電力電子技術(shù)諧振軟開(kāi)關(guān)技術(shù)

電力電子技術(shù)諧振軟開(kāi)關(guān)技術(shù)第一頁(yè)，共十二頁(yè)，編輯于2023年，星期一諧振軟開(kāi)關(guān)的基本概念電路開(kāi)關(guān)損耗諧振軟開(kāi)關(guān)：諧振過(guò)零實(shí)現(xiàn)開(kāi)通、關(guān)斷。開(kāi)關(guān)過(guò)程器件損耗及硬、軟開(kāi)關(guān)方式第二頁(yè)，共十二頁(yè)，編輯于2023年，星期一諧振軟開(kāi)關(guān)的基本概念零電壓開(kāi)關(guān)：器件開(kāi)斷前，電壓已為零；零電流開(kāi)關(guān)：器件開(kāi)斷前，電流已為零；注意：并聯(lián)電容實(shí)現(xiàn)零電壓關(guān)斷和串聯(lián)電感實(shí)現(xiàn)零電流開(kāi)通，會(huì)造成電路總損耗增加、關(guān)斷電壓變大等負(fù)面影響。零電壓開(kāi)關(guān)與零電流開(kāi)關(guān)第三頁(yè)，共十二頁(yè)，編輯于2023年，星期一諧振軟開(kāi)關(guān)的基本概念諧振軟開(kāi)關(guān)電路類(lèi)型1、準(zhǔn)諧振電路(a)ZVSQRC;(b)ZCSQRC;(c)ZVSMRC優(yōu)點(diǎn)：開(kāi)關(guān)損耗、噪聲大為降低；缺點(diǎn)：諧振過(guò)程導(dǎo)致電壓峰值↑→開(kāi)關(guān)器件耐壓要求提高；諧振電流有效值↑→電路導(dǎo)通損耗↑；諧振周期隨輸入電壓、輸出負(fù)載變化，電路不能采用定頻調(diào)款PWM控制，只能采用調(diào)頻控制→電路設(shè)計(jì)困難。第四頁(yè)，共十二頁(yè)，編輯于2023年，星期一諧振軟開(kāi)關(guān)的基本概念諧振軟開(kāi)關(guān)電路類(lèi)型2、零開(kāi)關(guān)PWM電路(a)ZVSPWM;(b)ZCSPWM;器件承受電壓低，可以采用定頻的PWM控制方式；第五頁(yè)，共十二頁(yè)，編輯于2023年，星期一諧振軟開(kāi)關(guān)的基本概念諧振軟開(kāi)關(guān)電路類(lèi)型(a)ZVTPWM;(b)ZCTPWM;輸入電壓、負(fù)載電流影響很?。粺o(wú)功功率減小，電路工作效率提高；3、零轉(zhuǎn)換PWM電路第六頁(yè)，共十二頁(yè)，編輯于2023年，星期一典型諧振開(kāi)關(guān)電路Lr——諧振電感；Cr——諧振電容。一個(gè)工作周期分四個(gè)階段：階段①（t0-t1）：VT在零電壓下關(guān)斷，電路以iL=I0向Cr充電，uc=0↑→E。階段②（t1-t2）：VD導(dǎo)通，Cr、Lr構(gòu)成串聯(lián)諧振（t1-t’1磁場(chǎng)能量向電場(chǎng)能量轉(zhuǎn)換uc↑，t’1-t2電場(chǎng)能量向磁場(chǎng)能量轉(zhuǎn)換uc下降）；t”1時(shí)刻,uc=E,iL=-I0；t2時(shí)刻，uc=0，VDr導(dǎo)通，uc鉗位于0。階段③（t2-t3）：t2-t’2期間，VT預(yù)觸發(fā)；t’2時(shí)刻后，iL正過(guò)零VDr關(guān)斷，VT在零電壓、零電流下導(dǎo)通，iL↑，并在t3時(shí)刻到達(dá)I0。階段④（t3-t4）：VT導(dǎo)通，負(fù)載電流全部由E提供；VD關(guān)斷，uc=0為下次關(guān)斷VT做好準(zhǔn)備。零電壓開(kāi)關(guān)準(zhǔn)諧振電路缺點(diǎn)：諧振電壓峰值高于電源電壓（E）2倍以上，因此功率開(kāi)關(guān)器件要有很高的耐壓值。第七頁(yè)，共十二頁(yè)，編輯于2023年，星期一典型諧振開(kāi)關(guān)電路零電流開(kāi)關(guān)準(zhǔn)諧振電路缺點(diǎn)：VT上電流iL的峰值顯著大于負(fù)載電流I0，因此通態(tài)損耗較大。Lr——諧振電感；Cr——諧振電容。一個(gè)工作周期分四個(gè)階段：階段①（t0-t1）：iL<I0，負(fù)載電流=I0由VD續(xù)流；VT導(dǎo)通，Cr被VD鉗位使uc=0，E全部加在Lr上，iL線(xiàn)性↑至I0（t1）。階段②（t1-t2）：t1后iL>I0，Cr充電uc↑；t’1時(shí)刻iL上升至峰值，uc=E；t”1時(shí)刻iL下降至I0，uc=2E；t2時(shí)刻iL下降至0，因VT為單向開(kāi)關(guān)，iL不能過(guò)零反振為負(fù)，故此時(shí)VT滿(mǎn)足零電流條件，取消觸發(fā)信號(hào)后即可實(shí)現(xiàn)零電流關(guān)斷（VD反偏截止）。階段③（t2-t3）：t2后VT關(guān)斷，Cr由負(fù)載電流I0反向充電，uc線(xiàn)性下降；t3時(shí)刻，uc下降至0，VD無(wú)反偏開(kāi)始導(dǎo)通為負(fù)載續(xù)流。階段④（t3-t4）：負(fù)載電流由VD續(xù)流，uc=0為開(kāi)通VT、進(jìn)入下一共做周期做好準(zhǔn)備。第八頁(yè)，共十二頁(yè)，編輯于2023年，星期一典型諧振開(kāi)關(guān)電路缺點(diǎn)：開(kāi)關(guān)諧振電壓峰值高于電源電壓，器件耐壓要求高。諧振直流環(huán)Lr——諧振電感；Cr——諧振電容；諧振直流出現(xiàn)電壓過(guò)零，提供軟開(kāi)關(guān)的條件第九頁(yè)，共十二頁(yè)，編輯于2023年，星期一工作規(guī)律：1）一個(gè)開(kāi)關(guān)周期T內(nèi)，每個(gè)開(kāi)關(guān)元件導(dǎo)通時(shí)間略小于T/2，關(guān)斷時(shí)間略大于T/2；2）為防止同橋臂上、下元件直接短路，設(shè)置了開(kāi)關(guān)切換死區(qū)時(shí)間；3）VT1觸發(fā)信號(hào)ug1超前VT4觸發(fā)信號(hào)ug4(0~T/2)時(shí)間；VT2觸發(fā)信號(hào)ug2超前VT3觸發(fā)信號(hào)ug3(0~T/2)時(shí)間；典型諧振開(kāi)關(guān)電路全橋零電壓開(kāi)關(guān)PWM電路第十頁(yè)，共十二頁(yè)，編輯于2023年，星期一典型諧振開(kāi)關(guān)電路全橋零電壓開(kāi)關(guān)PWM電路電路主要波形：T1—t2階段等效電路T3