《谐振开关》PPT课件.ppt

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1、1,电力电子学电力电子变换和控制技术（第三版）陈 坚 编著华中科技大学,第八章 谐振开关型变换器,8.1 软开关变换器的分类8.2 准谐振变换器8.3 ZCS PWM变换器和ZVS PWM变换器8.4 零电压转换PWM变换器8.5 移相控制零电压开关全桥变换器8.6 谐振直流环节逆变器,第八章 谐振开关型变换器,8.1 软开关变换器的分类8.2 准谐振变换器8.3 ZCS PWM变换器和ZVS PWM变换器8.4 零电压转换PWM变换器8.5 移相控制零电压开关全桥变换器8.6 谐振直流环节逆变器,功率开关管工作的几个术语,导通,截止,功率开关管的硬开关工作,减小开关损耗的方法,(1)在开关管

2、开通时，使其电流保持在零，或者限制电流的上升率，从而 减小电流与电压的交叠区，这就是所谓的零电流开通。(2)在开关管开通前，使其电压下降到零，这就是所谓的零电压开通。(3)同时做到(1)和(2)，在这种情况下，开通损耗为零。,减小开通损耗,(1)在开关管关断前，使其电流减小到零，这就是所谓的零电流关断。(2)在开关管关断时，使其电压保持在零，或者限制电压的上升率，从而 减小电流与电压的交叠区，这就是所谓的零电压关断。(3)同时做到(1)和(2)，在这种情况下，关断损耗为零。,减小关断损耗,功率开关管的软开关工作,零电流开关(Zero-Current-Switching),零电压开关(Zero-

3、Voltage-Switching),开关轨迹：软开关vs 硬开关,软开关变换器的分类,谐振变换器,软开关,串联谐振变换器(SRC),并联谐振变换器(PRC),负载串联,负载并联,准谐振变换器(QRC),ZCS-QRC,ZVS-QRC,多谐振变换器(MRC),ZCS-MRC,ZVS-MRC,零开关PWM变换器,ZCS-PWM变换器,ZVS-PWM变换器,零转换PWM变换器,ZCT-PWM变换器,ZVT-PWM变换器,第八章 谐振开关型变换器,8.1 软开关变换器的分类8.2 准谐振变换器8.3 ZCS PWM变换器和ZVS PWM变换器8.4 零电压转换PWM变换器8.5 移相控制零电压开关全

4、桥变换器8.6 谐振直流环节逆变器,零电流开关准谐振开关,半波模式,全波模式,零电压开关准谐振开关,全波模式,半波模式,ZCS准谐振变换器族(1),Buck,Boost,Buck-Boost,Cuk,ZCS准谐振变换器族(2),Forward,Flyback,全波模式Buck ZCS QRC,电感电流线性增加模式,谐振模式：开关管导通,谐振模式：反并二极管导通,电容线性放电模式,滤波电感电流续流模式,ZVS准谐振变换器族(1),Buck,Boost,Buck-Boost,Cuk,ZVS准谐振变换器族(2),Forward,Flyback,半波模式Boost ZVS QRC,电容线性充电模式,谐

5、振模式,电感电流线性下降模式,输入电感电流续流模式,第八章 谐振开关型变换器,8.1 软开关变换器的分类8.2 准谐振变换器8.3 ZCS PWM变换器和ZVS PWM变换器8.4 零电压转换PWM变换器8.5 移相控制零电压开关全桥变换器8.6 谐振直流环节逆变器,Buck ZCS PWM变换器,电感电流线性增加模式,谐振模式：电容充电,Buck变换器的开关管导通模式,谐振模式：电容放电,谐振模式：电容放电,电容线性放电模式,滤波电感续流模式,Boost ZVS PWM变换器,电容线性充电模式,谐振模式,Boost变换器开关管导通模式,谐振模式,电感电流线性下降模式,输入电感电流续流模式,第

6、八章 谐振开关型变换器,8.1 软开关变换器的分类8.2 准谐振变换器8.3 ZCS PWM变换器和ZVS PWM变换器8.4 零电压转换PWM变换器8.5 移相控制零电压开关全桥变换器8.6 谐振直流环节逆变器,第八章 谐振开关型变换器,8.1 软开关变换器的分类8.2 准谐振变换器8.3 ZCS PWM变换器和ZVS PWM变换器8.4 零电压转换PWM变换器8.5 移相控制零电压开关全桥变换器8.6 谐振直流环节逆变器,Boost ZVT变换器的推导,t0,t1,t1,t2,t2,t3,t3,t4,t4,t5,t5,t6,t6,t7,ZVT PWM变换器的优点,优点：在整个电压和负载范围

7、内均可实现主开关管Q1和二极管D1的 ZVS；主开关管Q1和二极管D1的 电压和电流应力与基本的变换器相同；辅助开关管Qa为零电流开关；辅助电路只在主开关管开通时工作一段时间，损耗很小；PWM控制，易于优化设计。,缺点：辅助开关管为硬关断，存在关断损耗。,ZVT变换器族(1),Buck,Boost,Buck-Boost,Cuk,ZVT变换器族(2),Forward,Flyback,第八章 谐振开关型变换器,8.1 软开关变换器的分类8.2 准谐振变换器8.3 ZCS PWM变换器和ZVS PWM变换器8.4 零电压转换PWM变换器8.5 移相控制零电压开关全桥变换器8.6 谐振直流环节逆变器,

8、全桥变换器,t0之前,t0,t1,t1,t2,t2,t3,t3,t4,t4,t5,t5,t6,实现ZVS的条件：超前桥臂,为了实现超前桥臂的ZVS，需要有足够的能量给关断的开关管的结电容充电和给即将开通的开关管的结电容放电。,这个能量由滤波电感和谐振电感提供。,由于滤波电感较大，因此超前管很容易实现ZVS。,实现ZVS的条件：超前桥臂,为了实现滞后桥臂的ZVS，需要有足够的能量给关断的开关管的结电容充电和给即将开通的开关管的结电容放电。,这个能量由谐振电感提供。,谐振电感较小，其能量比滤波电感小得多，因此滞后桥臂实现ZVS相对超前桥臂困难一些。,占空比丢失,Lr越大，Dloss越大；负载电流Io越大，Dloss越大；输入电压Vin越低，Dloss越大。,第八章 谐振开关型变换器,8.1 软开关变换器的分类8.2 准谐振变换器8.3 ZCS PWM变换器和ZVS PWM变换器8.4 零电压转换PWM变换器8.5 移相控制零电压开关全桥变换器8.6 谐振直流环节逆变器,谐振直流环节逆变器,提供零电压开关的条件,Qr导通，给Lr补充能量；Qr关断，Lr和Cr谐振工作。,谐振直流环节的基本原理,