第三講 軟開關(guān)型電力變換器(3)

1、3.9 硬開關(guān)全橋型DC/AC-AC/DC直流電源圖中：圖中： 正半周正半周Ton期間，期間，T1、T4同時導(dǎo)通，同時導(dǎo)通，D5、D8導(dǎo)通導(dǎo)通 負(fù)半周負(fù)半周Ton期間，期間，T2、T3同時導(dǎo)通，同時導(dǎo)通，D6、D7導(dǎo)通導(dǎo)通) 5 . 00;210(221212DTTDVNNTTVNNVSonDSonDO3.9 硬開關(guān)全橋型DC/AC-AC/DC直流電源 若若T1on T2on ，則，則VAB中有直流分量，變壓器直流偏磁。中有直流分量，變壓器直流偏磁。 加隔直電容加隔直電容C使使VAB中的直流分量落在中的直流分量落在C上（上（f = 0，XC=），則），則N1上只有交流電壓分量，變壓器無直流磁化

2、。上只有交流電壓分量，變壓器無直流磁化。3.10 移相全橋零電壓開關(guān)DC/AC-AC/DC變換器3.10.1 3.10.1 電路特點電路特點3.10.2 3.10.2 一個周期的開關(guān)過程一個周期的開關(guān)過程3.10.3 3.10.3 開關(guān)器件零電壓開通條件開關(guān)器件零電壓開通條件3.10.4 3.10.4 變壓器二次繞組及二極管導(dǎo)電情況變壓器二次繞組及二極管導(dǎo)電情況3.10.5 3.10.5 電壓（占空比）丟失情況電壓（占空比）丟失情況3.10.1 電路特點 與硬開關(guān)全橋變換器的共同點：與硬開關(guān)全橋變換器的共同點： 單相全橋PWM逆變，高頻變壓器變壓隔離，半波不控整流，LC濾波輸出； 與硬開關(guān)全橋

3、變換器的區(qū)別：與硬開關(guān)全橋變換器的區(qū)別： 增設(shè)了諧振電感Lr和四個并聯(lián)電容C1C4； 在控制時序上T1與T2、T3與T4互補驅(qū)動，有死區(qū)td； T1比T4驅(qū)動超前t，T2比T3驅(qū)動超前t，T1、T2稱為超前橋臂，T3、T4稱為滯后橋臂。3.10.1 電路特點（續(xù)）死區(qū)角d=td，移相角=t，脈寬=-d-；d =0， =0，=，輸出可以看作是方波)1 (DDDABVdVVV可見移相角決定輸出電壓的大小，移相角越大，輸出電壓越小第第1階段階段，起始時刻起始時刻t0以前，以前，T1、T4、D5導(dǎo)通，電感導(dǎo)通，電感Lr上的電流上的電流ip =If/K從從t0時刻起關(guān)斷時刻起關(guān)斷T1，ip從從T1轉(zhuǎn)到轉(zhuǎn)

4、到C1、C2，C1以以ip/2充電到充電到VD， C2以以ip/2放電到放電到0 ， ip衰減很少，可求得該階段持續(xù)時間衰減很少，可求得該階段持續(xù)時間t01:KIIIf/010121022221101tCIdtiCVVtpDCODIVCt/22013.10.2 一個周期的開關(guān)過程（續(xù)1）q t0t1 從從t0時時T1關(guān)斷開始到關(guān)斷開始到t1時時C2放電到零，放電到零，VC2=0，此后，此后ip經(jīng)經(jīng)D2續(xù)流。續(xù)流。第2階段，t1t3,保持VC2=0，直到t=t 3時刻關(guān)斷T4。q 只要死區(qū)時間只要死區(qū)時間tdt01=t1-t0（2C2VD/I0）就可在就可在t2點零電壓開通點零電壓開通T2。3.

