第8章軟開關(guān)技術(shù)0

1、電力電子技術(shù) Tuesday, July 05, 2022譚超課程名稱：課程名稱：電力電子技術(shù)電力電子技術(shù)(Power Electronics) 學(xué)學(xué) 分：分： 4總總 學(xué)學(xué) 時：時： 64適用專業(yè)：電氣工程及其自動化、自動化適用專業(yè)：電氣工程及其自動化、自動化 先修課程：先修課程：電機(jī)與拖動、電子技術(shù)基礎(chǔ)、電路原理等電機(jī)與拖動、電子技術(shù)基礎(chǔ)、電路原理等第第8章章 軟開關(guān)技術(shù)軟開關(guān)技術(shù) 第第8章章 軟開關(guān)技術(shù)軟開關(guān)技術(shù) 引言引言 現(xiàn)代電力電子裝置的現(xiàn)代電力電子裝置的發(fā)展趨勢發(fā)展趨勢小型化、輕量化、對效率和電磁兼容性也有更高小型化、輕量化、對效率和電磁兼容性也有更高的要求。的要求。 電力電子裝置

2、高頻化電力電子裝置高頻化濾波器、變壓器體積和重量減小，電力電子裝置濾波器、變壓器體積和重量減小，電力電子裝置小型化、輕量化。小型化、輕量化。開關(guān)損耗增加，電磁干擾增大。開關(guān)損耗增加，電磁干擾增大。 軟開關(guān)技術(shù)軟開關(guān)技術(shù)降低開關(guān)損耗和開關(guān)噪聲。降低開關(guān)損耗和開關(guān)噪聲。進(jìn)一步提高開關(guān)頻率。進(jìn)一步提高開關(guān)頻率。 8.1 軟開關(guān)的基本概念軟開關(guān)的基本概念 8.1.1 硬開關(guān)和軟開關(guān)硬開關(guān)：硬開關(guān)： 開關(guān)過程中電壓和電流均不為零，出現(xiàn)了重疊。開關(guān)過程中電壓和電流均不為零，出現(xiàn)了重疊。 電壓、電流變化很快，波形出現(xiàn)明顯得過沖，導(dǎo)致開電壓、電流變化很快，波形出現(xiàn)明顯得過沖，導(dǎo)致開關(guān)噪聲。關(guān)噪聲。t0a）硬開

3、關(guān)的開通過程b）硬開關(guān)的關(guān)斷過程圖81 硬開關(guān)的開關(guān)過程uiP0uituuiiP00開關(guān)過程開關(guān)過程8.1.1 硬開關(guān)和軟開關(guān)硬開關(guān)和軟開關(guān)軟開關(guān)：軟開關(guān)： 在原電路中增加了小電感、電容等諧振元件，在開關(guān)在原電路中增加了小電感、電容等諧振元件，在開關(guān)過程前后引入諧振，消除電壓、電流的重疊。過程前后引入諧振，消除電壓、電流的重疊。 降低開關(guān)損耗和開關(guān)噪聲。降低開關(guān)損耗和開關(guān)噪聲。uiP0uitt0uiP0uitt0a）軟開關(guān)的開通過程b）軟開關(guān)的關(guān)斷過程圖82 軟開關(guān)的開關(guān)過程8.1.2 零電壓開關(guān)和零電流開關(guān)零電壓開關(guān)和零電流開關(guān)n零電壓開通零電壓開通n開關(guān)開關(guān)開通開通前其兩端前其兩端電壓電壓

