【正文】 BAuG 1t0t9t8t7t6t5t4t3t2t1ttttttuG 4uG 3uG 2uoio?000000概述 功率電路的開關(guān)過程 軟開關(guān)的特征及分類 準(zhǔn)諧振軟開關(guān)變換器 零電壓開關(guān)準(zhǔn)諧振變換器 零電流開關(guān)準(zhǔn)諧振變換器 PWM軟開關(guān)變換器 零開關(guān) PWM變換器 零轉(zhuǎn)換 PWM變換器 FB PWM軟開關(guān)變換器 ? 很顯然 ， 可以通過調(diào)節(jié)左橋臂 （ VT VT2）和右橋臂 （ VT VT3） 控制信號的相位關(guān)系從而可以調(diào)節(jié)輸出電壓的大小 。 uVT suCr00000iVTsiLruVDiVDiVDUoIit0t10t9t8t7t6t5t4t3t2t1tttttttuVT s1IiL rCrRCVD 1VDLVT S1VT SVD SU i概述 功率電路的開關(guān)過程 軟開關(guān)的特征及分類 準(zhǔn)諧振軟開關(guān)變換器 零電壓開關(guān)準(zhǔn)諧振變換器 零電流開關(guān)準(zhǔn)諧振變換器 PWM軟開關(guān)變換器 零開關(guān) PWM變換器 零轉(zhuǎn)換 PWM變換器 FB PWM軟開關(guān)變換器 零轉(zhuǎn)換 PWM變換器 ? 第 4階段： t3~t4： t3時刻 ， VTS1關(guān)斷 ， VD1導(dǎo)通 ，iLr和 VDS中的電流開始下降 ， t4時刻 ， VDS中的電流下降到零 ， 第 4階段結(jié)束 。 零電壓轉(zhuǎn)換 PWM變換器的基本開關(guān)單元 零電壓轉(zhuǎn)換 PWM變換器的基本開關(guān)單元 L rCrS1SVD1VDLL r C r S 1SVD 1 VDL? 零轉(zhuǎn)換 PWM變換器基本開關(guān)單元 概述 功率電路的開關(guān)過程 軟開關(guān)的特征及分類 準(zhǔn)諧振軟開關(guān)變換器 零電壓開關(guān)準(zhǔn)諧振變換器 零電流開關(guān)準(zhǔn)諧振變換器 PWM軟開關(guān)變換器 零開關(guān) PWM變換器 零轉(zhuǎn)換 PWM變換器 FB PWM軟開關(guān)變換器 零轉(zhuǎn)換 PWM變換器 ? 零轉(zhuǎn)換變換器的優(yōu)點： ? 輔助電路只是在開關(guān)管開關(guān)時工作 ， 其他時候不工作 ， 同時 ， 輔助電路不是串聯(lián)在主功率回路中 ， 而是與主功率回路相并聯(lián) ， 從而減小了輔助電路的損耗 ， 使得電路效率有了進(jìn)一步提高； ? 輔助電路的工作不會增加主開關(guān)管的電壓和電流應(yīng)力 ， 主開關(guān)管的電壓和電流應(yīng)力很小 ，與常規(guī)的 PWM變換器電壓和電流應(yīng)力一樣； 由于輔助諧振電路與主開關(guān)并聯(lián)的 ， 因此輸入電壓和負(fù)載電流對電路的諧振過程的影響很小 ， 電路在很寬的輸入電壓范圍內(nèi)并從零負(fù)載到滿載都能工作在軟開關(guān)狀態(tài) 。 0000uSuS1uCriLrt0t6t5t4t3t2t1t7t8ttttVT SVD SVT S1VDC rL rU iLC R概述 功率電路的開關(guān)過程 軟開關(guān)的特征及分類 準(zhǔn)諧振軟開關(guān)變換器 零電壓開關(guān)準(zhǔn)諧振變換器 零電流開關(guān)準(zhǔn)諧振變換器 PWM軟開關(guān)變換器 零開關(guān) PWM變換器 零轉(zhuǎn)換 PWM變換器 FB PWM軟開關(guān)變換器 零開關(guān) PWM變換器 ? 第 5階段： t5~t6， iLr續(xù)流階段 t5時刻 ， uCr下降到零 ， iLr經(jīng) VDS續(xù)流 ， VTS兩端電壓 uCr被箝在零電壓 ， 在這段期間開通 VTS， VTS將零電壓開通 ， t6時刻反向電流下降到零 ， VTS在零電壓下開通 。 ? 在 ZVS準(zhǔn)諧振變換器諧振電容上串接或在諧振電感上并接一個可控開關(guān) ， 就構(gòu)成了零電壓開關(guān) PWM變換器 。 