現(xiàn)代電力能源電子技術(shù)

第6章PWM軟開關(guān)電路6.1概述

6.2緩沖型PWM軟開關(guān)電路

6.3控制型PWM軟開關(guān)電路

6.4直流諧振型PWM軟開關(guān)電路6.1概述6.1.1高頻化與PWM技術(shù)

6.1.2高頻工況下電路開關(guān)環(huán)境的比較

6.1.3軟PWM開關(guān)電路的分類

6.1.4PWM軟開關(guān)電路存在的問題6.1.1高頻化與PWM技術(shù)1)研制開關(guān)速度更高，開關(guān)時間更短的功率器件，用降低單脈沖能耗來抑制高頻工況下開關(guān)損耗的上升。

2)改善器件所在電路的開關(guān)環(huán)境，借以用現(xiàn)有的器件來實現(xiàn)高頻工況下的低開關(guān)損耗。6.1.2高頻工況下電路開關(guān)環(huán)境的比較1)高速開關(guān)所產(chǎn)生的電流和電壓過沖將有可能使器件運行軌跡超越其SOA而危及器件安全。

2)器件開關(guān)損耗增加并使電路效率下降。

3)過高的電壓和電流變化率將產(chǎn)生嚴重的電磁干擾(EMI)。6.1.3軟PWM開關(guān)電路的分類(1)緩沖型電路在電路中附加無源或有源低耗型緩沖電路，從而改變器件開關(guān)軌跡并實現(xiàn)ZVS/ZCS。

(2)控制型電路主要依靠合理安排控制極脈沖的時序促使電路具有ZVS/ZCS環(huán)境。

(3)直流諧振型電路附加鉗位電路將直流電壓改造成高頻脈沖列并使器件的開關(guān)狀態(tài)僅在直流電壓的零壓期進行更迭，從而實現(xiàn)ZVS。6.1.4PWM軟開關(guān)電路存在的問題1.可靠性為實現(xiàn)軟開關(guān)，目前的普遍做法是在電路中附加無源或有源電路，而這些電路無論從結(jié)構(gòu)和原理都與SCR電路中的輔助換流電路十分相似(原因詳后)，這自然增加電路的復(fù)雜程度，并將全控型電路無換流電路的優(yōu)點完全斷喪，從而降低系統(tǒng)的可靠性。2.效率和EMI問題對軟開關(guān)電路的效率和EMI水平進行比較實驗研究的結(jié)果表明，軟開關(guān)電路的實際效率和EMI水平與期望值差別較大，原因是主電路器件由于軟開關(guān)所減少的開關(guān)損耗中，一部分被附加電路產(chǎn)生的各種損耗所抵消；與此相仿，盡管主電路器件的電壓和電流變化率都明顯下降，與之對應(yīng)的EMI也相應(yīng)減低，但由于附加電路的諧振頻率遠高于PWM的載波頻率，因此附加電路會產(chǎn)生大量的噪聲，這一點在以往工作中常被忽視。6.2緩沖型PWM軟開關(guān)電路6.2.1緩沖型PWM軟開關(guān)電路的分類

6.2.2分立式緩沖型軟PWM電路

6.2.3單相式緩沖型軟PWM電路

*6.2.4集中式緩沖型軟PWM電路6.2.1緩沖型PWM軟開關(guān)電路的分類圖6-1換流電路與緩沖電路的比較

a)帶有源換流電路的SCRBuck電路b)帶有源緩沖電路的IGBTBuck電路

6.2.2分立式緩沖型軟PWM電路圖6-2ZVS-PWM-Boost電路

a)主電路結(jié)構(gòu)b)～f)電量波形g)時區(qū)編號6.2.2分立式緩沖型軟PWM電路圖6-3圖6-2各時區(qū)的等效電路第6章PWM軟開關(guān)電路6.1概述