4、為零為零開通時不會產(chǎn)生損耗和噪聲。開通時不會產(chǎn)生損耗和噪聲。n零電流關(guān)斷零電流關(guān)斷n開關(guān)開關(guān)關(guān)斷關(guān)斷前其前其電流電流為零為零關(guān)斷時不會產(chǎn)生損耗和噪聲。關(guān)斷時不會產(chǎn)生損耗和噪聲。n零電壓關(guān)斷零電壓關(guān)斷n與開關(guān)與開關(guān)并聯(lián)并聯(lián)的的電容電容能延緩開關(guān)關(guān)斷后電壓上升的速率，從而降低關(guān)斷損耗能延緩開關(guān)關(guān)斷后電壓上升的速率，從而降低關(guān)斷損耗n零電流開通零電流開通n與開關(guān)與開關(guān)串聯(lián)串聯(lián)的的電感電感能延緩開關(guān)開通后電流上升的速率，降低了開通損耗。能延緩開關(guān)開通后電流上升的速率，降低了開通損耗。當(dāng)不指出是開通或是關(guān)斷，僅稱當(dāng)不指出是開通或是關(guān)斷，僅稱零電壓開關(guān)零電壓開關(guān)和和零電流開關(guān)零電流開關(guān)?？侩娐分械闹C振來實(shí)

5、現(xiàn)?？侩娐分械闹C振來實(shí)現(xiàn)。8.2 軟開關(guān)電路的分類軟開關(guān)電路的分類根據(jù)開關(guān)元件開通和關(guān)斷時電壓電流狀態(tài)，分為根據(jù)開關(guān)元件開通和關(guān)斷時電壓電流狀態(tài)，分為零電壓電路零電壓電路和和零電流電路零電流電路兩大類。兩大類。根據(jù)軟開關(guān)技術(shù)發(fā)展的歷程可以將軟開關(guān)電路分成根據(jù)軟開關(guān)技術(shù)發(fā)展的歷程可以將軟開關(guān)電路分成準(zhǔn)諧振電路準(zhǔn)諧振電路、零開關(guān)零開關(guān)PWM電路電路和和零轉(zhuǎn)換零轉(zhuǎn)換PWM電路電路。每一種軟開關(guān)電路都可以用于降壓型、升壓型等不每一種軟開關(guān)電路都可以用于降壓型、升壓型等不同電路，可以從同電路，可以從基本開關(guān)單元基本開關(guān)單元導(dǎo)出具體電路導(dǎo)出具體電路。8.2 軟開關(guān)電路的分類軟開關(guān)電路的分類圖83基本開關(guān)單

6、元的概念a）基本開關(guān)單元b）降壓斬波器中的基本開關(guān)單元c）升壓斬波器中的基本開關(guān)單元d）升降壓斬波器中的基本開關(guān)單元8.2 軟開關(guān)電路的分類軟開關(guān)電路的分類 1）準(zhǔn)諧振電路）準(zhǔn)諧振電路n準(zhǔn)諧振電路準(zhǔn)諧振電路準(zhǔn)諧振電路中電壓或電流的波形為正弦半波，因此準(zhǔn)諧振電路中電壓或電流的波形為正弦半波，因此稱之為準(zhǔn)諧振。是最早出現(xiàn)的軟開關(guān)電路。稱之為準(zhǔn)諧振。是最早出現(xiàn)的軟開關(guān)電路。n 特點(diǎn)特點(diǎn)：諧振電壓峰值很高，要求器件耐壓必須提高；諧振電壓峰值很高，要求器件耐壓必須提高；諧振電流有效值很大，電路中存在大量無功功率的交換，電諧振電流有效值很大，電路中存在大量無功功率的交換，電路導(dǎo)通損耗加大；路導(dǎo)通損耗加大；

7、諧振周期隨輸入電壓、負(fù)載變化而改變，因此電路只能采用諧振周期隨輸入電壓、負(fù)載變化而改變，因此電路只能采用脈沖頻率調(diào)制脈沖頻率調(diào)制（Pulse Frequency ModulationPFM）方式方式來控制。來控制。三類軟開關(guān)電路三類軟開關(guān)電路8.2 軟開關(guān)電路的分類軟開關(guān)電路的分類準(zhǔn)諧振電路可分為：用于逆變器的諧振直流環(huán)節(jié)電路用于逆變器的諧振直流環(huán)節(jié)電路(Resonant DC Link）。）。圖圖8 84 4 準(zhǔn)諧振電路的基本開關(guān)單準(zhǔn)諧振電路的基本開關(guān)單元元c)c)零電壓開關(guān)多諧振電路的基本開關(guān)單元零電壓開關(guān)多諧振電路的基本開關(guān)單元 零電壓開關(guān)多諧振電路零電壓開關(guān)多諧振電路 (Zero-Vo