L rC rVDSVTSUi00t0t0t5t4t3t2t1tUiuCrIoiLrt電感充電階段 ， t4 t0時段： t4~t0階段 ， 直流母線電壓被箝位成零 ， 若這時逆變橋內(nèi)開關(guān)管換相 ， 則也是零電壓開通或關(guān)斷 。 L rC rVDSVTSUi00t0t0t5t4t3t2t1tUiuCrIoiLrt概述 功率電路的開關(guān)過程 軟開關(guān)的特征及分類 準(zhǔn)諧振軟開關(guān)變換器 零電壓開關(guān)準(zhǔn)諧振變換器 零電流開關(guān)準(zhǔn)諧振變換器 PWM軟開關(guān)變換器 零開關(guān) PWM變換器 零轉(zhuǎn)換 PWM變換器 FB PWM軟開關(guān)變換器 ? 諧振直流環(huán)節(jié) 零電壓開關(guān)準(zhǔn)諧振變換器 ? 諧振階段 ， t0~t1時段： t0時刻之前 ， 開關(guān) S處于通態(tài) ， iLrIL， 。 U iC rSVD SL rVDLC RrrCIdtdu LC ?概述 功率電路的開關(guān)過程 軟開關(guān)的特征及分類 準(zhǔn)諧振軟開關(guān)變換器 零電壓開關(guān)準(zhǔn)諧振變換器 零電流開關(guān)準(zhǔn)諧振變換器 PWM軟開關(guān)變換器 零開關(guān) PWM變換器 零轉(zhuǎn)換 PWM變換器 FB PWM軟開關(guān)變換器 U iSVD SL rVDLC R? 工作過程分析 零電壓開關(guān)準(zhǔn)諧振變換器 ? t1~t2時段： t1時刻二極管 VD導(dǎo)通 ， 電感 L通過VD續(xù)流 ， Cr、 Lr、 Ui形成諧振回路 。這部分損耗為： fCU 221概述 功率電路的開關(guān)過程 軟開關(guān)的特征及分類 準(zhǔn)諧振軟開關(guān)變換器 零電壓開關(guān)準(zhǔn)諧振變換器 零電流開關(guān)準(zhǔn)諧振變換器 PWM軟開關(guān)變換器 零開關(guān) PWM變換器 零轉(zhuǎn)換 PWM變換器 FB PWM軟開關(guān)變換器 軟開關(guān)的特征及分類 ? 軟開關(guān)電路： ? 通過在原來的開關(guān)電路中增加很小的電感 、電容等諧振元件 ， 構(gòu)成輔助換流網(wǎng)絡(luò) ， 在開關(guān)過程前后引入諧振過程 ， 使開關(guān)開通前電壓先降為零 ， 或關(guān)斷前電流先降為零 ， 就可以消除開關(guān)過程中電壓 、 電流的重疊 ， 降低它們的變化率 ， 從而大大減小甚至消除開關(guān)損耗和開關(guān)噪聲 ， 稱為軟開關(guān)電路 。 ? 軟開關(guān)技術(shù)的應(yīng)用使電力電子變換器可以具有更高的效率 ， 功率密度和可靠性同時得到提高 ， 并有效的減小電能變換裝置引起的電磁干擾和噪聲等 。 ? 開關(guān)損耗增加 ， 電磁干擾增大 。 功率電路的開關(guān)過程 iu00ptttoniu0ptt0to ff概述 功率電路的開關(guān)過程 軟開關(guān)的特征及分類 準(zhǔn)諧振軟開關(guān)變換器 零電壓開關(guān)準(zhǔn)諧振變換器 零電流開關(guān)準(zhǔn)諧振變換器 PWM軟開關(guān)變換器 零開關(guān) PWM變換器 零轉(zhuǎn)換 PWM變換器 FB PWM軟開關(guān)變換器 功率電路的開關(guān)過程 ? 開通損耗 ：開通過程電流和電壓有一個交疊區(qū) ， 產(chǎn)生損耗 ， 稱為開通損耗 （ Turnon loss） ， 如下圖 (a)所示 。 概述 功率電路的開關(guān)過程 軟開關(guān)的特征及分類 準(zhǔn)諧振軟開關(guān)變換器 零電壓開關(guān)準(zhǔn)諧振變換器 零電流開關(guān)準(zhǔn)諧振變換器 PWM軟開關(guān)變換器 零開關(guān) PWM變換器 零轉(zhuǎn)換 PWM變換器 FB PWM軟開關(guān)變換器 軟開關(guān)的特征及分類 ? 軟開關(guān)分為： – 零電壓開關(guān) – 零電流開關(guān) ? 