軟開(kāi)關(guān)技術(shù)課件

1、軟開(kāi)關(guān)技術(shù)1第7章 軟開(kāi)關(guān)技術(shù) 軟開(kāi)關(guān)技術(shù)2第第7章章 軟開(kāi)關(guān)技術(shù)軟開(kāi)關(guān)技術(shù) 引言引言變流裝置變流裝置的的發(fā)展趨勢(shì)發(fā)展趨勢(shì) -高頻化高頻化小型化小型化 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn): :濾波器、變壓器體積和重量減小濾波器、變壓器體積和重量減小 L=XL=XL L/,C=G/,C=GC C/,m /,m U/(N)U/(N) 問(wèn)題問(wèn)題: :開(kāi)關(guān)損耗、電磁干擾增大。開(kāi)關(guān)損耗、電磁干擾增大。l解決解決 -軟開(kāi)關(guān)技術(shù)軟開(kāi)關(guān)技術(shù): : 降低開(kāi)關(guān)損耗和開(kāi)關(guān)噪聲。降低開(kāi)關(guān)損耗和開(kāi)關(guān)噪聲。 進(jìn)一步提高開(kāi)關(guān)頻率。進(jìn)一步提高開(kāi)關(guān)頻率。 軟開(kāi)關(guān)技術(shù)37.1.1 硬開(kāi)關(guān)和軟開(kāi)關(guān)硬開(kāi)關(guān)：硬開(kāi)關(guān)：開(kāi)關(guān)過(guò)程中電壓和電流均不為零，出現(xiàn)了重疊開(kāi)關(guān)

2、過(guò)程中電壓和電流均不為零，出現(xiàn)了重疊-功率損耗功率損耗電壓、電流變化很快，波形有過(guò)沖，導(dǎo)致開(kāi)關(guān)噪聲。電壓、電流變化很快，波形有過(guò)沖，導(dǎo)致開(kāi)關(guān)噪聲。功耗與噪聲隨著開(kāi)關(guān)頻率的提高而增大功耗與噪聲隨著開(kāi)關(guān)頻率的提高而增大 t0a）硬開(kāi)關(guān)的開(kāi)通過(guò)程b）硬開(kāi)關(guān)的關(guān)斷過(guò)程圖圖71 硬開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)過(guò)程硬開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)過(guò)程uiP0uituuiiP00軟開(kāi)關(guān)技術(shù)47.1.1 硬開(kāi)關(guān)和軟開(kāi)關(guān)l軟開(kāi)關(guān)：軟開(kāi)關(guān)： 在原電路中增加了小電感、電容等諧振元件，在開(kāi)在原電路中增加了小電感、電容等諧振元件，在開(kāi)關(guān)過(guò)程前后引入諧振關(guān)過(guò)程前后引入諧振 -消除電壓、電流的重疊。消除電壓、電流的重疊。 降低開(kāi)關(guān)損耗和開(kāi)關(guān)噪聲。降低開(kāi)關(guān)損耗和

3、開(kāi)關(guān)噪聲。理想開(kāi)關(guān)過(guò)程理想開(kāi)關(guān)過(guò)程: : 0 0壓導(dǎo)通壓導(dǎo)通0 0流關(guān)斷流關(guān)斷 -開(kāi)通和關(guān)斷開(kāi)通和關(guān)斷0 0損耗損耗0 0噪聲噪聲軟開(kāi)關(guān)技術(shù)57.1.2 零電壓開(kāi)關(guān)和零電流開(kāi)關(guān)理想開(kāi)關(guān)過(guò)程理想開(kāi)關(guān)過(guò)程: 0壓導(dǎo)通壓導(dǎo)通0流關(guān)斷流關(guān)斷 -開(kāi)通和關(guān)斷開(kāi)通和關(guān)斷0損耗損耗0噪聲噪聲 但電路復(fù)雜但電路復(fù)雜.常用開(kāi)關(guān)過(guò)程常用開(kāi)關(guān)過(guò)程: 0壓開(kāi)關(guān)壓開(kāi)關(guān) -導(dǎo)通：導(dǎo)通：0損耗損耗0噪聲；噪聲； 關(guān)斷：小損耗小噪聲關(guān)斷：小損耗小噪聲 0壓開(kāi)關(guān)壓開(kāi)關(guān)常用電路常用電路 開(kāi)關(guān)開(kāi)關(guān)并并C； 反并反并D ； 配合外部配合外部L等電路等電路 0壓關(guān)斷壓關(guān)斷: 0壓導(dǎo)通壓導(dǎo)通: 降降du/dt LC等電路先導(dǎo)通等電路先導(dǎo)通