8、ltage-Switching Multi-ResonantConverterZVS MRC）b)b)零電流開關(guān)準(zhǔn)諧振電路的基本開關(guān)單元零電流開關(guān)準(zhǔn)諧振電路的基本開關(guān)單元 零電流開關(guān)準(zhǔn)諧振電路零電流開關(guān)準(zhǔn)諧振電路 (Zero-Current-Switching Quasi-Resonant ConverterZCS QRC） a)a)零電壓開關(guān)準(zhǔn)諧振電路的基本開關(guān)單零電壓開關(guān)準(zhǔn)諧振電路的基本開關(guān)單元元 零電壓開關(guān)準(zhǔn)諧振電路零電壓開關(guān)準(zhǔn)諧振電路 (Zero-Voltage-Switching Quasi-Resonant ConverterZVS QRC）8.2 軟開關(guān)電路的分類軟開關(guān)電路的分類

9、 2）零開關(guān)零開關(guān)PWM電路電路 引入了輔助開關(guān)來控制諧振的開始時刻，使諧引入了輔助開關(guān)來控制諧振的開始時刻，使諧振僅發(fā)生于開關(guān)過程前后。振僅發(fā)生于開關(guān)過程前后。零開關(guān)零開關(guān)PWMPWM電路可以分為：電路可以分為： 特點(diǎn)：特點(diǎn)：電路在很寬的輸入電壓范圍內(nèi)和從零負(fù)電路在很寬的輸入電壓范圍內(nèi)和從零負(fù)載到滿載都能工作在軟開關(guān)狀態(tài)。載到滿載都能工作在軟開關(guān)狀態(tài)。電路中無功功率的交換被削減到最小，電路中無功功率的交換被削減到最小，這使得電路效率有了進(jìn)一步提高。這使得電路效率有了進(jìn)一步提高。b)零電流開關(guān)零電流開關(guān)PWM電路電路的基本開關(guān)單元的基本開關(guān)單元圖圖85 零開關(guān)零開關(guān)PWM電路電路的基本開關(guān)單元

10、的基本開關(guān)單元零電流開關(guān)零電流開關(guān)PWM電路電路（Zero-Current-Switching PWM ConverterZCS PWM）a)零電壓開關(guān)零電壓開關(guān)PWM電路電路的基本開關(guān)單元的基本開關(guān)單元 零電壓開關(guān)零電壓開關(guān)PWMPWM電路電路（Zero-Voltage-Switching PWM ConverterZVS PWM）8.2 軟開關(guān)電路的分類軟開關(guān)電路的分類 3）零轉(zhuǎn)換零轉(zhuǎn)換PWM電路電路 采用輔助開關(guān)控制諧振的開始時刻，但諧振電路采用輔助開關(guān)控制諧振的開始時刻，但諧振電路是與主開關(guān)并聯(lián)的。是與主開關(guān)并聯(lián)的。零轉(zhuǎn)換零轉(zhuǎn)換PWM電路可以分為：電路可以分為： 特點(diǎn)：特點(diǎn)：電路在很寬

11、的輸入電壓范圍內(nèi)和從零負(fù)載到滿電路在很寬的輸入電壓范圍內(nèi)和從零負(fù)載到滿載都能工作在軟開關(guān)狀態(tài)。載都能工作在軟開關(guān)狀態(tài)。電路中無功功率的交換被削減到最小，這使得電路中無功功率的交換被削減到最小，這使得電路效率有了進(jìn)一步提高。電路效率有了進(jìn)一步提高。b）零電流轉(zhuǎn)換）零電流轉(zhuǎn)換PWM電路電路的基本開關(guān)單元的基本開關(guān)單元圖圖8 86 6 零轉(zhuǎn)換零轉(zhuǎn)換PWMPWM電路電路的基本開關(guān)單元的基本開關(guān)單元零電流轉(zhuǎn)換零電流轉(zhuǎn)換PWM電路（電路（Zero-Current Transition PWM ConverterZVT PWM）a）零電壓轉(zhuǎn)換PWM電路的基本開關(guān)單元零電壓轉(zhuǎn)換零電壓轉(zhuǎn)換PWM電路（電路（Ze

