第08章 谐振开关型变换器

null第 8 章 谐振开关型变换器第 8 章 谐振开关型变换器8 谐振开关型变换器8 谐振开关型变换器8.1 硬开关、LC缓冲软开关和LC谐振零开关基本特性 8.2 谐振开关型变换器的类型 8.3 谐振开关型零电压开通（ZVS）变换器 8.4 谐振开关型零电流关断（ZCS）变换器 8.5 直流环节并联谐振型逆变器PRDCLI 小结8.1 硬开关、LC缓冲软开关和LC谐振零开关基本特性8.1 硬开关、LC缓冲软开关和LC谐振零开关基本特性硬开关过程 开通（ A→B →C ） ：在vT =VD下iT从0→Io，然后在iT=Io下vT从VD→0 ，Pon=vTiT大。 关断（ C→B →A ）：在iT=Io下vT从0→VD，然后在vT =VD下iT从Io→0，Poff= vTiT大。 图8.1(a) 硬开关电路开关轨迹8.1 硬开关、LC缓冲软开关和LC谐振零开关基本特性8.1 硬开关、LC缓冲软开关和LC谐振零开关基本特性有LC缓冲器的软开关过程 开通（ A→Q→E→C）：LS使工作点从A→Q，在vT＝VQVD, 则当VT1＝0时, iT1仍为负值。此后负值iL经D1向VD回送电流，直到t=t6。在t4~t6期间，VT1＝0。若在t5驱动T1，则为零电压开通。8.3.1 零电压开通脉冲宽度调制(ZVSPWM)变换器工作原理8.3.1 零电压开通脉冲宽度调制(ZVSPWM)变换器工作原理开关状态4（续）：t3Io则iL变负经D1返回电源，T1断流。在t4-t6期间撤除VG1使T1零电流关断。8.4.1 零电流关断脉冲宽度调制(ZCSPWM)变换器工作原理8.4.1 零电流关断脉冲宽度调制(ZCSPWM)变换器工作原理开关状态5：t80，VD输出功率输出电压Vo，而此时间只与Lr、Cr有关而不能被调控，故只有调频fs才能调压。图 8.7 零电流关断PWM变换器图 8.6 (a) ZCS PWM Buck DC/DC 变换器 8.4 小结8.4 小结本节小结： ZCS PWM：有辅助开关管T2，可采用PWM调压。 ZCS PFM：无辅助开关T2，靠主开关开通引起Lr、Cr谐振造成主开关管的零电流关断条件，只能PFM调压。 实现零电流关断的条件都是：图 8.7 零电流关断PWM变换器图 8.6 (a) ZCS PWM Buck DC/DC 变换器 8.5 直流环节并联谐振型逆变器PRDCLI8.5 直流环节并联谐振型逆变器PRDCLI8.5.1 工作原理 8.5.2 参数计算 8.5.3 直流环节并联谐振型逆变器PRDCLI的控制策略 8.5.1 工作原理8.5.1 工作原理开通、关断T0、Ta、Tb形成LC谐振，使vPN降为零，实现T1-T6的零电压开通和零电压、零电流关断。 谐振电感L不参加主开关电路的能量转换，仅在主开关开关状态转换时谐振工作。该变换器又被称为零电压转换ZVT和零电流转换ZCT谐振变换器。8.5.1 工作原理（续1）8.5.1 工作原理（续1）为简化

分析

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，可假设： 谐振电感L远小于负载电感，在一个谐振周期中，从直流母线侧来看负载电流为恒流源I0。 主开关管两端并联电容在直流母线上等效为一个电容C。 一个完整的谐振开关过程中有6个工作状态。8.5.1 工作原理（续2）8.5.1 工作原理（续2）开关状态1：t00时，iL继续增大，直到t=t3 vc=0时，iL达到IM8.5.1 工作原理（续5）8.5.1 工作原理（续5）开关状态4：t3Iox，iL产生is经D0流回电源VD，在此期间的t6加VG0可使T0零电压开通。t8时刻IL减小到零，Da、Db截止，负载Iox完全由T0供给。8.5.2 在线计算8.5.2 在线计算需在线计算： 电感预充电流终值IT 换相后的直流负载电流Iox IT需足够大以确保在C充电后电压升到VD的t5时刻iL=I5>Iox，使D0导通实现T0零电压开通，由此推出：8.5.2 在线计算（续1）8.5.2 在线计算（续1）谐振周期很短，直流负载电流Iox可预测为：8.5.2 在线计算（续2）8.5.2 在线计算（续2）主开关器件的控制与To、Ta、Tb开通关断时间配合： 若T1-T6需在t3点换相，则应提前△t1+△t2 ,即t1时刻开通Ta、Tb，在t2时刻关断T0，使t=t3时vc＝0，使T1-T6零电压开关。△t1及△t1+△t2计算：8.5.3 直流环节并联谐振型逆变器PRDCLI的控制策略8.5.3 直流环节并联谐振型逆变器PRDCLI的控制策略两个控制电路：PWM逆变控器制电路和谐振电路的控制电路。 PWM逆变控制器电路与常规的PWM控制电路类似。同时需附加一个时序控制电路，做好谐振电路与To、Ta、Tb 与主开关T1-T6的开通关断时间配合。小结小结零开关、软开关是电力电子变换高频化最重要的技术措施。 引入Lr、Cr和辅助开关管T2，对T2进行通断控制可以实现零电压开通ZVS PWM，零电流关断ZCS PWM以及零电压转换ZVT PWM和零电流转换ZCS PWM控制。 ZVS和ZCS变换器中Lr串联在主电路中，ZVS PWM变换器谐振电压峰值超过2倍电源电压，ZCS PWM变换器谐振电流超过两倍负载电流。 小结（续）小结（续）ZCT PWM、ZVT PWM变换器中Lr与变换器主开关并联， Lr不在变换器主通道上，开关器件所承受电压不超过VD。 仅引入Lr、Cr靠主开关的开通或关断引发谐振来实现零电流关断或零电压开通，只能采用脉冲频率调制PFM调控输出电压。该变换器又被称为准谐振变换器，如零电压开通准谐振ZVS QRC和零电流关断准谐振ZCS QRC变换器。