uT uCs 0 ，开关管在零电压条件下导通，电感电流线 在t=t0时刻， 性增长，直到 iLr I o
(2) [t1, t2]阶段(Lr-Cd谐振——第一次谐振)
二极管截止，其上电压开始上升，电路进入谐振状态（第一次振）， 相当于ZCS QRC的谐振阶段，
(3) [t2, t3]阶段(Lr-Cd-Cs谐振——第二次谐振) 在t=t2时刻，开关管断开，电路进入谐振状态（第二次振） (4) [t3, t4]阶段(Lr-Cs谐振——第三次谐振) 在t=t2时刻，二极管上电压下降到零，管子导通，电路进 入谐振状态(第三次振)，相当于ZVS QRC的谐振阶段。
(1) [t0 , t1 ] 阶段
uCr 0 ， iLr 在 t 0时刻，开关管 VT 开通，二极管仍处于导通态，
从零线性上升至 I o， iD I o iLr 从
I o 线性下降为零，二极管自然关断。
(2) [t1, t2 ] 阶段（谐振阶段）
Ui iLr (t ) I o sin r (t t1 ) Zr
uVT iVT Ud
uVT
Io
iVT uVT
iVT Io ton
Ud
VT
VD
toff
t
1 P f sU d I oton on 2
1 Poff f sU d Iotoff 2
Buck电路中器件的开 关损耗更为严重
二、软开关特性 1、零电压开通、零电流关断
ug
uVT iVT uVT
2、软开通、软关断
uD
+ uT 1
Io iT 1
-
Lr iLr
VT1
Ui
VT2
Cr ic
VD2
+
uD
Io
Ui
+ Cr uCr
VD
-
-
iD
+ uCr
VD
-
-
(a) [t0 , t1 ]
VD1 VD1
(b) [t1, t2 ]
(a) [t0 , t1 ]
VD1
iT 1
c
-
(b) [t1 , t2 ]
VD1
+ uT 1
VT1
第7章 谐振软开关技术
为了使开关型电力电子变换器能在很高的频率下高效 可靠地运行，近年来研究并开始应用了软开关技术。 教学要求： （1）掌握软开关的基本概念、特性及其类型； （2）了解准谐振与多谐振变换电路、零开关PWM变 换电路、零转换PWM变换电路和直流环节谐振型逆变 电路的工作原理及工作过程。
iLr I o 二极管截止，电源对负载供电。 (6) [t5, t6]阶段 VT为通态，
7.2.3 零电压开关多谐振变换电路（ZVS MRC）
+
Cs
uT + iT VT
- u -
Cs
Lr iLr uD
Lf
+
iD Cd
+
Cf
R
Ui
VD
Uo
iLr I o
-
-
(1) [t0, t1]阶段(Lr充电)
Lr
VT
Ui
VT
VDs
iLr
iC Cr
+
uCr
Io
(a) [t0 , t1 ]
+ uT
Ui
-
(b) [t1 , t2 ]
+ uT
iC
VDs
Lr
VDs
Lr
+
Cr
Io uCr Ui
+
VD
iD uCr
Io
-
(d) [t3 , t4 ]
(c) [t2 , t3 ]
2） 全波模式
+ uT
-
Lr iLr iD
uCr 2U i
uCr (t ) Ui [1 cos r (t t1 )]
Ui iLr (t ) I o sin r (t t1 ) Zr
(3) [t2, t3]阶段（电感恒流）
iLr I o
uCr 2U i
(4) [t3, t4]阶段（电容谐振放电） , t4 ]期间，负电流 iLr经VD1返回电 当t=t3时刻，驱动VT2，在 [t3 源，开关管VT1的电流 iT 1 0 且电压 uT 1 0 ，可使VT1在零电流 下关断。 (5) [t4, t5]阶段（电容线性放电） 开关管VT1已关断，续流二极管VD截止，Cr经VT2对负载 恒流放电，电容电压线性下降到零 (6) [t5, t6]阶段（续流模式） 当t=t5时刻，uCr 0 ，二极管VD导通， iD I o 当t>t5时，撤除VT2的驱动信号，则VT2也是零电流关断。
