1、第8章 諧振開關(guān)型變換器1電力電子學(xué)電力電子學(xué)電力電子變換和控制技術(shù)（第三版）陳陳 堅堅 編著編著華中科技大學(xué)華中科技大學(xué)第8章 諧振開關(guān)型變換器第八章第八章 諧振開關(guān)型變換器諧振開關(guān)型變換器8.1 軟開關(guān)變換器的分類8.2 準諧振變換器8.3 ZCS PWM變換器和ZVS PWM變換器8.4 零電壓轉(zhuǎn)換PWM變換器8.5 移相控制零電壓開關(guān)全橋變換器8.6 諧振直流環(huán)節(jié)逆變器第8章 諧振開關(guān)型變換器第八章第八章 諧振開關(guān)型變換器諧振開關(guān)型變換器8.1 軟開關(guān)變換器的分類8.2 準諧振變換器8.3 ZCS PWM變換器和ZVS PWM變換器8.4 零電壓轉(zhuǎn)換PWM變換器8.5 移相控制零電壓開

2、關(guān)全橋變換器8.6 諧振直流環(huán)節(jié)逆變器第8章 諧振開關(guān)型變換器功率開關(guān)管工作的幾個術(shù)語導(dǎo)通截止開通開通關(guān)斷關(guān)斷第8章 諧振開關(guān)型變換器功率開關(guān)管的硬開關(guān)工作第8章 諧振開關(guān)型變換器減小開關(guān)損耗的方法(1) 在開關(guān)管開通時，使其電流保持在零，或者限制電流的上升率，從而 減小電流與電壓的交疊區(qū)，這就是所謂的零電流開通。(2) 在開關(guān)管開通前，使其電壓下降到零，這就是所謂的零電壓開通。(3) 同時做到(1)和(2)，在這種情況下，開通損耗為零。減小開通損耗(1) 在開關(guān)管關(guān)斷前，使其電流減小到零，這就是所謂的零電流關(guān)斷。(2) 在開關(guān)管關(guān)斷時，使其電壓保持在零，或者限制電壓的上升率，從而 減小電流與

3、電壓的交疊區(qū)，這就是所謂的零電壓關(guān)斷。(3) 同時做到(1)和(2)，在這種情況下，關(guān)斷損耗為零。減小關(guān)斷損耗第8章 諧振開關(guān)型變換器功率開關(guān)管的軟開關(guān)工作零電流開關(guān)(Zero-Current-Switching)零電壓開關(guān)(Zero-Voltage-Switching)第8章 諧振開關(guān)型變換器開關(guān)軌跡：軟開關(guān)vs 硬開關(guān)第8章 諧振開關(guān)型變換器軟開關(guān)變換器的分類諧振變換器軟開關(guān) 串聯(lián)諧振變換器(SRC) 并聯(lián)諧振變換器(PRC) 負載串聯(lián)負載并聯(lián)準諧振變換器(QRC) ZCS-QRCZVS-QRC多諧振變換器(MRC) ZCS-MRCZVS-MRC零開關(guān)PWM變換器ZCS- PWM變換器ZV

4、S- PWM變換器零轉(zhuǎn)換PWM變換器ZCT- PWM變換器ZVT- PWM變換器第8章 諧振開關(guān)型變換器第八章第八章 諧振開關(guān)型變換器諧振開關(guān)型變換器8.1 軟開關(guān)變換器的分類8.2 準諧振變換器8.3 ZCS PWM變換器和ZVS PWM變換器8.4 零電壓轉(zhuǎn)換PWM變換器8.5 移相控制零電壓開關(guān)全橋變換器8.6 諧振直流環(huán)節(jié)逆變器第8章 諧振開關(guān)型變換器零電流開關(guān)準諧振開關(guān)DQ1DQ1QCrLrCrLrQDQ1LrCrCrLrQDQ1半波模式全波模式第8章 諧振開關(guān)型變換器DQ1DQ1CrDQ1QCrLrCrLrQDQ1QLrCrLrQ零電壓開關(guān)準諧振開關(guān)全波模式半波模式第8章 諧振開關(guān)

