现代电力电子技术.ppt

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1、第6章　PWM软开关电路6.1　概述6.2　缓冲型PWM软开关电路6.3　控制型PWM软开关电路6.4　直流谐振型PWM软开关电路6.1　概述6.1.1　高频化与PWM技术6.1.2　高频工况下电路开关环境的比较6.1.3　软PWM开关电路的分类6.1.4　PWM软开关电路存在的问题6.1.1　高频化与PWM技术1)研制开关速度更高，开关时间更短的功率器件，用降低单脉冲能耗来抑制高频工况下开关损耗的上升。2)改善器件所在电路的开关环境，借以用现有的器件来实现高频工况下的低开关损耗。6.1.2　高频工况下电路开关环境的比较1)高速开关所产生的电流和电压过

2、冲将有可能使器件运行轨迹超越其SOA而危及器件安全。2)器件开关损耗增加并使电路效率下降。3)过高的电压和电流变化率将产生严重的电磁干扰(EMI)。6.1.3　软PWM开关电路的分类(1)缓冲型电路　在电路中附加无源或有源低耗型缓冲电路，从而改变器件开关轨迹并实现ZVS/ZCS。(2)控制型电路　主要依靠合理安排控制极脉冲的时序促使电路具有ZVS/ZCS环境。(3)直流谐振型电路　附加钳位电路将直流电压改造成高频脉冲列并使器件的开关状态仅在直流电压的零压期进行更迭，从而实现ZVS。6.1.4　PWM软开关电路存在的问题1.可靠性为实现软开关，目前的普遍

3、做法是在电路中附加无源或有源电路，而这些电路无论从结构和原理都与SCR电路中的辅助换流电路十分相似(原因详后)，这自然增加电路的复杂程度，并将全控型电路无换流电路的优点完全断丧，从而降低系统的可靠性。2.效率和EMI问题对软开关电路的效率和EMI水平进行比较实验研究的结果表明，软开关电路的实际效率和EMI水平与期望值差别较大，原因是主电路器件由于软开关所减少的开关损耗中，一部分被附加电路产生的各种损耗所抵消；与此相仿，尽管主电路器件的电压和电流变化率都明显下降，与之对应的EMI也相应减低，但由于附加电路的谐振频率远高于PWM的载波频率，因此附加电路会产

4、生大量的噪声，这一点在以往工作中常被忽视。6.2　缓冲型PWM软开关电路6.2.1　缓冲型PWM软开关电路的分类6.2.2　分立式缓冲型软PWM电路6.2.3　单相式缓冲型软PWM电路*6.2.4　集中式缓冲型软PWM电路6.2.1　缓冲型PWM软开关电路的分类图6-1　换流电路与缓冲电路的比较a)带有源换流电路的SCRBuck电路　b)带有源缓冲电路的IGBTBuck电路6.2.2　分立式缓冲型软PWM电路图6-2　ZVS-PWM-Boost电路a)主电路结构　b)～f)电量波形　g)时区编号6.2.2　分立式缓冲型软PWM电路图6-3　图6-2各时

5、区的等效电路第6章　PWM软开关电路6.1　概述6.2　缓冲型PWM软开关电路6.3　控制型PWM软开关电路6.4　直流谐振型PWM软开关电路6.2.3　单相式缓冲型软PWM电路图6-4　带无源单相式缓冲电路半桥逆变电路a)主电路　b)电量波形　c)～e)各时区等效电路1.无源单相式缓冲电路6.2.3　单相式缓冲型软PWM电路图6-5　有源单相式缓冲型软PWM单相半桥逆变电路2.有源单相式缓冲电路在单相半桥式逆变电路中的应用6.2.3　单相式缓冲型软PWM电路图6-6　主电路电量波形a)重载下电量波形　b)轻载下电量波形6.2.3　单相式缓冲型软PWM

6、电路图6-7　图6-6中各时区的等效电路6.2.3　单相式缓冲型软PWM电路表6-1　HSINV与SFSINV性能比较6.2.3　单相式缓冲型软PWM电路3.有源单相式缓冲电路在其他桥式逆变电路中的应用6.2.3　单相式缓冲型软PWM电路图6-9　有源单相式缓冲电路的其他形式a)带有源换流电路的SCR半桥式逆变电路　b)带有源缓冲电路的IGBT半桥式逆变电路*6.2.4　集中式缓冲型软PWM电路图6-10　集中式缓冲型三相软PWM逆变电路(续)b)换流过程中的电量波形1.单有源开关电路*6.2.4　集中式缓冲型软PWM电路图6-11　各个电压空间矢量所

7、代表的电路开关状态*6.2.4　集中式缓冲型软PWM电路图6-12　图6-10b中各时区的等效电路*6.2.4　集中式缓冲型软PWM电路图6-13　双有源开关电路2.双有源开关电路第6章　PWM软开关电路6.1　概述6.2　缓冲型PWM软开关电路6.3　控制型PWM软开关电路6.4　直流谐振型PWM软开关电路*6.3.1　高频感应加热用移相式谐振逆变电路2.移相控制方式的选择图6-15　单相桥式逆变电路控制脉冲时序a)主电路　b)方波电路时序　c)移相方式一时序　d)移相方式二时序*6.3.1　高频感应加热用移相式谐振逆变电路3.单脉冲PWM的调功原理

8、分析图6-16　不同移相方式下的调功特性Ⓐ—移相方式一　Ⓑ—移相方式二*6.3.1　高频感应加