12、ro-Voltage Transition PWM ConverterZVT PWM）8.3 典型的軟開關(guān)電路典型的軟開關(guān)電路8.3.1 零電壓開關(guān)準(zhǔn)諧振電路零電壓開關(guān)準(zhǔn)諧振電路1）電路結(jié)構(gòu)電路結(jié)構(gòu)以以降壓型降壓型為例為例:假設(shè)假設(shè)電感電感L和電容和電容C很大很大，可等效為電流源和電壓源，可等效為電流源和電壓源，并忽略電路中的損耗。并忽略電路中的損耗。圖圖8-7 零電壓開關(guān)準(zhǔn)諧振電路原理圖零電壓開關(guān)準(zhǔn)諧振電路原理圖8.3.1 零電壓開關(guān)準(zhǔn)諧振電路零電壓開關(guān)準(zhǔn)諧振電路選擇開關(guān)選擇開關(guān)S關(guān)斷時刻為分析的起點(diǎn)。關(guān)斷時刻為分析的起點(diǎn)。t0t1時段：時段：t0之前，開關(guān)之前，開關(guān)S為通態(tài)，二極管為通態(tài)，

13、二極管VD為斷態(tài)，為斷態(tài)，uCr=0，iLr=IL ，t0時刻時刻S關(guān)斷，與其并聯(lián)的電容關(guān)斷，與其并聯(lián)的電容Cr使使S關(guān)斷后電壓上升減緩，因此關(guān)斷后電壓上升減緩，因此S的關(guān)斷損耗減小。的關(guān)斷損耗減小。S關(guān)斷后，關(guān)斷后，VD尚未導(dǎo)通。電感尚未導(dǎo)通。電感Lr+L向向Cr充電，充電， uCr線性上升，線性上升，同時同時VD兩端電壓兩端電壓uVD逐漸下降，逐漸下降，直到直到t1時刻時刻，uVD=0，VD導(dǎo)通。導(dǎo)通。時時 段段的的 上上 升升 率率 ：01rCCrLrttuduIdtC 2）工作原理t0t1時段的等效電路時段的等效電路8.3.1 零電壓開關(guān)準(zhǔn)諧振電路零電壓開關(guān)準(zhǔn)諧振電路2）工作原理t0t

14、1時段的等效電路SS (uC r)iSiLruVDt0t1t2t3t4t6t0tttttt5OOOOO圖88零電壓開關(guān)準(zhǔn)諧振電路的理想波形8.3.1 零電壓開關(guān)準(zhǔn)諧振電路零電壓開關(guān)準(zhǔn)諧振電路t1t2時段：時段：t1時刻二極管時刻二極管VD導(dǎo)通，電感導(dǎo)通，電感L通過通過VD續(xù)流，續(xù)流，Cr、Lr、Ui形成諧振回路。形成諧振回路。t2時刻，時刻，iLr下降到零，下降到零，uCr達(dá)到諧振峰達(dá)到諧振峰值。值。t2t3時段：時段：t2時刻后，時刻后，Cr向向Lr放電，直到放電，直到t3時刻，時刻，uCr=Ui，iLr達(dá)到反向諧振峰值。達(dá)到反向諧振峰值。t3t4時段：時段：t3時刻以后，時刻以后，Lr向向

15、Cr反向充電，反向充電，uCr繼繼續(xù)下降，直到續(xù)下降，直到t4時刻時刻uCr=0。t1t2時段的等效電路uSS (uC r)iSiLruVDt0t1t2t3t4t6t0tttttt5OOOOO圖88零電壓開關(guān)準(zhǔn)諧振電路的理想波形8.3.1 零電壓開關(guān)準(zhǔn)諧振電路零電壓開關(guān)準(zhǔn)諧振電路1114r rr rr ri ir rr rr rr ri ir r （8 8- -2 2）從從 到到 時時段段電電路路諧諧振振過過程程的的方方程程為為：14dddd, ,LCCLCLLttttiLuUtuCituUiItt ttt 8.3.1 零電壓開關(guān)準(zhǔn)諧振電路零電壓開關(guān)準(zhǔn)諧振電路SS (uC r)iSiLruVD

