（1） 零电压开关准谐振电路
ug
VDT
关断过程 开通过程
uT (uCr)
Lr
O
t t t t t0 t1 t2 t3t4t5 t6 t0 t
L
+
T
iT iLr
O uVD
ui
Cr
VD
C
R
uo
-
◆其中开关管T和谐振电容 Cr并联，谐振电感 Lr 与T串联。假设电 路中电感L和电容C值很大。 ◆假设电感L和电容C很大，可以等效为电流源和电压源，并忽略 电路中的损耗。 ◆开关电路的工作过程是按开关周期重复的，在分析时可以选择开 关周期中任意时刻为分析的起点，选择合适的起点，可以使分析得到 简化。
（1） 零电压开关准谐振电路
ug
VDT
关断过程 开通过程
uT (uCr)
Lr
O
t t t t t0 t1 t2 t3t4t5 t6 t0 t
L
+
T
iT iLr
O uVD
ui
Cr
VD
C
R
uo
-
◆工作过程 ☞选择开关关断时刻为分析的起点。 ☞t0~t1时段：t0之前，S导通，VD为断态，uCr=0，iLr=IL，t0时刻T关 断，Cr使T关断后电压上升减缓，因此T的关断损耗减小，T关断后， VD尚未导通；Lr+L向Cr充电，L等效为电流源，uCr线性上升，同时 VD两端电压uVD逐渐下降，直到t1时刻，uVD=0，VD导通。
（1） 零电压开关准谐振电路
ug
VDT
关断过程 开通过程
uT (uCr)
Lr
O
t t t t t0 t1 t2 t3t4t5 t6 t0 t
L
+
T
iT iLr
O uVD
ui
Cr
VD
C
R
uo
-
☞t1~t2时段：t1时刻VD导通，L通过VD续流，Cr、Lr、Ui形成谐振 回路；谐振过程中，Lr对Cr充电，uCr不断上升，iLr不断下降，直到 t2时刻，iLr下降到零，uCr达到谐振峰值。 ☞t2~t3时段：t2时刻后，Cr向Lr放电，iLr改变方向，uCr不断下降，直 到t3时刻，uCr=Ui，这时，uLr=0，iLr达到反向谐振峰值。 ☞t3~t4时段：t3时刻以后，Lr向Cr反向充电，uCr继续下降，直到t4时 刻uCr=0。
第7章 软开关技术
7.1 软开关技术概述
7.2 软开关技术的典型电路
引言
■开关损耗、开关频率及其引起的电磁干等是影响电力电子 电路性能的重要因素，针对这些问题出现了软开关技术。 ■现代电力电子装置的发展趋势是小型化、轻量化，同时对装 置的效率和电磁兼容性也提出了更高的要求。 ■电力电子电路的高频化 ◆可以减小滤波器、变压器的体积和重量，电力电子装置小 型化、轻量化。 ◆开关损耗增加，电路效率严重下降，电磁干扰增大。 ■软开关技术
7.1.2 软开关的特性
■硬开关在电力电子装置中存在 以下问题：
uT iT ， uT
iT
uT
◆开关损耗大 ：开关端电压电流波形的 开通 关断 t 0 (a) 交叠致使器件的开关损耗随着开关频率的 P 升高逐渐增大。 ◆开通时容性问题 ：当开关器件在很高 (b) 0 t 的电压下开通时，储藏在开关器件结电容 中的能量将会全部耗散在开关器件内，易 图7.1 硬开关特性 引起器件过热损坏。 ◆关断时过电压问题：当开关器件关断时，通过电路中感性元件的电压 电流变化率会很大，易产生较大的电磁干扰，尖峰过电压也易造成器件过 热损坏。
0 uT iT ，
uT
开通
iT
t
uT
关断
0
t
图7.3 实际软开关特性
7.1.3 软开关电路的分类
■软开关电路的分类
◆根据电路中开关元件开关时电压电流状态，可 以分为零电压开通电路和零电流关断电路两类。 ◆根据软开关技术的发展历程，可以分为准谐振 型电路、零开关PWM电路和零转换PWM电路。
7.2 软开关技术的典型电路
◆降低开关损耗和开关噪声。
◆使开关频率可以大幅度提高。
7.1 软开关技术概述
7.1.1 软开关的概念 7.1.2 软开关的特性 7.1.3 软开关的分类
7.1.1 软开关的概念
■硬开关 硬开通 硬 开 关 开关器件在其端电压不为零时开通
硬关断
开关器件在其电流不为零时关断
◆开关过程中电压、电流均不为零，出现了重叠，有显著的开关损耗。 ◆电压和电流变化的速度很快，波形出现了明显的过冲，从而产生了开 关噪声。 ◆开关损耗与开关频率之间呈线性关系，因此当硬电路的工作频率不太 高时，开关损耗占总损耗的比例并不大，但随着开关频率的提高，开关损 耗就越来越显著。
T
硬开关在开关过程中的这些问题，主要是由于在开关过程中同时有 电压电流产生的
7.1.2 软开关的特性
ug
■理想软开关
◆开关器件开通时，两端电压 uT 先降为零，
然后施加驱动信号，使电流 iT 逐渐上升 ◆器件关断时，使器件中电流 iT 先降为零， 然后再撤销驱动信号，电压 uT 开始上升 ◆由于不存在电压和电流的交叠，没有开关 损耗，这是一种理想的软开关。
0 iT uT
uT
零电压 开通
iT
t
uT
零电流 关断
0
t
图7.2 理想软开关特性
ug
■实际软开关
◆软开通：开通过程时，对开关器件施加驱 动u g 信号后，电流 iT 开始上升，电压 uT 不大 且迅速下降为零，开通损耗不大； ◆软关断：关断时，电流 iT 下降，电压 uT 不 大且上升缓慢，关断损耗也不大。
7.1.1 软开关的概念
■为解决硬开关频率不能太高、有电磁干扰的问题，出现了软开关技术。
零电压开通 软 开 关
在器件开通过程中，其端电压为零，则 称为零电压开通
零电流关断
如果在器件关断过程中，其承载的电流为 零，则称为零电流关断
◆零电压开通和零电流关断是理想的软开关，其开关过程中没有开关损 耗和噪声。 ◆开关损耗与开关频率之间呈线性关系，当开关频率较低时，开关损耗 占总损耗的比例并不大，但随着开关频率的升高，开关损耗占的比重就越 来越大，这时候必须采用软开关技术来降低开关损耗。
7.2.1 准谐振电路 7.2.2移相全桥型零电压软开关PWM电路 7.2.3零转换PWM电路
7.2.1 准谐振型电路
准谐振型电路是最早出现的软开关电路，其中有些现 在还在大量使用。 ◆谐振型变换电路：利用谐振现象，使开关器件上电压 或电流按照正弦规律变化，为实现零电压开通或零电流关 断创造条件。 ◆谐振型变换电路可以分为全谐振、准谐振和多谐振变 换三种类型。 ◆在软开关技术中应用较多的是准谐振变换电路。 ◆ 准谐振电路中电压或电流的波形为正弦半波，故称之 为准谐振。 ◆准谐振电路可以分为零电压开关准谐振电路和零电流 开关准谐振电路。