5、型變換器ZCS準諧振變換器族(1)CrLrSLfCfRLdVo+_VinBuckBoostVinLcRLdVo_+CfDLrSCrBuck-BoostLbSDRLdVo+_VinCfCrLrLfCfRLdVo_+LbVinCbDSCrLrCukSQDQ1QDQ1Half-WaveFull-Wave第8章 諧振開關(guān)型變換器ZCS準諧振變換器族(2)TrDR1LfCfRLdVo+_*VinDR2SLrCrTrDR1CfRLdVo+_*VinSLrCrForwardFlybackSQDQ1QDQ1Half-WaveFull-Wave第8章 諧振開關(guān)型變換器全波模式Buck ZCS QRC第8章 諧振

6、開關(guān)型變換器電感電流線性增加模式第8章 諧振開關(guān)型變換器諧振模式：開關(guān)管導(dǎo)通第8章 諧振開關(guān)型變換器諧振模式：反并二極管導(dǎo)通第8章 諧振開關(guān)型變換器電容線性放電模式第8章 諧振開關(guān)型變換器濾波電感電流續(xù)流模式第8章 諧振開關(guān)型變換器ZVS準諧振變換器族(1)CrLrSLfCfRLdVo+_VinLbDRLdVo+_VinCfLrCrSBuckBoostBuck-BoostCukSQDQ1QDQ1Half-WaveFull-WaveVinLcRLdVo_+CfDLrSCrLfCfRLdVo_+LbVinCbDSLrCr第8章 諧振開關(guān)型變換器ZVS準諧振變換器族(2)ForwardFlyback

7、TrDR1LfCfRLdVo+_*VinDR2SLrCrTrDR1CfRLdVo+_*LrVinSCrSQDQ1QDQ1Half-WaveFull-Wave第8章 諧振開關(guān)型變換器半波模式Boost ZVS QRC第8章 諧振開關(guān)型變換器電容線性充電模式第8章 諧振開關(guān)型變換器諧振模式第8章 諧振開關(guān)型變換器電感電流線性下降模式第8章 諧振開關(guān)型變換器輸入電感電流續(xù)流模式第8章 諧振開關(guān)型變換器第八章第八章 諧振開關(guān)型變換器諧振開關(guān)型變換器8.1 軟開關(guān)變換器的分類8.2 準諧振變換器8.3 ZCS PWM變換器和ZVS PWM變換器8.4 零電壓轉(zhuǎn)換PWM變換器8.5 移相控制零電壓開關(guān)全橋

8、變換器8.6 諧振直流環(huán)節(jié)逆變器第8章 諧振開關(guān)型變換器Buck ZCS PWM變換器第8章 諧振開關(guān)型變換器電感電流線性增加模式第8章 諧振開關(guān)型變換器諧振模式：電容充電第8章 諧振開關(guān)型變換器Buck變換器的開關(guān)管導(dǎo)通模式第8章 諧振開關(guān)型變換器諧振模式：電容放電第8章 諧振開關(guān)型變換器諧振模式：電容放電第8章 諧振開關(guān)型變換器電容線性放電模式第8章 諧振開關(guān)型變換器濾波電感續(xù)流模式第8章 諧振開關(guān)型變換器Boost ZVS PWM變換器第8章 諧振開關(guān)型變換器電容線性充電模式第8章 諧振開關(guān)型變換器諧振模式第8章 諧振開關(guān)型變換器Boost變換器開關(guān)管導(dǎo)通模式第8章 諧振開關(guān)型變換器諧振