16、t0t1t2t3t4t6t0tttttt5OOOOO圖88零電壓開關(guān)準(zhǔn)諧振電路的理想波形被被箝箝位位于于零零，線線性性衰衰減減，直直到到 時時刻刻，。由由于于此此時時開開關(guān)關(guān) 兩兩端端電電壓壓為為零零，所所以以必必須須在在此此時時開開通通 ，才才不不會會產(chǎn)產(chǎn)生生開開通通損損耗耗。為為通通態(tài)態(tài)，線線性性上上升升，直直到到 時時刻刻，關(guān)關(guān)斷斷。為為通通態(tài)態(tài)，為為斷斷態(tài)態(tài)。到到 時時段段電電流流的的變變化化率率為為： （8 8- -3 3） 時時段段： 時時段段： 時時段段：CrLr5Lr5LrL46r65460uiti0SSSiLrt6iIVDS*VD* t t* t t* t tiLrrLtti

17、UdidtL 8.3.1 零電壓開關(guān)準(zhǔn)諧振電路零電壓開關(guān)準(zhǔn)諧振電路1141r rS Sr rr rr ri ir rr rr rr rr rr rp pi ir rr ri ir r求求解解式式（8 8 2 2）可可得得 （即即開開關(guān)關(guān)S S的的電電壓壓 ）的的表表達(dá)達(dá)式式： （8 84 4）的的諧諧振振峰峰值值表表達(dá)達(dá)式式（即即開開關(guān)關(guān)S S承承受受的的峰峰值值電電壓壓）： （8 8 5 5）零零電電壓壓開開關(guān)關(guān)準(zhǔn)準(zhǔn)諧諧振振電電路路實(shí)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)軟軟開開關(guān)關(guān)的的條條件件： 諧諧振振過過程程定定量量分分析析( )sin(), , CCLCLLuuLutIttUtt tCL CuLUIUCLIUC （

18、8 8 6 6） 8.3.2 諧振直流環(huán)諧振直流環(huán)諧振直流環(huán)電路應(yīng)用于交流諧振直流環(huán)電路應(yīng)用于交流-直流直流-交交流變換電路的中間直流環(huán)節(jié)流變換電路的中間直流環(huán)節(jié)（DC-Link）。通過在直流環(huán)節(jié)中引入諧振，使電通過在直流環(huán)節(jié)中引入諧振，使電路中的整流或逆變環(huán)節(jié)工作在軟開路中的整流或逆變環(huán)節(jié)工作在軟開關(guān)的條件下。關(guān)的條件下。1）電路結(jié)構(gòu)圖圖 8-11 8-11 諧振直流環(huán)電路原理圖諧振直流環(huán)電路原理圖由于電壓型逆變器的負(fù)載通常為感由于電壓型逆變器的負(fù)載通常為感性，而且在性，而且在諧振過程中逆變電路的諧振過程中逆變電路的開關(guān)狀態(tài)是不變的，因此分析時可開關(guān)狀態(tài)是不變的，因此分析時可將電路等效。將電

19、路等效。圖圖 8-12 8-12 諧振直流環(huán)電路的等效電路諧振直流環(huán)電路的等效電路 8.3.2 諧振直流環(huán)諧振直流環(huán)t0t1t2t3t4t0iLruCrUinILttOO圖 8-13 諧振直流環(huán)電路的理想化波形 圖 8-12 諧振直流環(huán)電路的等效電路 2）工作原理時時刻刻之之前前，開開關(guān)關(guān) 處處于于通通態(tài)態(tài)，。時時刻刻 關(guān)關(guān)斷斷，電電路路中中發(fā)發(fā)生生諧諧振振。對對充充電電， 時時刻刻，。時時刻刻，諧諧振振電電流流達(dá)達(dá)到到峰峰值值。時時刻刻以以后后，繼繼續(xù)續(xù)向向充充電電，直直到到時時刻刻，達(dá)達(dá)到到諧諧振振峰峰值值。時時段段：時時段段：0r0rr1ri1r1rr2rr0112* S *S*LLLC

