⑴ 什麼是硬關斷和硬開通,什麼是軟關斷和軟開通
硬關斷就是指在帶負載情況下(IGBT中流過電流)時,給門級關斷信號,這時若是負載為感性負載,則會在集電極產生較高電壓危害管子安全,並且會產生開關損耗。
而軟關斷,這時對一定的特殊負載來說的,比如諧振負載,負載電流是正弦變化的,而管子關斷正好控制在電流為零時刻,這樣可以避免管子的開關損耗,降低管子溫度,當然,也不會產生負電壓。
軟開通、硬開通亦然,不過一般是指電壓信號的。即IGBT的C、E電壓為零時開通,同樣是為了減少開關損耗。
⑵ 典型的軟開關電路
零電壓開關准諧振電路是一種軟開關技術,以降低開關損耗和提高電路效率。以降壓型為例,分析電路結構和工作原理如下:
電路結構中,假設電感L和電容C很大,可以等效為電流源和電壓源。忽略電路損耗。分析以開關S關斷時刻作為起點。
在t0~t1時段,開關S為通態,二極體VD為斷態。Ucr(電容電壓)為0,電流iLr(電感電流)等於IL(負載電流)。當S在t0時刻關斷後,VD尚未導通。電感Lr和Lr與Cr的並聯充電使S關斷損耗減少。Ucr線性上升,VD兩端電壓Uvd逐漸下降直到t1時刻,Uvd=0,VD導通。此時Ucr上升率由公式給出。
在t1~t2時段,二極體VD導通,電感L通過VD續流,Cr、Lr和Ui形成諧振迴路。t2時刻,iLr下降到零,UCr達到諧振峰值。
從t2~t3時段,Cr向Lr放電,直到t3時刻,Ucr達到Ui值,iLr達到反向諧振峰值。
在t3~t4時段,Lr向Cr反向充電,UCr繼續下降,直到t4時刻Ucr=0。
從t4~t5時段,Ucr被鉗位於零,iLr線性衰減,直到S在此時開通,避免產生開通損耗。在t5~t6時段,S為通態,iLr線性上升,直到VD關斷。從t6~t0時段,S為通道,VD為斷態。
軟開關電路的缺點是諧振電壓峰值將高於輸入電壓Ui的2倍,對開關器件的耐壓要求較高。
諧振直流環電路用於交流-直流-交流變換電路的中間直流環節,通過引入諧振使電路中的整流或逆變環節工作在軟開關條件下。分析t0~t1時段,開關S關斷後,電路中發生諧振,直到t1時刻,Ucr=Ui。
在t1~t2時段,諧振電流達到峰值。t2時刻以後,iLr繼續向Cr充電,直到Ucr達到諧振峰值。
在t2~t3時段,諧振電流達到反向峰值,開始衰減,Ucr繼續下降,直到t4時刻,Ucr=0,S的反並聯二極體VDs導通,Ucr被鉗位於零。
總結,諧振峰值很高,對開關器件的耐壓要求較高。
移相全橋零電壓開關PWM電路結構簡單,相比硬開關全橋電路,僅增加一個諧振電感即可實現四個開關的零電壓開通。控制方式特點為每個開關導通時間小於Ts/2,關斷時間大於Ts/2,互為對角的兩對開關存在死區時間。工作過程描述如下:
t0~t1時段,S1與S4導通,直到t1時刻S1關斷。
在t1~t2時段,開關S1關斷後,電容Cs1、Cs2與電感Lr、L構成諧振迴路,UA電壓不斷下降,直到UA=0,VDs2導通,電流iLr通過VDs2續流。
在t2~t3時段,開關S2開通,由於VDs2導通,S2實現零電壓開通。
在t3~t4時段,開關S4關斷後,變壓器二次側的VD1和VD2同時導通,變壓器一次側和二次側電壓為零,形成諧振迴路。Lr的電流減小,B點電壓上升,直到S3的反並聯二極體VDs3導通。因此S3實現零電壓開通。
在t4~t5時段,S3開通後,Lr的電流繼續減小,當iLr下降到零後反向增大,直到t5時刻,電流iLr=0,VD1關斷,電流IL全部轉移到VD2中。
在t0~t5時段,為開關周期的一半,另一半工作過程完全對稱。
