【正文】 t4時(shí)刻， VTS1關(guān)斷， VD1導(dǎo)通，Cr、 Lr通過 VD1構(gòu)成回路繼續(xù)諧振， iLr繼續(xù)下降， uCr繼續(xù)增大，t5時(shí)刻， iLr下降到零， iVD上升到 Ii，uCr上升到最大值（ Uo）。 ? （ 2） t1 ~ t3階段，諧振階段（ 2），電流路徑示意圖如圖 523(b)所示。 t0以前 ， 主開關(guān) VTS通態(tài) 、輔助開關(guān) VTS1斷態(tài) ， 二極管VD 斷態(tài) ， uCr=Uo 。 ? 理論上說，只要在基本的 DC/DC變換器的開關(guān)上并聯(lián)可控的串聯(lián)諧振環(huán)節(jié)就能得到相應(yīng)的零電流轉(zhuǎn)換 PWM變換器。 t6時(shí)刻， VTS在諧振電容的作用下軟關(guān)斷（廣義），隨后諧振電容兩端電壓 uCr即VTS兩端電壓線性上升， t7時(shí)刻， uCr上升至 Uo，隨后 VD導(dǎo)通。 ? 一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)存在 8個(gè)不同的工作階段 ， 其主要工作波形如圖 519(b)所示 ， 各階段工作過程分析如下： （ e）諧振電感放電階段（ 2） 學(xué)習(xí)指導(dǎo) 概述 準(zhǔn)諧振軟開關(guān)變換器 PWM軟開關(guān)變換器 PWM變換器 PWM變換器 ZVSPWM全橋變換器 零轉(zhuǎn)換 PWM變換器 ? （ 6） t5~t6階段，儲(chǔ)能電感充電階段，電流路徑示意圖如圖 521(f)所示。 t3時(shí)刻， VTS1關(guān)斷， VD1導(dǎo)通， iLr和 VDS中的電流開始下降， t4時(shí)刻， VDS中的電流下降到零，第 4階段結(jié)束。 t1時(shí)刻 ， iLr達(dá)到 Ii， VD中的電流下降到零 ， VD關(guān)斷 ，Lr、 Cr開始諧振 ， Cr中的能量開始向 Lr轉(zhuǎn)移 ， iLr繼續(xù)增大 ， uCr開始下降 ， t2時(shí)刻 ， iLr達(dá)到峰值 ， uCr下降到零 。 學(xué)習(xí)指導(dǎo) 概述 準(zhǔn)諧振軟開關(guān)變換器 PWM軟開關(guān)變換器 PWM變換器 PWM變換器 ZVSPWM全橋變換器 零轉(zhuǎn)換 PWM變換器 ? （ 1） t0 ~ t1階段 ， 諧振電感充電階段 ，電流路徑示意圖如圖 521(a)所示 。 零轉(zhuǎn)換 PWM變換器 1） 零電壓轉(zhuǎn)換 PWM變換器 ? 零電壓轉(zhuǎn)換 (ZVT)PWM變換器，它利用諧振網(wǎng)絡(luò)并聯(lián)在開關(guān)上，使得電路中的有源開關(guān) (開關(guān)管 )和無源開關(guān) (二極管 )二者都實(shí)現(xiàn)零電壓開關(guān)，而且不增加器件的電壓、電流耐量。 ? 零轉(zhuǎn)換 PWM變換器 (Zero Transition PWM Converter) 它可分為零電壓轉(zhuǎn)換 PWM變換器 (Zero Voltage Transition PWM Converter, ZVT PWM Converter)和零電流開關(guān) PWM變換器 (Zero Current Transition PWM Converter, ZCT PWM Converter) 。 （ g）續(xù)流階段 學(xué)習(xí)指導(dǎo) 概述 準(zhǔn)諧振軟開關(guān)變換器 PWM軟開關(guān)變換器 PWM變換器 PWM變換器 ZVSPWM全橋變換器 零轉(zhuǎn)換 PWM變換器 ? 前面討論了諧振變換器 、 準(zhǔn)諧振變換器 ， 在這些電路中 ， 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 。在這一階段關(guān)斷 VTS，則 VTS零電流關(guān)斷 ? 6） t7 ~ t8階段，電容線性放電階段，電流路徑示意圖如圖 518(f)所示。 ? 4） t4 ~ t5階段，電容諧振放電階段（ 1），電流路徑示意圖如圖 518(d)所示。設(shè)電路初始狀態(tài)為主開關(guān)管 VTS關(guān)斷，輔助開關(guān)管 VTS1關(guān)斷，續(xù)流二極管 VD導(dǎo)通，輸出電流 Io全部續(xù)流二極管 VD續(xù)流，諧振電感電流iLr=0，諧振電容電壓 uCr=0，工作過程分析如下： 00uG 1uGuC riL r00t0t1 0t9t8t7t6t5t4t3t2t1ttttIoUi 零開關(guān) PWM變換器 ? 