20、LLLLCtiItiCtuUtitiCtiIutttt 8.3.2 諧振直流環(huán)諧振直流環(huán)t0t1t2t3t4t0iLruCrUinILttOO圖 8-13 諧振直流環(huán)電路的理想化波形 圖 8-12 諧振直流環(huán)電路的等效電路 000C Cr rr rL Lr r3 3C Cr ri i3 3L Lr rC Cr r4 4C Cr rS SC Cr rL Lr r2 23 33 34 44 4u u 向向L L 和和L L放放電電，i i 降降低低，到到零零后后反反向向，直直到到t t 時時刻刻u uU U。t t 時時刻刻，i i 達(dá)達(dá)到到反反向向諧諧振振峰峰值值，開開始始衰衰減減，u u 繼繼

21、續(xù)續(xù)下下降降， t t 時時刻刻，u u，S S的的反反并并聯(lián)聯(lián)二二極極管管V VD D 導(dǎo)導(dǎo)通通，u u 被被箝箝位位于于零零。S S導(dǎo)導(dǎo)通通，電電流流i i 線線性性上上升升，直直到到t t 時時刻刻，S S再再次次關(guān)關(guān)斷斷。電電壓壓諧諧振振峰峰值值很很高高，增增加加了了對對開開關(guān)關(guān)器器件件耐耐壓壓的的要要求求。t tt t 時時段段：t tt t 時時段段：t tt t 時時段段：* * * 8.3.3 移相全橋型零電壓開關(guān)移相全橋型零電壓開關(guān)PWM電路電路移相全橋電路是目前應(yīng)用最廣泛的軟開關(guān)電路之一。移相全橋電路是目前應(yīng)用最廣泛的軟開關(guān)電路之一。特點(diǎn)特點(diǎn)：電路簡單。同硬開關(guān)全橋電路相比

22、，僅增加了一：電路簡單。同硬開關(guān)全橋電路相比，僅增加了一個諧振電感，就使四個開關(guān)均為零電壓開通。個諧振電感，就使四個開關(guān)均為零電壓開通。圖 8-14 移相全橋零電壓開關(guān)PWM電路8.3.3 移相全橋型零電壓開關(guān)移相全橋型零電壓開關(guān)PWM電路電路圖 8-14 移相全橋零電壓開關(guān)PWM電路 1）移相全橋電路控制方式的特點(diǎn)特點(diǎn)： 在開關(guān)周期在開關(guān)周期T TS S內(nèi)，每個開關(guān)導(dǎo)通時間都略小于內(nèi)，每個開關(guān)導(dǎo)通時間都略小于T TS S/2/2，而，而關(guān)斷時間都略大于關(guān)斷時間都略大于T TS S/2/2；同一半橋中兩個開關(guān)不同時處于通態(tài)，每個開關(guān)關(guān)斷到同一半橋中兩個開關(guān)不同時處于通態(tài)，每個開關(guān)關(guān)斷到另一個開

23、關(guān)開通都要經(jīng)過一定的死區(qū)時間。另一個開關(guān)開通都要經(jīng)過一定的死區(qū)時間。8.3.3 移相全橋型零電壓開關(guān)移相全橋型零電壓開關(guān)PWM電路電路n 互為對角的兩對開關(guān)互為對角的兩對開關(guān)S S1 1S S4 4和和S S2 2S S3 3，S S1 1的波形比的波形比S S4 4超前超前0 0T TS S/2/2時間，而時間，而S S2 2的波形比的波形比S S3 3超前超前0 0T TS S/2/2時間，時間，n 稱稱S S1 1和和S S2 2為超前的橋臂，而稱為超前的橋臂，而稱S S3 3和和S S4 4為滯后的橋臂。為滯后的橋臂。圖 8-14 移相全橋零電壓開關(guān)PWM電路 2）工作過程：）工作過程