ug
uVT iVT u VT
0
0
iVT
t
iVT
t t t
0
t
0 P 0
Pon
Poff
三、谐振软开关电路的类型 1、准谐振与多谐振变换电路 2、零开关PWM变换电路 3、零转换PWM变换电路
4、直流环节谐振型逆变电路（RDCLI）
7.2 准谐振与多谐振变换电路 7.2.1 零电流开关准谐振变换电路（ZCS QRC）
(1) [t0, t1]阶段（电容线性充电）
+
uCr Cr
变换电路的工作波形
u g1
t0 t1 t2 t3 t 4 t5
-
(a) [t0,t1 ]
t
(b) [t1,t4 ]
VDs
Lr iLr iD
t6 t
+
uD
Io
Ui
VD
(c) [t4,t5 ]
(1) [t0, t1]阶段 VT关断，谐振电容两端电压上升率线性上升，同时二极 管VD两端电压线性下降。 (2) [t1, t2]阶段 VD导通，电感通过VD续流，电感、电容和二极管形成谐 振回路，t2时刻电感电流下降到零，电容电压上升到谐振峰值。 (3) [t2, t3]阶段 iLr 改变方向，达到反向谐振峰值，uCr U i
-
Lr iLr
+ uT 1
VT2
Cr
VD 2
+
uD VD
Io
iT 1
-
Lr iLr
VT1
Ui
VT2
Cr ic
VD 2
+
uD
Io
Ui
+ uCr
-
+ uCr
VD
VD1
-
VD1
(c) [t2 , t3 ]
] (d1) [t3 , t3
+ uT 1
Io
-
+ uT 1
VT1
Ui
-
Lr iLr
+
VT2
Cr ic
零电压开关准谐振变换电路的等效电路
ic Cr Lr ic Io Cr
ug
+u
Ui
Cr
-
iLr
+u
Ui
Cr
-
0
uCr uT
Ui 0 iLr Io
Ts
t
(a) [t0,t1 ]
ic Cr Lr ic Cr Lr
Zr Io
+u
Ui
Cr
-
iLr
t
Io
+u
Ui
Cr
-
iLr
iD
+
uD
Io
VD
0 iT Io 0
VD1
+ uT 1
iT 1
-
Lr iLr ug 2
+ Lf
VT2
Cr ic
+
VT1 u g1
Ui
VD 2
VD
uD iD
Cf
+ uCr
R Uo
-
-
-
设电路初始状态为主开关管和辅助开关管均处于断开状态， 续流二极管导通。 变换电路的等值电路
VD1
iT 1
VD1
+ uT 1
VT1
-
Lr iLr
+
VT2
VD2
ug
iLr
Buck多谐振开关电路工作波形
t
0
Io 0 iT Io 0 iD
t
t
0
uT
t
uD
0 0
t
t0
t1
t2
t3 t 4
t
7.3 零开关PWM变换电路
7.3.1 零电流开关PWM变换电路（ZCS PWM） Buck ZCS PWM变换电路
需要作出如下几点假设：
①所有开关管、二极管均为理想器件； ②电感、电容均为理想元件； ③假定 L f 和 C f 都很大，可以等效为电压源和电流源。
7.1 谐振软开关的基本概念
一、硬开关的开关损耗 1、典型的开关损耗
u s is Us Is is us
开通损耗：
t
Pon
1 f sU s I s ton 6
1 f sU s I s toff 6
is us
U on
P
U on I s
ton
关断损耗：
t
P off
toff
2、Buck电路中器件的开关损耗
由于有谐振的作用，当谐振电感 Lr 中通过的电流为零时，
开关管VT导通， 从而实现开关管零电流开通；
当VT导通后，谐振电感和谐振电容发生谐振，
Lr 中的电流为零时， 开关管断开， 从而实现开关管的零电流关断。
2. 工作过程分析 1）半波模式
+ uT
-