零電壓轉換PWM電路具有簡單電路和高效率等優點。工作過程如下:
輔助開關S1超前主開關S開通,S開通後,S1關斷。
在t0~t1時段,S1導通,VD導通,與電感Lr兩端電壓為U0,電流iLr線性增長,VD中電流以相同速率下降。當t1時刻iLr=IL,VD中電流下降到零,關斷。
在t1~t2時段,Lr與Cr構成諧振迴路,Lr的電流增加而Cr的電壓下降,t2時刻Ucr=0,VDs導通,Ucr被鉗位於零,而電流iLr保持不變。
在t2~t3時段,Ucr被鉗位於零,電流iLr保持不變,直到t3時刻S開通、S1關斷。
在t3~t4時段,t3時刻S開通時,實現零電壓開通。S開通的同時S1關斷,Lr中的能量通過VD1向負載側輸送,電流線性下降,主開關S中的電流線性上升。當t4時刻iLr=0,VD1關斷,主開關S中的電流is=IL,電路進入正常導通狀態。
在t4~t5時段,t5時刻S關斷,Cr限制了S電壓的上升率,降低S的關斷損耗。
⑶ 電力電子電路中,緩沖電路和軟開關電路有什麼區別
二者的作用不同,目的不同
緩沖電路是為了避免在開通和關斷電力電子器件的過程中出現過版大的電流和電壓而權損壞電力電子器件,因為電力電子器件很昂貴而且很脆弱經不起過大的電流和電壓,而
軟開關電路是為了降低開通和關斷電力電子器件造成的開關損耗,從而提高效率。實際中,由於很多電力電子電路採用PWM控制,從而使得電力電子器件開通和關斷很頻繁,而開通和關斷是存在損耗的,如果不採取措施則損耗很大,造成整個電力電子裝置的效率很低。
⑷ 什麼是軟開關它的主要作用是什麼
軟開關是一種開關,主要分為零電壓開關和零電流開關兩種,應用非常廣泛。很多朋友可能首次接觸軟開關,不知道它的具體用途,下面我們一起來詳細了解軟開關的簡介及實現方式。
什麼是軟開關?軟開關的實現方式介紹
一、什麼是軟開關?
軟開關是相對硬開關而言的,軟開關是使用軟開關技術的開關過程。理想的軟開關過程是電流或電壓先降到零,電壓或電流再緩慢上升到斷態值,所以開關損耗近似為零。軟開關能夠實現功率變換器件的高頻化。
通過在開關過程前後引入諧振,使開關開通前電壓先降到零,關斷前電流先降到零,就可以消除開關過程中電壓、電流的重疊,降低它們的變化率,從而大大減小甚至消除開關損耗。同時的,諧振過程限制了開關過程中電壓和電流的變化率,這使得開關雜訊也顯著減小。這樣的電路被稱為軟開關電路,而這樣的開關過程也被稱為軟開關。
理想的軟關斷過程是電流先降到零,電壓再緩慢上升到斷態值,所以關斷損耗近似為零。由於器件關斷前電流已下降到零,解決了感性關斷問題。理想的軟開通過程是電壓先降到零,電流再緩慢上升到通態值,所以開通損耗近似為零,器件結電容的電壓亦為零,解決了容性開通問題。同時,開通時,二極體反向恢復過程已經結束,因此二極體反向恢復問題不存在。
什麼是軟開關?軟開關的實現方式介紹
二、軟開關的實現方式
軟開關是電器迴路中用於連通和切斷負載的一種方式和裝置,這種方式系指負載的切斷和接通不是瞬間突然地完成,而是逐漸地由小到大完成接通過程,逐漸地由大到小完成切斷過程。現實中的軟開關可見於照明迴路,對於一盞燈開啟時由不亮到微亮再到全亮逐漸地緩慢地完成,關閉過程則相反。軟開關的引入可以避免燈光突然變化給人眼造成的刺激,特別在全黑暗的情況下更為重要。
現實中軟開關的實現方式有:對於白熾燈等電阻性負載常常使用可控硅調節導通角的方式來實現當開啟燈光時導通角由0到180度漸變,當燈光關閉時導通角則反過來由180度漸變,這樣便實現了軟開關的開啟和關閉。對於熒光燈類負載則通過調節占空比的方式來實現。