軟開關(guān)技術(shù)問世以來，經(jīng)歷了不斷的發(fā)展和完善，前后出現(xiàn)了許多種軟開關(guān)電路，新型的軟開關(guān)拓?fù)淙圆粩嗟某霈F(xiàn)。 3 4時段： 3時刻以后 ， Lr向 Cr反向充電 ， uCr繼續(xù)下降 ， 直到 t4時刻 uCr=0。 L rC rVDSVTSUi00t0t0t5t4t3t2t1tUiuCrIoiLrt， 1 2時段： t1時刻 ， 諧振電流 iLr達(dá)到峰值 。 L rC r VDVD SVT SUiLC R0000t0t0t5t4t3t2t1t6uGuCruSiLr IoUitttt2 Ui? 開關(guān)周期分為 4個階段 ， 假定在開關(guān) VTS導(dǎo)通以前 ， 負(fù)載電流經(jīng)二極管 VD續(xù)流 ， 電容 Cr上電壓箝位到零 。 概述 功率電路的開關(guān)過程 軟開關(guān)的特征及分類 準(zhǔn)諧振軟開關(guān)變換器 零電壓開關(guān)準(zhǔn)諧振變換器 零電流開關(guān)準(zhǔn)諧振變換器 PWM軟開關(guān)變換器 零開關(guān) PWM變換器 零轉(zhuǎn)換 PWM變換器 FB PWM軟開關(guān)變換器 零開關(guān) PWM變換器 ? Buck型 ZVSPWM變換器 ? Buck型 ZVSPWM變換器的一個工作周期分為7個階段 ， 設(shè)電路初始狀態(tài)為主開關(guān)管 VTS導(dǎo)通 ， 輔助開關(guān)管 VTS1關(guān)斷 ， 續(xù)流二極管 VD關(guān)斷 ， 輸出電流全部流過主開關(guān)管 VTS和諧振電感 。 概述 功率電路的開關(guān)過程 軟開關(guān)的特征及分類 準(zhǔn)諧振軟開關(guān)變換器 零電壓開關(guān)準(zhǔn)諧振變換器 零電流開關(guān)準(zhǔn)諧振變換器 PWM軟開關(guān)變換器 零開關(guān) PWM變換器 零轉(zhuǎn)換 PWM變換器 FB PWM軟開關(guān)變換器 零轉(zhuǎn)換 PWM變換器 ? 在準(zhǔn)諧振變換器中 ， 諧振電感和諧振電容一直參與能量傳遞 ， 而且它們的電壓和電流應(yīng)力較大 。 LrC rRCVD1VDLVTS1VTSVDSUi概述 功率電路的開關(guān)過程 軟開關(guān)的特征及分類 準(zhǔn)諧振軟開關(guān)變換器 零電壓開關(guān)準(zhǔn)諧振變換器 零電流開關(guān)準(zhǔn)諧振變換器 PWM軟開關(guān)變換器 零開關(guān) PWM變換器 零轉(zhuǎn)換 PWM變換器 FB PWM軟開關(guān)變換器 零轉(zhuǎn)換 PWM變換器 ? 一個開關(guān)周期內(nèi)存在 8個不同的工作階段 ， 其主要工作波形如下圖所示 。 uVT suCr00000iVTsiLruVDiVDiVDUoIit0t10t9t8t7t6t5t4t3t2t1tttttttuVT s1IiL rCrRCVD 1LVT S1VT SVD SU i概述 功率電路的開關(guān)過程 軟開關(guān)的特征及分類 準(zhǔn)諧振軟開關(guān)變換器 零電壓開關(guān)準(zhǔn)諧振變換器 零電流開關(guān)準(zhǔn)諧振變換器 PWM軟開關(guān)變換器 零開關(guān) PWM變換器 零轉(zhuǎn)換 PWM變換器 FB PWM軟開關(guān)變換器 零轉(zhuǎn)換 PWM變換器 ? 第 6階段： t5~t6： t5時刻 ， iLr下降到零 ， iVTs上升到 Ii， 隨后 VTS為輸入電流提供續(xù)流回路 。 FB PWM軟開關(guān)變換器 ? FB PWM軟開關(guān)變換器的工作原理 ? 在一般的全橋式 DC/DC變換器中 ， VT1和 VT4的控制信號是同相位的 ， VT2和 VT3的控制信號是同相位的 ， 在 FB PWM軟開關(guān)變換器中VT VT2分別超前 VT VT3一個相位角 ?，所以 VT VT2構(gòu)成的橋臂稱超前橋臂 ， VTVT3構(gòu)成的橋臂稱滯后橋臂 。 *U iVT 1 VD1VD 4VD 3VD 2VT 2 VT 4VT 3BATC 2 C4C 3C 1L r**+VD6