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第七章谐振开关技术

内容提要与目的要求

第一节概述

第二节谐振电路工作原理和开关损耗

第三节软开关电路的分类

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内容提要与目的要求

❖掌握基本串联谐振电路和并联谐振电路原

理。理解软开关技术的基本概念。

❖重点：谐振电路原理及电路分析。

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第一节概述

➢硬开关（脉冲宽度调制），是指在功

率变换过程中电力电子开关在开通和关断

的瞬间均处于大电流或高电压的工作条件。

➢图7.1给出了典型的硬开关过程中电流、电

压和损耗的波形。

➢从波形上可知，功率器件在高电压下开通、

大电流时关断，因此要承受大的电压应力

和热应力，且易超过区。

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❖硬开关的缺点：

➢1、开关损耗制了开关元件的工作频

率。

➢2、工作方式，产生较大的电磁干扰，

电路存在着较大的动态电压、电流应力。

➢3、在开关过程中，要求开关元件有较大的

区。

➢4、桥式电路拓扑，存在着上、下桥臂直通

短路的问题。

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❖电力电子装置高频化

▪滤波器、变压器体积和重量减小，电力

电子装置小型化、轻量化。

▪开关损耗增加，电磁干扰增大。

❖软开关技术

▪降低开关损耗和开关噪声。

▪进一步提高开关频率。

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❖硬开关：

▪开关的开通和关断过程伴随着电压和电流的剧烈

变化。

▪产生较大的开关损耗和开关噪声。

❖软开关：

▪在电路中增加了小电感、电容等谐振元件，在开

关过程前后引入谐振，使开关条件得以改善。

▪降低开关损耗和开关噪声。

▪软开关有时也被成为谐振开关。

❖工作原理：

▪软开关电路中S关断后L与C间发生谐振，电路中

rr

电压和电流的波形类似于正弦半波。谐振减缓了

开关过程中电压、电流的变化，而且使S两端的

电压在其开通前就降为零。

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❖以闸刀开关作形象比喻，如果能在闸刀推

合和拉开的瞬间人为地令开关间的电压或

电流为零，岂不就可以避免拉弧火花的产

生？

❖在功率变换技术中，其实就是在主开关器件

关断或导通的瞬间，实现其两端电压或电流

为零的技术。也就是ZVS（零压开关）和

ZCS（零流开关）软开关技术。

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❖软开关技术的发展经历了高频逆变器、缓

冲电路和谐振开关三个阶段。

➢1.高频逆变器:负载带有谐振电路的逆变器

称为正弦波逆变器或高频逆变器。水银整

流器时代就已开始研究。

➢晶闸管时代，高频逆变器作为开关损耗少

的逆变器而著称，与整流电路组合一起的

高频环节DC-DC变流器可算是最早实用化

的软开关技术。