6.2緩沖型PWM軟開關(guān)電路

6.3控制型PWM軟開關(guān)電路

6.4直流諧振型PWM軟開關(guān)電路6.2.3單相式緩沖型軟PWM電路圖6-4帶無源單相式緩沖電路半橋逆變電路

a)主電路b)電量波形c)～e)各時區(qū)等效電路1.無源單相式緩沖電路6.2.3單相式緩沖型軟PWM電路圖6-5有源單相式緩沖型軟PWM單相半橋逆變電路2.有源單相式緩沖電路在單相半橋式逆變電路中的應(yīng)用6.2.3單相式緩沖型軟PWM電路圖6-6主電路電量波形

a)重載下電量波形b)輕載下電量波形6.2.3單相式緩沖型軟PWM電路圖6-7圖6-6中各時區(qū)的等效電路6.2.3單相式緩沖型軟PWM電路表6-1HSINV與SFSINV性能比較6.2.3單相式緩沖型軟PWM電路3.有源單相式緩沖電路在其他橋式逆變電路中的應(yīng)用6.2.3單相式緩沖型軟PWM電路圖6-9有源單相式緩沖電路的其他形式

a)帶有源換流電路的SCR半橋式逆變電路b)帶有源緩沖電路的IGBT半橋式逆變電路*6.2.4集中式緩沖型軟PWM電路圖6-10集中式緩沖型三相軟PWM逆變電路(續(xù))

b)換流過程中的電量波形1.單有源開關(guān)電路*6.2.4集中式緩沖型軟PWM電路圖6-11各個電壓空間矢量所代表的電路開關(guān)狀態(tài)

*6.2.4集中式緩沖型軟PWM電路圖6-12圖6-10b中各時區(qū)的等效電路*6.2.4集中式緩沖型軟PWM電路圖6-13雙有源開關(guān)電路2.雙有源開關(guān)電路第6章PWM軟開關(guān)電路6.1概述

6.2緩沖型PWM軟開關(guān)電路

6.3控制型PWM軟開關(guān)電路

6.4直流諧振型PWM軟開關(guān)電路*6.3.1高頻感應(yīng)加熱用移相式諧振逆變電路2.移相控制方式的選擇圖6-15單相橋式逆變電路控制脈沖時序

a)主電路b)方波電路時序c)移相方式一時序d)移相方式二時序*6.3.1高頻感應(yīng)加熱用移相式諧振逆變電路3.單脈沖PWM的調(diào)功原理分析圖6-16不同移相方式下的調(diào)功特性

?—移相方式一?—移相方式二*6.3.1高頻感應(yīng)加熱用移相式諧振逆變電路4.ZVS環(huán)境的實現(xiàn)圖6-17ZVS-PWM諧振式逆變電路*6.3.1高頻感應(yīng)加熱用移相式諧振逆變電路圖6-18ZVS-PWM諧振式逆變電路的電量波形*6.3.1高頻感應(yīng)加熱用移相式諧振逆變電路圖6-19逆變橋各臂關(guān)斷電流與

移相角β的關(guān)系曲線

a)基準臂b)移相臂6.3.2移相式高頻鏈軟PWM逆變電路圖6-20移相式高頻鏈軟PWM逆變電路(續(xù))

b)主要電量波形6.3.2移相式高頻鏈軟PWM逆變電路1)采用移相控制方式(按圖6-15c所示的移相方式——安排各橋臂控制柵壓ug1～ug4的時序)，由圖6-20b可見，ug3和ug2分別滯后于ug1和ug4一段時間τ，由VG1和VG4組成的橋臂稱為引前臂，而由VG2和VG3組成的橋臂稱為滯后臂。

2)在圖6-20a的點劃線框內(nèi)加入緩壓電容CS1～CS4(含器件寄生電容)和諧振電感LS(含變壓器漏感)，這些元件均為了協(xié)助主電路實現(xiàn)ZVS。

6.3.2移相式高頻鏈軟PWM逆變電路圖6-21圖6-20b中各時區(qū)的等效電路1.基本型移相式軟PWM逆變電路原理分析6.3.2移相式高頻鏈軟PWM逆變電路圖6-22帶有源緩沖電路的移相式軟PWM逆變電路

a)主電路b)主要電量波形2.電路的特點及存在問題6.3.2移相式高頻鏈軟PWM逆變電路圖6-23圖6-22b中部分時區(qū)的等效電路3.帶有源緩沖電路的移相式軟PWM逆變電路6.3.2移相式高頻鏈軟PWM逆變電路圖6-24帶飽和電感的移相式軟PWM逆變電路

a)主電路結(jié)構(gòu)b)主要電量波形6.3.2移相式高頻鏈軟PWM逆變電路圖6-25圖6-24b中各時區(qū)的等效電路第6章PWM軟開關(guān)電路6.1概述

6.2緩沖型PWM軟開關(guān)電路

6.3控制型PWM軟開關(guān)電路

6.4直流諧振型PWM軟開關(guān)電路6.3.2移相式高頻鏈軟PWM逆變電路表6-2ZVS/ZCSPWM全橋式間接DC/DC變換電路及性能參數(shù)6.3.2移相式高頻鏈軟PWM逆變電路圖6-26實測整機效率曲線6.4直流諧振型PWM軟開關(guān)電路6.4.1SCR集中換流電路

