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典型的软开关电路

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典型的软开关电路

  t0~t1时段:t0之前,开关S为通态,二极管VD为断态,Ucr=0,iLr=IL,t0时刻S关断,与其并联的电容Cr使S关断后电压上升减缓,因此S的关断损耗减小。S关断后,VD尚未导通。电感Lr+L向Cr充电,Ucr线性上升,同时VD两端电压Uvd逐渐下降,直到t1时刻,Uvd=0,VD导通。这一时段Ucr的上升率:

  t1~t2时段:t1时刻二极管VD导通,电感L通过VD续流,Cr、Lr、Ui形成谐振回路。t2时刻,iLr下降到零,UCr达到谐振峰值。

  t2~t3时段:t2时刻后,Cr向Lr放电,直到t3时刻,Ucr=Ui,iLr达到反向谐振峰值。

  t3~t4时段:t3时刻以后,Lr向Cr反向充电,UCr继续下降,直到t4时刻Ucr=0。

  t4~t5时段:Ucr被钳位于零,iLr线。由于此时开关S两端电压为零,所以必须在此时开通S,才不会产生开通损耗。

  谐振直流环电路应用于交流-直流-交流变换电路的中间直流环节(DC-Link)。通过在直流环节中引入谐振,使电路中的整流或逆变环节工作在软开关的条件下。

  由于电压型逆变器的负载通常为感性,而且在谐振过程中逆变电路的开关状态是不变的,因此分析时可将电路等效。

  t0~t1时段:t0时刻之前,开关S处于通态,iLriL。t0时刻S关断,电路中发生谐振。iLr对Cr充电,t1时刻,Ucr=Ui。

  t1~t2时段:t1时刻,谐振电流iLr达到峰值。t1时刻以后,iLr继续向Cr充电,直到t2时刻iL开云真人 开云真人网址r=iL,Ucr达到谐振峰值。

  t2~t3时段:t3时刻,谐振电流iLr达到反向峰值,开始衰减,Ucr继续下降,t4时刻,Ucr=0,S的反并联二极管VDs导通,Ucr被钳位于零(理想值)。

  总结:电压谐振峰值很高,增加了对开关器件耐压的要求(2倍输入电压的峰值=Ucr)。

  移相全桥电路是目前应用最广泛的软开关电路之一,它的特点电路简单。同硬开关全桥电路相比,仅增加了一个谐振电感,就使得四个开关均为零电压开通。

  在开关周期Ts内,每个开关导通时间略小于Ts/2,而关断时间都略大于Ts/2; 同一半桥中两个开关不同时处于通态,每个开关关断到另外一个开关开通都要经过一定的死区时间。

  互为对角的两对开关S1,S4和S2-S3,S1的波形比S4超前0~Ts/2时间(半个周期),而S2的波形比S3超前0~Ts/2时间(半个周期),因此称S1和S2为超前臂,而称为S3和S4为滞后的桥臂。

  t1~t2时段:t1时刻开关S1关断后,电容Cs1、Cs2与电感Lr、L构开云真人 开云真人网址成谐振回路,UA不断下降,直到UA=0,VDs2导通,电流iLr通过VDs2续流。

  t2~t3时段:t2时刻开关S2开通,由于此时其反并联二极管VDs2正处于导通状态,因此S2为零电压开通。

  t3~t4时段:t3时刻开关S4关断后,变压器二次侧VD1和VD2同时导通,变压器一次侧和二次侧电压均为零,相当于短路,因此Cs3、Cs4与Lr构成谐振回路。Lr的电流不断减小,B点电压不断上升,直到S3的反并联二极管VDs3导通。这种状态维持到t4时刻S3开通。因此S3为零电压开通。

  t4~t5时段:S3开通后,Lr的电流继续减小。iLr下降到零后反向增大,t5时刻i_{Lr}=i_{L}/K_{T}, 变压器二次侧VD1的电流下降到零而关断,电流IL全部转移到VD2中。

  t0~t1时段:S1导通,VD尚处于通态,与电感Lr两端电压为U0,电流iLr线性增长,VD中的电流以同样的速率下降。t1时刻,iLr=IL,VD中电流下降到零,关端。

  t1~t2时段:Lr与Cr构成谐振回路,Lr的电流增加而Cr的电压下降,t2时刻Ucr=0,VDs导通,Ucr被钳位于零,而电流iLr保持不变。

  t2~t3时段:Ucr被钳位于零,而电流iLr保持不变。这种状态一直保持t3时刻S开通、S1关断。

  t3~t4时段:t3时刻S开通时,为零电压开通。S开通的同时S1关断,Lr中的能量通过VD1向负载侧输送,其电流线性下降,主开关S中的电流线关断,主开关S中的电流is=IL,电路进入正常导通状态。

  t4~t5时段:t5时刻S关断,Cr限制了S电压的上升率,降低S的关断损耗。