图6-2 ZVS-PWM-Boost电路 a)主电路结构 b)～f)电量波形 g)时区编L
U0 LS
t
t t t0
（6-3）
t01
t1
t0
LS I0 U0
（6-5）
（3）LS与CS谐振区（时区c）——CS放电区
等效电路中电量按实际方向标出。 按参考方向列方程有：
■软开关技术——又称谐振开关技术，它利用以谐振为主的 辅助换流手段，解决了电路中的开关损耗和开关噪声问题， 使开关频率可以大幅度提高。
■软开关技术是电力电子装置高频化重要而有效的途径之一。
6.1 概述
6.1.1 硬开关与软开关 6.1.2 零电压开关与零电流开关 6.1.3 软PWM开关电路的分类 6.1.4 PWM软开关电路存在的问题
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6.1.2 零电压开关与零电流开关
◆零电流开关（Zero-current-switching, ZCS）——谐振电 感Lr与功率开关S相串联。在S开通之前，Lr的电流为零；当 S开通时，Lr限制S中电流的上升率，从而实现S的零电流开 通；而当S关断时，Lr和Cr谐振工作使Lr的电流回到零，从 而实现S的零电流关断。Lr和Cr为S提供了零电流开关的条件。
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6.1.1 硬开关与软开关
■软开关
◆软开关电路中增加了谐振电感Lr和谐振电容Cr，与滤波电感L、 电容C相比，Lr和Cr的值小得多，同时开关S增加了反并联二极管VDS，
而硬开关电路中不需要这个二极管。 ◆在开关过程前后引入谐振，使开关开通前电压先降到零，关断
前电流先降到零，消除了开关过程中电压、电流的重叠，从而大大减 小甚至消除开关损耗，同时，谐振过程限值了开关过程中电压和电流 的变化率，这使得开关噪声也显著减小。
图6-2 ZVS-PWM-Boost电路 a)主电路结构 b)～f)电量波形 g)时区编号
6.2.2 分立式缓冲型软PWM电路
1、电路工作原理分析
（1）电路初态（时区a） ——VD0稳定导通区
（2）VD0与VG2换流区（时区b） uLr=Uo，iL按线性迅速增长，
iD以同样的速率下降，直到t1时 刻，iLr=I0，iD下降到零， VD0自 然关断。
第6章 PWM软开关电路
6.1 概述 6.2 缓冲型PWM软开关电路
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6.1 概述
■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。
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6.1.1 硬开关与软开关
■软开关
◆零电压开通——零电压开关 开关开通前其两端电压为零，则开通时不会产生损耗和噪声。 ◆零电流关断——零电流开关 开关关断前其电流为零，则关断时不会产生损耗和噪声。 ◆零电压关断 与开关并联的电容能延缓开关关断后电压上升的速率，从而降低关断损耗。 ◆零电流开通 与开关串联的电感能延缓开关开通后电流上升的速率，降低了开通损耗。 ◆在很多情况下，不再指出开通或关断，仅称零电压开关和零电流开关。
对软开关电路的效率和EMI水平进行比较实验研究的结果表明， 软开关电路的实际效率和EMI水平与期望值差别较大，原因是主电路 器件由于软开关所减少的开关损耗中，一部分被附加电路产生的各 种损耗所抵消；与此相仿，尽管主电路器件的电压和电流变化率都 明显下降，与之对应的EMI也相应减低，但由于附加电路的谐振频率 远高于PWM的载波频率，因此附加电路会产生大量的噪声，这一点在 以往工作中常被忽视。
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6.1.3 软PWM开关电路的分类
■软PWM开关电路是具有ZVS/ZCS环境的PWM电路的简称。 ■软PWM开关电路的分类
◆缓冲型电路——在电路中附加无源或有源低耗型 缓冲电路，从而改变器件开关轨迹并实现ZVS/ZCS。
◆控制型电路——主要依靠合理安排控制极脉冲的 时序促使电路具有ZVS/ZCS环境。
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6.2 缓冲型PWM软开关电路
6.2.1 缓冲型PWM软开关电路的分类 6.2.2 分立式缓冲型软PWM电路 6.2.3 单相式缓冲型软PWM电路 *6.2.4 集中式缓冲型软PWM电路
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6.2.2 分立式缓冲型软PWM电路
◆具有电路简单、效率高等优点， 广泛用于功率因数校正电路（PFC）、 DC-DC变换器、斩波器等。 ◆以升压电路为例，在分析中假设 电感Ld、电容Co很大，可以忽略电 流和输出电压的波动，在分析中还 忽略元件与线路中的损耗。 ◆缓冲电路包含两部分 （1）Cs构成的强行无源关断缓冲电 路，使VG1和VD0具有ZVOFF环境。 （2）由VG2、VDS1、VDS2、Ls和Cs构成 的有源开通缓冲电路，为VG1和VD0 营造ZVON环境。
◆直流谐振型电路——附加钳位电路将直流电压改 造成高频脉冲列并使器件的开关状态仅在直流电压的零 压期进行更迭，从而实现ZVS。
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6.1.4 PWM软开关电路存在的问题
1.可靠性 为实现软开关，目前的普遍做法是在电路中附加无源或有源电
路，而这些电路无论从结构和原理都与SCR电路中的辅助换流电路十 分相似，这自然增加电路的复杂程度，并将全控型电路无换流电路 的优点完全断丧，从而降低系统的可靠性。 2.效率和EMI问题
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6.1.2 零电压开关与零电流开关
◆零电压开关（Zero-voltage-switching, ZVS） ——谐 振电容Cr与功率开关S相并联。在S导通时，Cr上的电压 为零；当S关断时，Cr限制S上电压的上升率，从而实现S 的零电压关断；而当S开通时，Lr和Cr谐振工作使Cr的电 压回到零，从而实现S的零电压开通。Lr和Cr为S提供了 零电压开关的条件。
id I0 iC iL
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6.1.1 硬开关与软开关
■硬开关 ◆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。