9、模式第8章 諧振開關(guān)型變換器電感電流線性下降模式第8章 諧振開關(guān)型變換器輸入電感電流續(xù)流模式第8章 諧振開關(guān)型變換器第八章第八章 諧振開關(guān)型變換器諧振開關(guān)型變換器8.1 軟開關(guān)變換器的分類8.2 準諧振變換器8.3 ZCS PWM變換器和ZVS PWM變換器8.4 零電壓轉(zhuǎn)換PWM變換器8.5 移相控制零電壓開關(guān)全橋變換器8.6 諧振直流環(huán)節(jié)逆變器第8章 諧振開關(guān)型變換器第八章第八章 諧振開關(guān)型變換器諧振開關(guān)型變換器8.1 軟開關(guān)變換器的分類8.2 準諧振變換器8.3 ZCS PWM變換器和ZVS PWM變換器8.4 零電壓轉(zhuǎn)換PWM變換器8.5 移相控制零電壓開關(guān)全橋變換器8.6 諧振直流環(huán)

10、節(jié)逆變器第8章 諧振開關(guān)型變換器QLbDRLdVo+_VinCfDQ1CrLrDaBoost ZVT變換器的推導(dǎo)第8章 諧振開關(guān)型變換器QDRLdVo+_CfLrCrDQ1DaQaIint0, t1第8章 諧振開關(guān)型變換器t1, t2QDRLdVo+_CfLrCrDQ1DaQaIin第8章 諧振開關(guān)型變換器t2, t3QDRLdVo+_CfLrCrDQ1DaQaIin第8章 諧振開關(guān)型變換器t3, t4QDRLdVo+_CfLrCrDQ1DaQaIin第8章 諧振開關(guān)型變換器t4, t5QDRLdVo+_CfLrCrDQ1DaQaIin第8章 諧振開關(guān)型變換器t5, t6QDRLdVo+_Cf

11、LrCrDQ1DaQaIin第8章 諧振開關(guān)型變換器t6, t7QDRLdVo+_CfLrCrDQ1DaQaIin第8章 諧振開關(guān)型變換器ZVT PWM變換器的優(yōu)點優(yōu)點：J在整個電壓和負載范圍內(nèi)均可實現(xiàn)主開關(guān)管Q1和二極管D1的 ZVS ；J主開關(guān)管Q1和二極管D1的 電壓和電流應(yīng)力與基本的變換器相同；J輔助開關(guān)管Qa為零電流開關(guān)；J輔助電路只在主開關(guān)管開通時工作一段時間，損耗很?。籎PWM控制，易于優(yōu)化設(shè)計。QLbDRLdVo+_VinCfDQ1CrLrDa缺點：L輔助開關(guān)管為硬關(guān)斷，存在關(guān)斷損耗。第8章 諧振開關(guān)型變換器ZVT變換器族(1)BuckBoostBuck-BoostCuk第8章

12、 諧振開關(guān)型變換器ZVT變換器族(2)ForwardFlyback第8章 諧振開關(guān)型變換器第八章第八章 諧振開關(guān)型變換器諧振開關(guān)型變換器8.1 軟開關(guān)變換器的分類8.2 準諧振變換器8.3 ZCS PWM變換器和ZVS PWM變換器8.4 零電壓轉(zhuǎn)換PWM變換器8.5 移相控制零電壓開關(guān)全橋變換器8.6 諧振直流環(huán)節(jié)逆變器第8章 諧振開關(guān)型變換器全橋變換器第8章 諧振開關(guān)型變換器t0之前000t1t2t3t4t5t6t7t8t9t10t11t12t13tttttQ1Q3Q1Q4Q2Q4I2I1VinvABipvrectVinVin/K+_Tr*ipD1Q1C1D3Q3C3VinD2Q2C2D4

