軟開關(guān)定義及分類
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- 發(fā)布時(shí)間:2017/4/9 22:27:54
- 作者:hb_yinhe
凡用控制的方法使電子開關(guān)在其兩端的電壓為零時(shí)導(dǎo)通電流,或使流過電子開關(guān)的電流為零時(shí)關(guān)斷,則此開關(guān)稱為軟開關(guān)。它能克服傳統(tǒng)的硬開關(guān)的開關(guān)損耗,理想的軟開關(guān)的開關(guān)損耗為零,從而可提高功率變換器的傳輸效率。
一軟開關(guān)概述
硬開關(guān)是在控制電路的開通和關(guān)斷過程中,電壓和電流的變化劇烈,產(chǎn)生較大的開關(guān)損耗和噪聲,開關(guān)損耗隨著開關(guān)頻率的提高而增加,使電路效率下降;開關(guān)噪聲給電路帶來嚴(yán)重的電磁干擾,影響周邊電子設(shè)備的工作。軟開關(guān)是在硬開關(guān)電路的基礎(chǔ)上,增加了小電感、電容等諧振器件, 構(gòu)成輔助換流網(wǎng)絡(luò),在開關(guān)過程前后引入諧振過程,開關(guān)在其兩端的電壓為零時(shí)導(dǎo)通;或使流過開關(guān)的電流為零時(shí)關(guān)斷,使開關(guān)條件得以改善, 降低傳統(tǒng)硬開關(guān)的開關(guān)損耗和開關(guān)噪聲,從而提高了電路的效率。 軟開關(guān)包括軟開通和軟關(guān)斷。理想的軟開通過程是:電壓先下降到零后,電流再緩慢上升到通態(tài)值, 所以開通時(shí)不會(huì)產(chǎn)生損耗和噪聲,軟開通的開關(guān)稱之為零電壓開關(guān)。理想的軟關(guān)斷過程是:電流先下降到零后,電壓再緩慢上升軟開關(guān)技術(shù)大體上分為零電壓開關(guān)和零電流開關(guān), 到通態(tài)值,所以關(guān)斷時(shí)不會(huì)產(chǎn)生損耗和噪聲,軟關(guān)斷的開關(guān)稱之為零電流開關(guān)。
二軟開關(guān)的分類
根據(jù)開關(guān)元件開通和關(guān)斷時(shí)電壓電流狀態(tài),可分為零電壓電路和零電流電路兩大類。根據(jù)軟開關(guān)技術(shù)發(fā)展的歷程可以將軟開關(guān)電路分成準(zhǔn)諧振電路、零開關(guān)PWM電路和零轉(zhuǎn)換PWM電路。
01零電壓開關(guān)
?、倭汶妷洪_通:開關(guān)開通前其兩端電壓為零開通時(shí)不會(huì)產(chǎn)生損耗和噪聲。
?、诹汶妷宏P(guān)斷:與開關(guān)并聯(lián)的電容能延緩開關(guān)關(guān)斷后電壓上升的速率,從而降低關(guān)斷損耗。
02零電流開關(guān)
?、倭汶娏麝P(guān)斷:開關(guān)關(guān)斷前其電流為零關(guān)斷時(shí)不會(huì)產(chǎn)生損耗和噪聲。
?、诹汶娏鏖_通:與開關(guān)串聯(lián)的電感能延緩開關(guān)開通后電流上升的速率,降低了開通損耗。
03準(zhǔn)諧振電路
準(zhǔn)諧振電路中電壓或電流的波形為正弦半波,因此稱之為準(zhǔn)諧振。是最早出現(xiàn)的軟開關(guān)電路。其電壓峰值很高,要求器件耐壓必須提高;諧振電流有效值很大,電路中存在大量無功功率的交換,電路導(dǎo)通損耗加大;諧振周期隨輸入電壓、負(fù)載變化而改變,因此電路只能采用脈沖頻率調(diào)制方式來控制。準(zhǔn)諧振電路可分類為零電壓開關(guān)準(zhǔn)諧振電路、零電流開關(guān)準(zhǔn)諧振電路、電壓開關(guān)多諧振電路、用于逆變器的諧振直流環(huán)節(jié)電路。
04零開關(guān)PWM電路
引入了輔助開關(guān)來控制諧振的開始時(shí)刻,使諧振僅發(fā)生于開關(guān)過程前后。其電路在很寬的輸入電壓范圍內(nèi)和從零負(fù)載到滿載都能工作在軟開關(guān)狀態(tài);電路中無功功率的交換被削減到最小,這使得電路效率有了進(jìn)一步提高。零開關(guān)PWM電路可分類為零電壓開關(guān)PWM電路、零電流開關(guān)PWM電路。
05零轉(zhuǎn)換PWM電路
采用輔助開關(guān)控制諧振的開始時(shí)刻,但諧振電路是與主開關(guān)并聯(lián)的。其特點(diǎn)為電路在很寬的輸入電壓范圍內(nèi)和從零負(fù)載到滿載都能工作在軟開關(guān)狀態(tài);電路中無功功率的交換被削減到最小,這使得電路效率有了進(jìn)一步提高。零轉(zhuǎn)換PWM電路可分為零電壓轉(zhuǎn)換PWM電路、零電流轉(zhuǎn)換PWM電路。