6.4.2直流諧振環(huán)的基本結(jié)構(gòu)及其存在問題

6.4.3有源鉗位直流準諧振環(huán)

6.4.4并聯(lián)式有源鉗位直流諧振環(huán)

6.4.5諧振型單相軟PWM逆變電路6.4.1SCR集中換流電路(1)電路初態(tài)逆變橋中有VT1、VT2和VT3處于通態(tài)，CS端壓ucS=Ud，輔助橋中VT2A和VT4A處于正向阻斷狀態(tài)，逆變橋輸入電流id=iβ=iT1+iT3=Id，逆變?nèi)攵它cb與c之間電壓ubc=Ud。

(2)電路終態(tài)如上述，換流將在VT1與VT4之間進行，也即在換流結(jié)束之后，逆變橋中應(yīng)有VT2、VT3和VT4處于通態(tài)。6.4.1SCR集中換流電路圖6-27帶集中換流電路的SCR三相逆變電路

a)主電路結(jié)構(gòu)b)主要電量波形6.4.1SCR集中換流電路(3)換流過程在圖6-27b中，當t=t+時，VT2A和VT2B的控制極觸發(fā)脈沖同時出現(xiàn)，即ug2A＞0，ug4A＞0，VT2A和VT4A受命導(dǎo)通，逆變橋入端電壓突降，即ubc=-Ud，該電壓沿VD4和VD6分別加到VT1和VT3的陰極和陽極，使uT1=uT3=-Ud，這樣原來流經(jīng)VT1和VT3的陽極電流迅速移入輔助橋，iβ=0，VT1和VT3進入反向恢復(fù)期，由LS1和CS組成的諧振電路沿直流電源流過電流iCS。6.4.2直流諧振環(huán)的基本結(jié)構(gòu)及其存在問題圖6-28帶直流諧振環(huán)的三相逆變電路

a)主電路b)等效電路c)電量波形6.4.3有源鉗位直流準諧振環(huán)圖6-29有源鉗位式直流準諧振環(huán)

a)主電路結(jié)構(gòu)b)電量波形

6.4.3有源鉗位直流準諧振環(huán)圖6-30圖6-29b中各時區(qū)的等效電路6.4.4并聯(lián)式有源鉗位直流諧振環(huán)圖6-31并聯(lián)式有源鉗位直流諧振環(huán)

a)主電路b)電量波形6.4.4并聯(lián)式有源鉗位直流諧振環(huán)圖6-32圖6-31b中各時區(qū)的等效電路6.4.5諧振型單相軟PWM逆變電路1)圖6-31a中的電流型負載用單相電壓源逆變電路替代，后者帶感性負載并有L0?Lr。

2)都采用并聯(lián)式有源鉗位直流諧振環(huán)以實現(xiàn)ZVS。

3)圖6-33a點劃線框?中無低鉗位開關(guān)VGr和VDr(如圖6-31a所示)，這是因為在實用中，尤其是逆變電路采用IGBT等快速功率器件時，VGr和VDr可利用橋臂中器件替代。

4)緩壓電容CS1～CS4兼作諧振電容：各橋臂并聯(lián)緩壓電容的目的是為了實現(xiàn)ZVOFF，其實這些電容可看成是將諧振電容Cr分散到各橋臂中兼作緩壓電容，這樣做的好處是可以在高鉗位期的任一PWM關(guān)斷點上實現(xiàn)器件的ZVOFF，于是在低鉗位期中逆變橋中只需要進行PWM的開通點操作(ZVON)就可以保證電路實現(xiàn)ZVS。