24、：S1S3S4S2uABuLriLruT1uRiVD1iVD2iLt0t1t2t3t4t5t6t7t8t9t0t9t8ttttttttttttOOOOOOOOOOOO圖圖 8-15 移相移相全橋電路的全橋電路的理想化波形理想化波形8.3.3 移相全橋型零電壓開關(guān)移相全橋型零電壓開關(guān)PWM電路電路 2）工作過程：）工作過程：iLriLkT:1CS1S4LrLVD1UiUo+CS2VDS2AR圖816 移相全橋電路在t1t2階段的等效電路圖001 14 4i ir rL Lr r1 11 11 11 11 12 2r rr r1 11 12 2S S2 2r rS S2 22 22 2S S2 2

25、2 2r r2 23 3S S 與與S S 導(dǎo)導(dǎo)通通，= =I I 直直到到 時時刻刻S S 關(guān)關(guān)斷斷。時時刻刻開開關(guān)關(guān)S S 關(guān)關(guān)斷斷后后，電電容容、與與電電感感、 構(gòu)構(gòu)成成諧諧振振回回路路，不不斷斷下下降降，略略有有下下降降。直直到到，V VD D導(dǎo)導(dǎo)通通，電電流流通通過過V VD D 續(xù)續(xù)流流。時時刻刻開開關(guān)關(guān)S S 開開通通，由由于于此此時時其其反反并并聯(lián)聯(lián)二二極極管管V VD D 正正處處于于導(dǎo)導(dǎo)通通狀狀態(tài)態(tài)，因因此此S S 為為零零電電壓壓開開通通。繼繼續(xù)續(xù)下下降降。時時段段：時時段段：時時段段：*ALssALALLuUittCCLLuiutitittttt S2在t2時開通-零電

26、壓8.3.3 移相全橋型零電壓開關(guān)移相全橋型零電壓開關(guān)PWM電路電路圖 8-17移相全橋電路在t3t4階段的等效電路3434S3S4rS3S4r34341212r r3S33S343433 3tttt 時時段段：因因此此C C 、C C 與與L L構(gòu)構(gòu)成成諧諧振振t t 時時刻刻開開關(guān)關(guān)S S 關(guān)關(guān)斷斷后后，變變壓壓器器二二次次側(cè)側(cè)VDVD 和和VDVD 同同時時導(dǎo)導(dǎo)通通，變變壓壓器器一一次次側(cè)側(cè)和和二二次次側(cè)側(cè)電電壓壓均均為為零零，相相當(dāng)當(dāng)于于短短路路，L L 的的電電流流不不斷斷減減小小，B B點(diǎn)點(diǎn)電電壓壓不不斷斷上上升升，直直到到S S 的的反反并并聯(lián)聯(lián)二二極極管管VDVD導(dǎo)導(dǎo)通通。這這

27、種種狀狀態(tài)態(tài)維維持持到到t t 時時刻刻S S開開通通回回。因因此此S S 為為零零電電壓壓開開通通。路路。8.3.3 移相全橋型零電壓開關(guān)移相全橋型零電壓開關(guān)PWM電路電路S1S3S4S2uABuLriLruT1uRiVD1iVD2iLt0t1t2t3t4t5t6t7t8t9t0t9t8ttttttttttttOOOOOOOOOOOO圖 8-15 移相全橋電路的理想化波形01 13r3rr5r5rTrT5 52 24545S S 開開通通后后，的的電電流流繼繼續(xù)續(xù)減減小小。下下降降到到零零后后反反向向增增大大， 時時刻刻，變變壓壓器器二二次次側(cè)側(cè)VDVD 的的電電流流下下降降到到零零而而關(guān)關(guān)