1） t0 ~ t1階段，諧振電感充電階段，電流路徑示意圖如圖 518(a)所示。該階段完成能量從輸入到輸出的傳遞任務(wù)，直到 t8時(shí)刻 VTS關(guān)斷，進(jìn)入下一個(gè)工作周期。 t5時(shí)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零電壓開通 ， t6時(shí)刻反向電流下降到零 。 t2時(shí)刻 ， iLr下降到零 ， uCr達(dá)到峰值 ， 隨后 iLr維持零電流 ， uCr維持峰值電壓 ，直到 t3時(shí)刻 VTS1導(dǎo)通 。 學(xué)習(xí)指導(dǎo) 概述 準(zhǔn)諧振軟開關(guān)變換器 PWM軟開關(guān)變換器 PWM變換器 PWM變換器 ZVSPWM全橋變換器 圖 515 ZVSPWM Buck變換器拓?fù)浼爸饕ぷ鞑ㄐ? 圖 513 零開關(guān) PWM變換器 零開關(guān) PWM變換器 ? ZVSPWM Buck變換器的一個(gè)工作周期分為 5個(gè)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 ，工作過程如下： V TSV DSV TS 1V DCrLrUiLC R（ a）諧振電容充電階段 ? （ 1） t0~t1階段 ， 諧振電容充電階段 ，電流路徑示意圖如圖 516(a)所示 。 控制諧振時(shí)刻的方法就是 ， 要么在適當(dāng)時(shí)刻先短接諧振電感 ， 在需要諧振的時(shí)刻再斷開；要么在適當(dāng)時(shí)刻先斷開諧振電容 ，在需要諧振的時(shí)刻再接通 。 學(xué)習(xí)指導(dǎo) 概述 準(zhǔn)諧振軟開關(guān)變換器 PWM軟開關(guān)變換器 PWM變換器 PWM變換器 ZVSPWM全橋變換器 零開關(guān) PWM變換器 ? 若在 VTS關(guān)斷之前用開關(guān) S1將 Lr短接 ， 如圖 513(a)所示 ， 使 Lr中的電流經(jīng) S1續(xù)流保持不變 ， VTS關(guān)斷時(shí) ， Cr兩端電壓很快充電至 Ui， 隨后保持不變 ， 如圖 513(b)所示的 t1~t2期間 。 主要分為零開關(guān) PWM變換器 、 零轉(zhuǎn)換 PWM變換器和移相控制軟開關(guān) PWM全橋變換器 。 學(xué)習(xí)指導(dǎo) 概述 準(zhǔn)諧振軟開關(guān)變換器 PWM軟開關(guān)變換器 PWM變換器 PWM變換器 ZVSPWM全橋變換器 PWM軟開關(guān)變換器 ? 準(zhǔn)諧振軟開關(guān) DC/DC變換器與常規(guī)的 PWM硬開關(guān)變換器相比 ， 由于開關(guān)器件在零電壓或零電流條件下完成開通與關(guān)斷過程 ， 電路的開關(guān)損耗大大降低；電磁干擾 (EMI)大大減小；變換電路可以以更高的開關(guān)頻率工作；相應(yīng)變換器的功率密度可以大大提高等 。 ? t6時(shí)刻 ， uCr放電完 ， uCr = 0， 輸出電流經(jīng)二極管 VD續(xù)流 ， 直到 t0時(shí)刻VTS再次導(dǎo)通 ， 進(jìn)入下一工作周期 。 學(xué)習(xí)指導(dǎo) 概述 準(zhǔn)諧振軟開關(guān)變換器 PWM軟開關(guān)變換器 PWM變換器 PWM變換器 ZVSPWM全橋變換器 零電流開關(guān)準(zhǔn)諧振變換器 ? （ 3） t4 ~ t6階段 ， 電容放電階段 ，電流路徑示意圖如圖 512(c)所示 。 LrCrV DV DSV TSUiLC RuSuC rIo（ a）電路拓?fù)? （ b）主要工作波形 圖 511零電流開關(guān)準(zhǔn)諧振 Buck變換器電路拓?fù)浼捌涔ぷ鞑ㄐ? 學(xué)習(xí)指導(dǎo) 概述 準(zhǔn)諧振軟開關(guān)變換器 PWM軟開關(guān)變換器 PWM變換器 PWM變換器 ZVSPWM全橋變換器 零電流開關(guān)準(zhǔn)諧振變換器 ? （ 1） t0 ~ t1階段 ， 電感充電階段 ，電流路徑示意圖如圖 512(a)所示 。 t4 ~ t0階段 ， 直流母線電壓被箝位成零 ， 若這時(shí)逆變橋內(nèi)開關(guān)管換相 ， 則也是零電壓開通或關(guān)斷 。 ? t0之前 ， VTS導(dǎo)通 ， iLr經(jīng) VTS續(xù)流 ，iLrIo， t0時(shí)刻 ， 開關(guān)管 VTS關(guān)斷 ， Lr和 Cr發(fā)生諧振 ， iLr對(duì) Cr充電 ， Cr上的電壓上升 。 也就是說 ， VTS的關(guān)斷時(shí)間固定 ， 可以通過調(diào)節(jié) VTS的導(dǎo)通時(shí)間來調(diào)節(jié)占空比 ， 從而達(dá)到調(diào)節(jié)輸出電壓的目的 。 這段時(shí)間電感電流 iLr線性下降 ， iS線性增大 ? t5時(shí)刻 ， iLr下降到等于 Ii， 接著 iLrIi， VTS導(dǎo)通給 Ii提供續(xù)流通路 ， t6時(shí)刻 ，iLr下降到零 ， iS達(dá)到 Ii。 ? t1時(shí)刻，二極管 VD導(dǎo)通，一部分 Ii流入 Uo，一部分 Ii給電容充電， t2時(shí)刻，iLr達(dá)到 Ii，這時(shí)電容電壓達(dá)到峰值；隨后諧振電容開始放電，當(dāng)電容電壓uCr降到 Uo， iLr達(dá)到峰值，隨后 iLr開始減小，直到 uCr降到零，諧振過程結(jié)束，這時(shí) VDS導(dǎo)通流過反向電流。 ? 圖 55（ b） 給出零電壓準(zhǔn)諧振buck型電流變換器的典型的工作波形 。 學(xué)習(xí)指導(dǎo) 概述 準(zhǔn)諧振軟開關(guān)變換器 PWM軟開關(guān)變換器 PWM變換器 PWM變換器 ZVSPWM全橋變換器 圖 57 零電壓準(zhǔn)諧振電路的基本開關(guān)單元： 關(guān)斷區(qū)間內(nèi)諧振，導(dǎo)通區(qū)間時(shí)間可調(diào) LLrV DSCr 1( a )( b )( c )LLrV DSCr 1LLrV DSCr 1V D 1V D 1i orU IZ ?電力電子技術(shù) 準(zhǔn)諧振軟開關(guān)變換器 ? 零電壓開關(guān)多諧振變換器 （ Zero Voltage Switching Multi Resonant Converter， ZVS MRC） ， 對(duì)應(yīng)的基本開關(guān)單元如圖 58所示 。 如果 Lr變小或 Cr變大 ，諧振電感電流的最大值不變 ， 而諧振電容電壓兩端電壓最大值減小 。 學(xué)習(xí)指導(dǎo) 概述 準(zhǔn)諧振軟開關(guān)變換器 PWM軟開關(guān)變換器 PWM變換器 PWM變換器 ZVSPWM全橋變換器 諧振電路的構(gòu)成與特性 ? 由式 5 式 511可知 ， 諧振電容并聯(lián)電流源的串聯(lián)諧振電路 ， 僅在諧振電感電流中增加了一個(gè)直流分量 Io，如圖 54（ b） 所示 。 iLr和 uCr分別按正弦和余弦規(guī)律變化 ， 如圖 53(b)所示 。 ? 1） 串聯(lián)諧振電路 ? （ 1）基本的串聯(lián)諧振電路 基本的串聯(lián)諧振電路如圖 53（a）所示， Lr是諧振電感， Cr是諧振電容， Ui是輸入直流電源。通常， 一種軟開關(guān)電路要么屬于零電壓電路，要么屬于零電流電路。 ? 與開關(guān)相串聯(lián)的電感能使開關(guān)開通后電流上升延緩 ， 降低了開通損耗 ， 但斷態(tài)時(shí)功率管的電壓應(yīng)力增大；與開關(guān)并聯(lián)的電容能使開關(guān)關(guān)斷后電壓上升延緩 ， 從而降低關(guān)斷損耗 ， 但通態(tài)時(shí)功率管的電流應(yīng)力增大 。同時(shí)，開關(guān)管工作在硬開關(guān)時(shí)還會(huì)產(chǎn)生較高的 di/dt和 dv/dt，從而產(chǎn)生較大的電磁干擾。 ? 假設(shè)導(dǎo)通后流入功率管電流為 IC，關(guān)斷后功率管承受的電壓為 UC，導(dǎo)通時(shí)的管壓降忽略不計(jì)，則由圖 51分析，不難求得導(dǎo)通和關(guān)斷過程功率管的電流、電壓瞬時(shí)值 i、 u。 ? 在這段時(shí)間里 ， 電流和電壓有一個(gè)交疊區(qū) ， 產(chǎn)生損耗 ， 通常稱之為開通損耗 （ Turnon loss）， 如圖 51(a)所示 。 開關(guān)器件在零電壓或零電流條件下完成導(dǎo)通與關(guān)斷的過程 ， 將使器件的開關(guān)損耗在理論上為零 。 學(xué)習(xí)指導(dǎo) 概述 準(zhǔn)諧振軟開關(guān)變換器 PWM軟開關(guān)變換器 PWM變換器 PWM變換器