图6-5给出了前三种软开关电路的基本开关单元，谐振直流 环节的电路见图6-10。
图6-5 准谐振电路的基本开关单元
2、零开关PWM电路
零开关PWM变换电路是在准谐振变换电路基础上，增加了 辅助开关而形成的。辅助开关用于控制谐振的开始时刻，使谐 振仅发生于开关过程前后，这样，电路就可以采用恒频控制方 式即PWM控制方式。零开关PWM电路可分为：
图6-6 零开关PWM电路的基本开关单元
3、零转换PWM电路
准谐振变换器的谐振电感和谐振电容一直参与工作；零开关 PWM变换器的谐振元件虽不一直工作，但谐振电感却串在主回 路中，损耗较大。为克服这些缺陷，提出了零转换PWM变换器。 虽这类变换器也采用对谐振时刻进行控制来实现PWM控制，但 与零开关变换器相比具有更突出的优点：
要 实 现 软 开 关 的 PWM 控制，只需控制Lr与Cr的 谐振时刻。其方法是：要 么在适当时刻先短接谐振 电感，在需要谐振的时刻 再断开；要么在适当时刻 先断开谐振电容，在需要 谐振的时刻再接通。由此 得到不同形式的零开关 PWM 电 路 的 基 本 开关 单 元， 如图 6-6 所 示，其 中 S1为辅助开关。
第6章 软开关技术
6.1 软开关的基本概念 1、硬开关及其缺点
变流电路中的电力电子开关不是理想器件。开通时，开关 管的电压不是立即降到零，同时它的电流也不是立即上升到 负载电流，有一个上升时间。在这段时间里，开关元件承受 的电压和流过的电流有一个交叠区，会产生开关损耗，称之 为开通损耗，其波形如图6-1（a）所示。同样，在开关关断 时，开关管的电流也有一个下降过程，电压也有一个上升时 间，电压和电流的交叠产生的开关损耗称之为关断损耗，其 波形如图6-1（b）所示。开关器件在开关过程中产生的开通 损耗和关断损耗，统称为开关损耗。具有这种开关过程的开 关称为硬开关。
1）零电压开关PWM电路（Zero-Voltage-Switching PWM Con -verter-ZVSPWM）；
2）零电流开关PWM电路（Zero-Current-Switching PWM Con -verter-ZCSPWM）。
同准谐振电路相比，这类电路的优势是：电压和电流基本上 是方波，只是上升沿和下降沿较缓，开关承受的电压明显降低， 电路可以采用开关频率固定的PWM控制方式。
开关管开通前使其承受的电压先降为零，或关断前使其电 流先降为零，就可消除开关过程中电压、电流的重叠，降低 电压变化率du/dt或电流变化率di/dt，从而大大减少甚至消除 开关损耗和开关噪声，这样的电路称为软开关电路。
（1）零电压开关 开关开通前使其两端电压为零，则开通时就不会产生损耗，
该方式称为零电压开通，简称零电压开关，如图6-2(a)所示。
在开关器件回路中串联电感L等元件，构成开通缓冲电路， 开关器件导通时，它可以减缓电流的上升速度，抑制di/dt， 降低开通损耗，当L足够大时近似为零电流开通，如图6-3(a) 所示。
在开关器件的两端并联电容C等元件，构成关断缓冲电路， 开关器件关断时，它可以减缓器件电压上升速度，抑制du/dt， 降低关断损耗，当C足够大时近似为零电压关断，如图6-3(b) 所示。
2、软开关电路的基本单元
图6-4是软开关电路的基本开关单元，每一种软开关电路都 可以用于降压型、升压型等不同电路。
图6-4 基本开关单元的概念
下面分别介绍准谐振电路、零开关PWM电路和零转换PWM 电路三类软开关变换电路。
1、准谐振电路（QRC）
准谐振变换电路是在主开关电路中串、并联小电感和小电 容，这类变换电路的特点是谐振元件只参与能量变换的某个阶 段，而不是全程参与，谐振电路中的电压或电流波形为正弦半 波，因此称之为准谐振。准谐振电路可以分为：
1)零电压开关准谐振电路（Zero-Voltage-Switching QuasiResonant Converter--ZVSQRC）； 2)零电流开关准谐振电路（Zero-Current-Switching QuasiResonant Converter--ZCSQRC）； 3)零电压开关多谐振电路（Zero-Voltage-Switching MultiResonant Converter--ZVSMRC）； 4)用于逆变器的谐振直流环节电路（Resonant DC Link）。
6.2 软开关电路的分类
1、软开关技术分类：根据发展历程，可将其分为4大类： （1）全谐振型变换电路。也称谐振型变换电路。按谐振类型 分，可分为串联谐振和并联谐振电路两类。按负载与谐振电路 的连接关系分，又可分为串联负载和并联负载谐振电路。 （2）准谐振变换电路。可分为零电压开关准谐振电路、零电 流开关准谐振电路、零电压开关多谐振电路和用于逆变器的谐 振直流环节电路等4类。 （3）零开关PWM电路。可分为零电压开关PWM变换电路和 零电流开关PWM变换电路两类。 （4）零转换PWM变换电路。它可分为零电压转换PWM变换 电路和零电流形
(b)关断波形
图6-2 软开关时电压和电流理想化波形及其开关损耗
（2）零电流开关 开关器件关断前使其电流为零，则开关关断时不会产生损
耗，这种关断方式称为零电流关断，简称零电流开关。如图 6-2(b)所示。
3、 软开关电路与缓冲电路的区别
缓冲电路也可以减少器件的开关损耗、降低电压峰值和电 流峰值、改善du/dt或di/dt。
(a)开通波形
(b)关断波形
图6-3 硬开关加缓冲电路时电压和电流理想化波形及其开关损耗
（2）缓冲电路虽减少了开关损耗，但把缓冲电路自身的损 耗加进去，整体功耗还是增加了，且这种损耗随频率的增加 也在增加。缓冲电路只是部分地改善了开关器件的工作条件， 不能提高整体效率。故不将缓冲电路列为软开关技术。
图6-1（a） 开通波形和损耗
图6-1（b） 关断波形和损耗
硬开关进行开关转换时存在的缺点： 1）开关损耗大，限制了开关器件的工作频率。 2）方波工作方式会产生电磁干扰，存在较大的du/dt和di/dt。 3）在桥式电路中，存在着上、下桥臂直通的短路问题。
2、软开关及其优点
在原来的开关电路中，通过增加小电感、小电容及辅助开 关等谐振元件，构成开关器件的辅助换流网络，在开关过程 前后引入谐振过程。