,它的极间电容较大,因此引起的开关能量损耗以及密勒效应更为严重。在高电压下开通时,电容贮能被器件本身吸收和耗散,温升增加,极间电容电压转换时的d u/dt会耦合到辅入端产生电磁干扰(EMI),使系统不稳定。此外极间电容与电路中的杂散电感形成振荡也会干扰正常工作。

软开关的基本概念
硬开关和软开关
零电压开关和零电流开关
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。
电压、电流变化很快,波形出现明显得过冲,导致开关噪声。
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a)硬开关的开通过程
b)硬开关的关断过程
图5-1 硬开关的开关过程
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硬开关和软开关
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。
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a)软开关的开通过程
b)软开关的关断过程
图5-2 软开关的开关过程
零电压开关和零电流开关
零电压开通
开关开通前其两端电压为零——开通时不会产生损耗和噪声。
零电流关断
开关关断前其电流为零——关断时不会产生损耗和噪声。
零电压关断
与开关并联的电容能延缓开关关断后电压上升的速率,从而降低关断损耗。
零电流开通
与开关串联的电感能延缓开关开通后电流上升的速率,降低了开通损耗。
当不指出是开通或是关断,仅称零电压开关和零电流开关。
靠电路中的谐振来实现。
软开关电路的分类
根据开关元件开通和关断时电压电流状态,分为零电压电路和零电流电路两大类。
根据软开关技术发展的历程可以将软开关电路分成准谐振电路、零开关PWM电路和
零转换PWM电路。
每一种软开关电路都可以用于降压型、升压型等不同电路,可以从基本开关单元导出具体电路。
软开关电路的分类
图5-3基本开关单元的概念
a)基本开关单元
b)降压斩波器中的基本开关单元
c)升压斩波器中的基本开关单元
d)升降压斩波器中的基本开关单元