13、Q4C4*DR1LfRLdVo+_CfDR2LlkABvrect第8章 諧振開關(guān)型變換器t0, t1000t1t2t3t4t5t6t7t8t9t10t11t12t13tttttQ1Q3Q1Q4Q2Q4I2I1VinvABipvrectVinVin/K+_Tr*ipD1Q1C1D3Q3C3VinD2Q2C2D4Q4C4*DR1LfRLdVo+_CfDR2LlkABvrect第8章 諧振開關(guān)型變換器t1, t2000t1t2t3t4t5t6t7t8t9t10t11t12t13tttttQ1Q3Q1Q4Q2Q4I2I1VinvABipvrectVinVin/K+_Tr*ipD1Q1C1D3Q3C3V

14、inD2Q2C2D4Q4C4*DR1LfRLdVo+_CfDR2LlkABvrect第8章 諧振開關(guān)型變換器t2, t3000t1t2t3t4t5t6t7t8t9t10t11t12t13tttttQ1Q3Q1Q4Q2Q4I2I1VinvABipvrectVinVin/K+_Tr*ipD1Q1C1D3Q3C3VinD2Q2C2D4Q4C4*DR1LfRLdVo+_CfDR2LlkABvrect第8章 諧振開關(guān)型變換器t3, t4000t1t2t3t4t5t6t7t8t9t10t11t12t13tttttQ1Q3Q1Q4Q2Q4I2I1VinvABipvrectVinVin/K+_Tr*ipD1Q

15、1C1D3Q3C3VinD2Q2C2D4Q4C4*DR1LfRLdVo+_CfDR2LlkABvrect第8章 諧振開關(guān)型變換器t4, t5000t1t2t3t4t5t6t7t8t9t10t11t12t13tttttQ1Q3Q1Q4Q2Q4I2I1VinvABipvrectVinVin/K+_Tr*ipD1Q1C1D3Q3C3VinD2Q2C2D4Q4C4*DR1LfRLdVo+_CfDR2LlkABvrect第8章 諧振開關(guān)型變換器t5, t6000t1t2t3t4t5t6t7t8t9t10t11t12t13tttttQ1Q3Q1Q4Q2Q4I2I1VinvABipvrectVinVin/K

16、+_Tr*ipD1Q1C1D3Q3C3VinD2Q2C2D4Q4C4*DR1LfRLdVo+_CfDR2LlkABvrect第8章 諧振開關(guān)型變換器實現(xiàn)ZVS的條件：超前橋臂為了實現(xiàn)超前橋臂的ZVS，需要有足夠的能量給關(guān)斷的開關(guān)管的結(jié)電容充電和給即將開通的開關(guān)管的結(jié)電容放電。223212121inleadininleadVCVCVCE這個能量由濾波電感和諧振電感提供。J由于濾波電感較大，因此超前管很容易實現(xiàn)ZVS。+_Tr*ipD1Q1C1D3Q3C3VinD2Q2C2D4Q4C4*DR1LfRLdVo+_CfDR2LlkABvrect第8章 諧振開關(guān)型變換器+_Tr*ipD1Q1C1D3Q3

17、C3VinD2Q2C2D4Q4C4*DR1LfRLdVo+_CfDR2LlkABvrect實現(xiàn)ZVS的條件：超前橋臂為了實現(xiàn)滯后橋臂的ZVS，需要有足夠的能量給關(guān)斷的開關(guān)管的結(jié)電容充電和給即將開通的開關(guān)管的結(jié)電容放電。這個能量由諧振電感提供。J 諧振電感較小，其能量比濾波電感小得多，因此滯后橋臂實現(xiàn)ZVS相對超前橋臂困難一些。224222121inlagininlagVCVCVCE第8章 諧振開關(guān)型變換器占空比丟失sinolksinLfLflksslossTVKILTVKtItILTtTtD4/)()(222633626pLr越大，Dloss越大；p負載電流Io越大，Dloss越大；p輸入電壓Vin越低，Dloss越大。 000t1t2t3t4t5t6t7t8t9t10t11t12t13tttttQ1Q3Q1Q4Q2Q4I2I1Vin