4、D 軟開(kāi)關(guān)技術(shù)67.2 軟開(kāi)關(guān)電路的分類(lèi)l根據(jù)電壓電流特征分根據(jù)電壓電流特征分 -零壓和零流電路。零壓和零流電路。l根據(jù)技術(shù)及發(fā)展分成根據(jù)技術(shù)及發(fā)展分成 -準(zhǔn)諧振、零開(kāi)關(guān)準(zhǔn)諧振、零開(kāi)關(guān)PWM和零轉(zhuǎn)換和零轉(zhuǎn)換PWM電路。電路。l每一種軟開(kāi)關(guān)電路都可以用于降壓型、升壓型每一種軟開(kāi)關(guān)電路都可以用于降壓型、升壓型等不同電路，可以從基本開(kāi)關(guān)單元導(dǎo)出具體電等不同電路，可以從基本開(kāi)關(guān)單元導(dǎo)出具體電路。路。軟開(kāi)關(guān)技術(shù)77.3 典型的軟開(kāi)關(guān)電路軟開(kāi)關(guān)技術(shù)87.3.1 零電壓開(kāi)關(guān)準(zhǔn)諧振電路1）電路結(jié)構(gòu)電路結(jié)構(gòu)例降壓型斬波器的例降壓型斬波器的零電壓開(kāi)關(guān)準(zhǔn)諧振電路零電壓開(kāi)關(guān)準(zhǔn)諧振電路。設(shè)設(shè)L、C很大很大，可等效為，可

5、等效為電流源和電壓源，忽略電流源和電壓源，忽略電路中的損耗。電路中的損耗。圖7-7 零電壓開(kāi)關(guān)準(zhǔn)諧振電路原理圖軟開(kāi)關(guān)技術(shù)9vS S作作0 0壓關(guān)斷壓關(guān)斷(S(S通時(shí)通時(shí)CrCr為為0 0壓壓);); i iL L轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)CrCr2.S2.S斷后斷后, i, iL L充電充電Cr (Cr (左正左正) ) 至至UcrUi+eUcrUi+eLrLr VDVD通續(xù)流通續(xù)流i iL L 3.VD3.VD通通, Cr, Cr與與LrLr諧振諧振, , Cr Cr先先后后反壓反壓 導(dǎo)通導(dǎo)通VDsVDsS S為為0 0壓待通壓待通. . VDsVDs續(xù)流續(xù)流i iLrLr維持導(dǎo)通維持導(dǎo)通 由波形由波形:Cr:C

6、r電壓峰值電壓峰值2Ui2Ui 準(zhǔn)諧振準(zhǔn)諧振(不完整諧振不完整諧振) ) 電壓高電壓高, , 無(wú)功損耗較大無(wú)功損耗較大. .2）工作原理工作原理圖7-8零電壓開(kāi)關(guān)準(zhǔn)諧振電路的理想波形+ - - +軟開(kāi)關(guān)技術(shù)107.3.3 移相全橋移相全橋0壓開(kāi)關(guān)壓開(kāi)關(guān)PWM電路電路l目前應(yīng)用最廣泛的軟開(kāi)關(guān)電路之一目前應(yīng)用最廣泛的軟開(kāi)關(guān)電路之一l特點(diǎn)特點(diǎn): :電路簡(jiǎn)單。電路簡(jiǎn)單。 僅增一諧振電感，使四個(gè)開(kāi)關(guān)均僅增一諧振電感，使四個(gè)開(kāi)關(guān)均0 0壓開(kāi)通。壓開(kāi)通。軟開(kāi)關(guān)技術(shù)117.3.3 移相全橋0壓開(kāi)關(guān)PWM電路v控制方式控制方式: 縱向差縱向差180,橫向差橫向差=0180 S:14-24-23-13-14.v工

