《谐振直直变换器》PPT课件

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1、电力电子技术PowerElectronics谐振直直变换器在DC-DC变换电路中加入谐振电感与电容，在运行中出现谐振工作模式，即，流经开关的电流与作用在开关两端的电压波形（部分地）成为正弦波，实现开关的零电压/电流的通断。整个开关周期均为谐振拓扑——谐振变换器；只是开关周期的一部份——准谐振变换器。零电流开关保证开关在零电流条件下断开。零电压开关保证开关在零电压条件下导通。电流谐振开关与电压谐振开关电流谐振开关拓扑分：半波与全波电流开关两种在电流谐振开关中L与开关S串联，开关在零电流时通断。在零电流谐振开关中

2、寄生电感可作为谐振元件的一部分并可降低开关时产生的电压峰值。流经开关的电流为部分正弦电流（准谐振）。电流谐振开关的基本工作模式：初始条件是开关稳定断开，续流二极管D续流。谐振电容C上电压等于电源电压。由于二极管的作用，开关中的电流只能是单向的，称为半波开关；而等效开关电流是双向的称为全波开关。模式1：当开关导通时，谐振电感L上的电压为电源电压，L中的电流线性增长。但只有当电感电流等于负载电流，D才会截止。这种模式称电感充电模式。11223344模式2：当电感电流达到负载电流，D截止，C与L并联谐振。开关中除流

3、过负载电流外还流过LC振荡电流。振荡电流按正弦规律增大。过峰值后振荡电流变小，然后再反振。此时开关中的电流为io与ic之差。该模式称谐振模式。半波模式：当ic反振到io时，D使电流不能反向流动，开关在电流为零后自动截止。由于开关与D均截止，io经C流向负载。因流过等效开关的是单向的，称半波模式。模式3：由于io经C流动，C上电压线性增高。当其上的电压为输入电源电压，D反压解除续流。这称电容充电模式。模式4：续流管通，电容电压等于电源电压。为保证电路的正确工作，Q的开通信号必须在VC过零前撤消。DR两端的电压平

4、均值是负载的平均电压。全波模式：如果是全波开关则振荡过程如图。Ic反振使Q中电流为零，Ic继续增大，D导通。直到振荡电流为零。由于D是开关的一部份，所以开关电流是双向的这称为全波模式。当振荡电流为零D断开，电路进入C恒流充电模式。谐振电容与续流管并联也可得到零电流开关。为方便叙述，对所使用的符号进行如下定义：零电流开关的另一种结构方式特征阻抗谐振角频率12341234状态1[T0，T1]当开关导通，L上电压为电源电压，于是iL从零线性升高,续流管电流线性下降。状态方程：边界条件：状态2[T1，T2]续流管截止

5、，电感与电容产生谐振。状态方程：初始条件：由上式求解状态方程，得:为实现零电流开关，反振电流必须大于开关电流。零电流开关的条件是：半波模式零电流开关，电感电流变到零时由于二极管的阻断，谐振状态结束，开关断开，电路转入下一状态。对全波模式零电流开关注意到反振电流可通过反并二极管流动。当电容电流越过峰值、再次等于负载电流时，电感电流为零。谐振状态结束。谐振状态的时间：半波时全波时状态3[T2，T3]电容向负载放电，电容电压线性下降。状态方程：电容两端电压：当电容电压下降到零，DR导通，电路转到下一个状态。状态3持

6、续的时间是:状态4[T3，T4]整流二极管导通。电容C上电压被钳位到零。开关S两端的电压为电源电压，此状态一直持续到下一次开关导通为止。在一个周期中，电源发出的能量是电感电流(参见电路图)与电源电压之积的平均值；负载吸收的能量是电阻上消耗的能量。电容上的电压的平均值是输出电压的平均值。所以:输出平均电压：电压变比：开关电流与电压的峰值：电流谐振开关的特点：开关通断均发生在零电流时刻，降低了开关损耗。负载电流必须小于US/Z，否则开关要强迫关断一定的电流。在给定的工作频率下，输出电压随着负载电流的增大而减小要提

7、高输出电压可通过提高开关频率来实现。全波方式改善了输出电压对负载的依赖性。开关电流峰值明显高于负载电流，增大了导通损耗。当主开关有寄生电容时，将产生导通损耗。与电流谐振开关相对偶，有电压谐振开关。开关在零电压处通断。简称ZVS。在电压谐振开关（零电压开关）中，开关本身的寄生电容作为谐振电路的一部分，可完全消除开关导通时的电流峰值与断开时的电压峰值。零电压准谐振变换器电压谐振开关也分为半波与全波两种，如图示零电压准谐振开关变换器初始条件：开关稳定导通，负载电流经过开关－谐振电感－负载流动。电容上电压被开关钳位到

8、零。负载电流是常数，二极管截止。电路的工作过程如下：模式1[T0，T1]开关断开，谐振电感L中的电流（负载电流）经谐振电容C流动。VC直线上升。当VC等于VS，此模式结束。称电容充电模式。模式2[T1，T2]当VC等于VS后，DR开始导通，C与L串联谐振。随着C上电压的升高，振荡电流变小。当VC达到最大值时，电感电流为零。紧接着，电容经VS反向振荡，VC变小。当VC再次等于VS时，反振电流最大。当V