6.4.5諧振型單相軟PWM逆變電路圖6-33諧振型單相軟PWM逆變電路

a)主電路結(jié)構(gòu)b)電量波形《化妝品術(shù)語》起草情況匯報中國疾病預(yù)防控制中心環(huán)境與健康相關(guān)產(chǎn)品安全所一、標準的立項和下達時間2006年衛(wèi)生部政法司要求各標委會都要建立自己的術(shù)語標準。1ONE二、標準經(jīng)費標準研制經(jīng)費：3.8萬三、標準的立項意義術(shù)語標準有利于行業(yè)間技術(shù)交流、提高標準一致性、消除貿(mào)易誤差，作為標準體系中的基礎(chǔ)標準，術(shù)語標準在各個領(lǐng)域的標準體系中均起著重要的作用。隨著我國化妝品衛(wèi)生標準體系建設(shè)逐步加快，所涉及的術(shù)語和定義的數(shù)量也在迅速增長，在此情形下，化妝品術(shù)語標準的制定就顯得尤為重要。四、標準的制訂原則1.合法性遵守《化妝品衛(wèi)生監(jiān)督條例》、《化妝品衛(wèi)生監(jiān)督條例實施細則》中關(guān)于化妝品的定義。2.協(xié)調(diào)性直接引用或修改采用的方式，與相關(guān)標準中的術(shù)語和定義相協(xié)調(diào)。3.科學(xué)性對于沒有國標或定義不統(tǒng)一的術(shù)語，在定義時體現(xiàn)科學(xué)性的原則。4.實用性在標準體系中出現(xiàn)頻率較高，與行業(yè)聯(lián)系較緊密的術(shù)語優(yōu)先選用。五、標準的起草經(jīng)過

第一階段：資料搜集

搜集國內(nèi)外相關(guān)法規(guī)、標準、文獻并對國外文獻如美國21CFR進行翻譯。第二階段：2007年末形成初稿

初稿內(nèi)容包括一般術(shù)語、衛(wèi)生化學(xué)術(shù)語、毒理學(xué)術(shù)語、微生物術(shù)語、產(chǎn)品術(shù)語、人體安全和功效評價術(shù)語，常用英文成份術(shù)語等７部分。第三階段：專家統(tǒng)稿1.2007年12月第一次專家統(tǒng)稿會（修訂情況：1.在結(jié)構(gòu)上增加原料功能術(shù)語、相關(guān)國際組織和科研機構(gòu)等內(nèi)容；2.在內(nèi)容上增加一般術(shù)語、產(chǎn)品術(shù)語的種類，將化妝品行業(yè)的新產(chǎn)品類別納入本標準；3.對于毒理學(xué)、衛(wèi)生化學(xué)、微生物學(xué)術(shù)語進行修改；4.刪除與化妝品聯(lián)系不緊密、無存在必要的常用英文成分術(shù)語。2.2009年1月第二次專家統(tǒng)稿會會議意見：1.修改能引用國家標準的盡量引用國家標準；對存在歧義的個別用詞進行修改。2.刪除由于本標準中的“產(chǎn)品術(shù)語”一章和香化協(xié)會所制定的某個標準存在重復(fù)，因此刪除“產(chǎn)品術(shù)語”一章的內(nèi)容；對“原料功能術(shù)語”的內(nèi)容進行梳理，刪除了20余條內(nèi)容。3.增加專家建議增加“化妝品限用物質(zhì)”等若干項術(shù)語。第四階段：征求意見2009年2月面向全國公開征求意見。第五階段：征求意見的處理與形成送審稿。在征求意見的處理階段再次征求了相關(guān)專家的意見。六、標準的內(nèi)容依據(jù)1.《化妝品衛(wèi)生監(jiān)督條例》、《化妝品衛(wèi)生監(jiān)督條例實施細則》;2.《化妝品衛(wèi)生規(guī)范》;3.美國21CFR；4.相關(guān)領(lǐng)域國家標準如：GB5296.3-2008消費品使用說明化妝品通用標簽，GB/T14666-2003分析化學(xué)術(shù)語等；5.國內(nèi)外化妝品的相關(guān)文獻，如《化妝品監(jiān)督管理及安全性評價》等。七、標準的結(jié)構(gòu)和主要內(nèi)容（一）結(jié)構(gòu)：1.范圍2.一般術(shù)語3.毒理學(xué)試驗方法術(shù)語4.衛(wèi)生化學(xué)檢驗方法術(shù)語5.微生物檢驗方法術(shù)語6.人體安全性和功效性評價術(shù)語7.常用原料術(shù)語8.縮寫9.中英文索引（二）主要內(nèi)容：1).一般術(shù)語39條涉及化妝品的基本定義、化妝品生產(chǎn)和監(jiān)督管理中出現(xiàn)頻率較高的術(shù)語。2).毒理學(xué)試驗方法術(shù)語40條收錄了《化妝品衛(wèi)生規(guī)范》中涉及的術(shù)語，以及在毒理學(xué)領(lǐng)域出現(xiàn)頻率較高、與化妝品毒理學(xué)試驗方法聯(lián)系較密切的術(shù)語。3).衛(wèi)生化學(xué)檢驗方法