5、10.2 一個周期的開關(guān)過程（續(xù)2）開關(guān)過程開關(guān)過程q 第第3階段，階段， t3t4 ,軟關(guān)斷軟關(guān)斷T4 ， C4充電，充電，C3放電，放電，T2已開通，已開通，D2仍續(xù)流仍續(xù)流ip。3.10.2 一個周期的開關(guān)過程（續(xù)3）q C3以以ip/2放電，放電，C4以以ip/2充電，到充電，到t4時時VC3=0，此后，此后 D3導(dǎo)電，為導(dǎo)電，為T3零電壓開通創(chuàng)造條件。零電壓開通創(chuàng)造條件。在此階段在此階段V VABAB0t34。 開關(guān)過程開關(guān)過程3.10.2 一個周期的開關(guān)過程（續(xù)5）(a) (e)T2、T3都是通態(tài)，從都是通態(tài)，從t6開始，電源開始，電源VD經(jīng)經(jīng)T3、N1、T2 建立負(fù)半波電流，直到

6、建立負(fù)半波電流，直到t7時刻。時刻。 D5、D6同時導(dǎo)電期間同時導(dǎo)電期間VO=0 。 ;, 0,/650fDDfpIiiKIIi第第5階段階段: t6t7期間期間變壓器建立反向電流變壓器建立反向電流3.10.2 一個周期的開關(guān)過程（續(xù)6） 第6階段 t7t8 。T2、T3已處于負(fù)半周通態(tài)，經(jīng)D6向負(fù)載供電；到t8時刻完成半個周期。圖9.8 (a) (d) (e)通態(tài)過程通態(tài)過程3.10.3 開關(guān)器件零電壓開通條件1.要超前橋臂要超前橋臂T2（T1）零電壓開通必須）零電壓開通必須在在tfi 期間期間 )199(/2201ODdIVCttfiDOtVIC2210Ti 1CDvV20Cv問題：問題：

7、為什么超前橋臂為什么超前橋臂T1、T2實現(xiàn)零電壓開關(guān)比較容易？實現(xiàn)零電壓開關(guān)比較容易？原因：原因：在在C1充電、充電、C2放電過程中，放電過程中，ip較大且恒定不變（等效較大且恒定不變（等效電感電感LLrK2Lf很大），因此很大），因此C2迅速放電到零，時間很短，迅速放電到零，時間很短，D2很快導(dǎo)電，為很快導(dǎo)電，為T2的零電壓開通創(chuàng)造了條件。的零電壓開通創(chuàng)造了條件。選擇選擇C23.10.3 開關(guān)器件零電壓開通條件（續(xù)1）2.要滯后橋臂要滯后橋臂T3（T4）零電壓開通必須）零電壓開通必須圖9.8 (a) (d) (e)249 (arcsin134OrDrdIZVttt=t40)/()(2244r

8、DopZVIIti)339(/23ODrrIVCLZ)329(/rDoZVI問題：問題：為什么滯后橋臂為什么滯后橋臂T3、T4實現(xiàn)零電壓開關(guān)比較困難？實現(xiàn)零電壓開關(guān)比較困難？原因：原因： 在滯后橋臂在滯后橋臂T3開通前的開通前的t34期間，電流期間，電流ip減小很快（在此期減小很快（在此期間變壓器短路，因此僅有諧振電感間變壓器短路，因此僅有諧振電感Lr提供能量提供能量)，因此電容，因此電容C3放電到零的時間較長，死區(qū)時間放電到零的時間較長，死區(qū)時間td必須大于該時間才能實現(xiàn)必須大于該時間才能實現(xiàn)T3的零電壓導(dǎo)通。的零電壓導(dǎo)通。 輕載時很難實現(xiàn)零電壓開通，但輕載時負(fù)載電流小，開關(guān)輕載時很難實現(xiàn)零電壓開通，但輕載時負(fù)載電流小，開關(guān)損耗不大，設(shè)計時可折中考慮。損耗不大，設(shè)計時可折中考慮。 如果實現(xiàn)零電壓開通所需的如果實現(xiàn)零電壓開通所需的Lr超過變壓器漏感，則要外加超過變壓器漏感，則要外加串聯(lián)電感。如果開關(guān)器件的寄生電容不足以實現(xiàn)軟關(guān)斷要求，串聯(lián)電感。如果開關(guān)器件的寄生電容不足以實現(xiàn)軟關(guān)斷要求，則應(yīng)另外并聯(lián)電容。則應(yīng)另外并聯(lián)電容。3.10.3 開關(guān)器件零電壓開通條件（續(xù)2）3.10.4 變壓器副方繞組及二極管導(dǎo)電情況正半周T1、T4導(dǎo)通，N21，D5導(dǎo)電。T4關(guān)斷后，iD5逐漸減小到零， iD6逐漸增大到I0。負(fù)半周T3、T2導(dǎo)通，N22，D6導(dǎo)電。T3關(guān)斷后，iD6逐漸減小到零， i