28、斷斷，電電流流全全部部轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)移移到到VDVD 中中。是是開開關(guān)關(guān)周周期期的的一一半半，另另一一半半工工作作過過程程完完全全對對稱稱時時段段：。/LLLLttLitiIktIt 8.3.4 零電壓轉(zhuǎn)換零電壓轉(zhuǎn)換PWM電路電路圖圖8 818 18 升壓型零電壓轉(zhuǎn)換升壓型零電壓轉(zhuǎn)換PWMPWM電路的原理圖電路的原理圖 零電壓轉(zhuǎn)換PWM電路具有電路簡單、效率高等優(yōu)點(diǎn)。8.3.4 零電壓轉(zhuǎn)換零電壓轉(zhuǎn)換PWM電路電路SS1uSiLriS1uS1iDiSILt0t1t2t3t4t5ttttttttOOOOOOOO圖819 升壓型零電壓轉(zhuǎn)換PWM電路的理想化波形0001 11 1r ro or rr r1 11

29、 11 1）工工作作過過程程：輔輔助助開開關(guān)關(guān)S S1 1超超前前于于主主開開關(guān)關(guān)S S開開通通，S S開開通通后后S S1 1關(guān)關(guān)斷斷。時時刻刻前前，S S、S S 都都關(guān)關(guān)斷斷。V VD D導(dǎo)導(dǎo)通通。S S 導(dǎo)導(dǎo)通通，V VD D尚尚處處于于通通態(tài)態(tài)，電電感感兩兩端端電電壓壓為為，電電流流線線性性增增長長: :V VD D中中的的電電流流以以同同樣樣的的速速率率下下降降，V VD D中中電電流流下下降降到到零零關(guān)關(guān)斷斷。時時段段：時時刻刻，時時刻刻， .:.LiLrriDrLLtLUiUdidtLUdidtLittttI 8.3.4 零電壓轉(zhuǎn)換零電壓轉(zhuǎn)換PWM電路電路SS1uSiLriS1

30、uS1iDiSILt0t1t2t3t4t5ttttttttOOOOOOOO圖819 升壓型零電壓轉(zhuǎn)換PWM電路的理想化波形010101r rr rr rr rs s2 2r rS Sr rr rr rr r1 12 2與與構(gòu)構(gòu)成成諧諧振振回回路路，的的電電流流增增加加而而的的電電壓壓（u u ）下下降降，時時刻刻，V VD D 導(dǎo)導(dǎo)通通，被被箝箝位位于于零零，而而電電流流保保持持不不變變。時時：，段段( )sin()( )cos()CCLLirCrrrrrLCLCtuuiUitIttZutUttLLtZtCC 8.3.4 零電壓轉(zhuǎn)換零電壓轉(zhuǎn)換PWM電路電路SS1uSiLriS1uS1iDiSI

31、Lt0t1t2t3t4t5ttttttttOOOOOOOO圖819 升壓型零電壓轉(zhuǎn)換PWM電路的理想化波形r rr r3 31 12 23 3被被箝箝位位于于零零，而而電電流流保保持持不不變變，這這種種狀狀態(tài)態(tài)一一直直保保持持到到 時時刻刻S S開開通通、S S 關(guān)關(guān)。：斷斷時時段段CLttuit8.3.4 零電壓轉(zhuǎn)換零電壓轉(zhuǎn)換PWM電路電路SS1uSiLriS1uS1iDiSILt0t1t2t3t4t5ttttttttOOOOOOOO圖819 升壓型零電壓轉(zhuǎn)換PWM電路的理想化波形033001303 31r1r1 1r r4Lr14Lr1SLSL3434t t 時時刻刻S S開開通通時時，為為零零電電壓壓開開通通。S S開開通通的的同同時時S S 關(guān)關(guān)斷斷，L L 中中的的能能量量通通過過VDVD向向負(fù)負(fù)載載側(cè)側(cè)輸輸送送，其其電電流流線線性性下下降降，主主開開關(guān)關(guān)S S中中的的電電流流線線性性上上升升。（ ）t t 時時刻刻i i，VDVD 關(guān)關(guān)斷斷，主主開開關(guān)關(guān)S S中中的的電電流流iIiI ，tttt 時時段段電電路路