7、作過(guò)程工作過(guò)程: (1)原原S1,S4通通,iLr左至右左至右;C2上正上正(2)S1作作0壓關(guān)斷壓關(guān)斷, C2放電放電C1充電續(xù)流充電續(xù)流iLr, A點(diǎn)電位降點(diǎn)電位降0,負(fù)負(fù);(3)D2導(dǎo)通續(xù)流導(dǎo)通續(xù)流iLr- S2為為0壓導(dǎo)通壓導(dǎo)通(4) 稍后稍后 ()(5)S4作作0壓關(guān)斷壓關(guān)斷 C4充電充電C3放電續(xù)流放電續(xù)流iLr, B點(diǎn)電位升至點(diǎn)電位升至Ui,(6)D3導(dǎo)通續(xù)流導(dǎo)通續(xù)流iLr , S3為為0壓導(dǎo)通壓導(dǎo)通 S 1,4 S2,3+-+-+-+-軟開(kāi)關(guān)技術(shù)127.3.4 升壓斬波器的零電壓轉(zhuǎn)換軟開(kāi)關(guān)電路升壓斬波器的零電壓轉(zhuǎn)換軟開(kāi)關(guān)電路工作原理：工作原理： S S零壓關(guān)斷零壓關(guān)斷, Cr,

8、 Cr升壓到升壓到Uo, VDUo, VD導(dǎo)通續(xù)流導(dǎo)通續(xù)流 S S導(dǎo)通前導(dǎo)通前0 0壓轉(zhuǎn)換壓轉(zhuǎn)換: : (1) (1)輔助輔助S S1 1先先硬導(dǎo)通硬導(dǎo)通。 i iLrLr因因LrLr上升不快上升不快,S1,S1功耗不大功耗不大 L L和和Cr(C)Cr(C)充電充電LrLr至至i iLrLr i iL L ,VD,VD關(guān)斷關(guān)斷 (3) Lr,Cr(3) Lr,Cr諧振諧振, ,至至CrCr電壓降電壓降0-,VDs0-,VDs導(dǎo)通導(dǎo)通0 0壓轉(zhuǎn)換壓轉(zhuǎn)換 (4)(4) S S為為0 0壓導(dǎo)通壓導(dǎo)通, , (5)S1(5)S1硬關(guān)斷硬關(guān)斷, ,由由VD1VD1續(xù)流續(xù)流, , i iLrLr在在Uo

9、Uo作用下很快降作用下很快降0 0l普通升壓斬波器普通升壓斬波器S S開(kāi)關(guān)時(shí)開(kāi)關(guān)時(shí), ,有有UoiUoiL L高壓大電流變化高壓大電流變化, ,開(kāi)關(guān)損耗大開(kāi)關(guān)損耗大l加加0 0壓轉(zhuǎn)換軟開(kāi)關(guān)電路如圖壓轉(zhuǎn)換軟開(kāi)關(guān)電路如圖l 降低損耗提高效率降低損耗提高效率。+-已在功率因數(shù)校正電路應(yīng)用已在功率因數(shù)校正電路應(yīng)用軟開(kāi)關(guān)技術(shù)13作業(yè)作業(yè)10X10X10101 1 簡(jiǎn)述變流裝置高頻化優(yōu)點(diǎn)、問(wèn)題、解決方法。簡(jiǎn)述變流裝置高頻化優(yōu)點(diǎn)、問(wèn)題、解決方法。10102 2 簡(jiǎn)述理想軟開(kāi)關(guān)過(guò)程與特點(diǎn)。簡(jiǎn)述理想軟開(kāi)關(guān)過(guò)程與特點(diǎn)。10103 3 簡(jiǎn)述常用軟開(kāi)關(guān)過(guò)程與特點(diǎn)。簡(jiǎn)述常用軟開(kāi)關(guān)過(guò)程與特點(diǎn)。10104 4 簡(jiǎn)述實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)述實(shí)現(xiàn)0 0壓開(kāi)關(guān)基本電路。壓開(kāi)關(guān)基本電路。* *10105 5 移相逆變?nèi)珮蛞葡嗄孀內(nèi)珮? 0壓軟開(kāi)關(guān)電路中壓