ZVS拓扑分析幻灯片.ppt

改进的ZVS移相全桥拓扑的分析 作者 冯海兵 导师 于月森 专业 电源与嵌入式组 电力电子与电力传动实验室 Power Electronics and Electrical Drive Lab 电力电子与电力传动实验室 Power Electronics and Electrical Drive Lab 1 基本ZVS拓扑介绍 2 原始ZVS拓扑及存在问题分析 3 目前使用的改进型ZVS拓扑结构 4 遗留问题探讨 主要内容 1 基本ZVS拓扑介绍 电力电子与电力传动实验室 Power Electronics and Electrical Drive Lab 电力电子与电力传动实验室Power Electronics and Electrical Drive Lab 1 产生原因 1） 目前电子变换技术的发展方向 高频化（小型化、轻量化）、大容量化、高性能化 2）技术发展带来的问题 高频与大容量化 装置内部电压、电流变化 开关器件应力、电磁干扰 开关器件非线性 产生谐波、输入电流波形失真 工作和不控整流 功率因素降低等 3） 解决方法 抑制EMI 软开关谐振变化技术 减小谐波 谐波补偿和PWM调制技术 软开关的由来和基本概念 电力电子与电力传动实验室Power Electronics and Electrical Drive Lab 2 软开关的概念 1）开关管硬开关动作 如图所示，由于功率器件的开关过程不是瞬时完成的，在开关过程会存在电压和电流重叠的时候，此刻就为开关直接开关的情况下的功率损耗情况，可以看出此时的损耗是相当大的。 软开关的由来和基本概念 电力电子与电力传动实验室Power Electronics and Electrical Drive Lab 2）软开关动作 经过软开关之后可以看出开关管的损耗大大减小了，这样就有助于变换器的效率提升。 软开关的由来和基本概念 电力电子与电力传动实验室Power Electronics and Electrical Drive Lab 1 根据软开关的发展历程可将软开关电路大致分为一下几类： 1）准谐振电路 ZVS QRC;ZCS QRC;ZVS QRC; Resonant DC Link(用于逆变器的谐振直流环）。谐振电路中的电压或电流波形为正弦半波称为准谐振。 作用：减小开关损耗和降低开关噪声 危害：谐振峰值电压高，要求开关应力大，谐振电流有效值大，通态损耗大，谐振周期随输入电压、负载变化而变化，变频不好控制。 2）零开关PWM电路 ZVS PWM; ZCS PWM。 较谐振电路相比，该电路电流和电压基本上是方波，有较缓的上升和下降斜率，开关应力低，恒频率控制方便。 3）零转换PWM电路 ZVT PWM;ZCT PWM。 软开关的发展及分类 电力电子与电力传动实验室Power Electronics and Electrical Drive Lab 2 软开关的发展趋势 1）普遍性 2）开关频率高，重新利用谐振电路 3）组合简单电路获得高性能电路结构 软开关的发展及分类 2 原始ZVS拓扑及存在问题分析 电力电子与电力传动实验室Power Electronics and Electrical Drive Lab 图1 基本ZVS全桥变换结构 对于该拓扑的详细工作模式详见电源类书籍（现代高频开关电源技术及应用，开关电源设计第二版或第三版）。下面介绍一下其ZVS实现条件。 电力电子与电力传动实验室Power Electronics and Electrical Drive Lab 基本的ZVS变换拓扑 要实现开关管的零电压开通，必须有足够的能量来：1）抽走将要开通的开关管结电容上的电荷；2）给即将关断的开关管结电容充电；3）同时要考虑变压器初级绕组