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软关断电路

发布时间:2025-01-18 10:10:19

⑴ 什么是硬关断和硬开通,什么是软关断和软开通

硬关断就是指在带负载情况下(IGBT中流过电流)时,给门级关断信号,这时若是负载为感性负载,则会在集电极产生较高电压危害管子安全,并且会产生开关损耗。
而软关断,这时对一定的特殊负载来说的,比如谐振负载,负载电流是正弦变化的,而管子关断正好控制在电流为零时刻,这样可以避免管子的开关损耗,降低管子温度,当然,也不会产生负电压。
软开通、硬开通亦然,不过一般是指电压信号的。即IGBT的C、E电压为零时开通,同样是为了减少开关损耗。

⑵ 典型的软开关电路

零电压开关准谐振电路是一种软开关技术,以降低开关损耗和提高电路效率。以降压型为例,分析电路结构和工作原理如下:

电路结构中,假设电感L和电容C很大,可以等效为电流源和电压源。忽略电路损耗。分析以开关S关断时刻作为起点。

在t0~t1时段,开关S为通态,二极管VD为断态。Ucr(电容电压)为0,电流iLr(电感电流)等于IL(负载电流)。当S在t0时刻关断后,VD尚未导通。电感Lr和Lr与Cr的并联充电使S关断损耗减少。Ucr线性上升,VD两端电压Uvd逐渐下降直到t1时刻,Uvd=0,VD导通。此时Ucr上升率由公式给出。

在t1~t2时段,二极管VD导通,电感L通过VD续流,Cr、Lr和Ui形成谐振回路。t2时刻,iLr下降到零,UCr达到谐振峰值。

从t2~t3时段,Cr向Lr放电,直到t3时刻,Ucr达到Ui值,iLr达到反向谐振峰值。

在t3~t4时段,Lr向Cr反向充电,UCr继续下降,直到t4时刻Ucr=0。

从t4~t5时段,Ucr被钳位于零,iLr线性衰减,直到S在此时开通,避免产生开通损耗。在t5~t6时段,S为通态,iLr线性上升,直到VD关断。从t6~t0时段,S为通道,VD为断态。

软开关电路的缺点是谐振电压峰值将高于输入电压Ui的2倍,对开关器件的耐压要求较高。

谐振直流环电路用于交流-直流-交流变换电路的中间直流环节,通过引入谐振使电路中的整流或逆变环节工作在软开关条件下。分析t0~t1时段,开关S关断后,电路中发生谐振,直到t1时刻,Ucr=Ui。

在t1~t2时段,谐振电流达到峰值。t2时刻以后,iLr继续向Cr充电,直到Ucr达到谐振峰值。

在t2~t3时段,谐振电流达到反向峰值,开始衰减,Ucr继续下降,直到t4时刻,Ucr=0,S的反并联二极管VDs导通,Ucr被钳位于零。

总结,谐振峰值很高,对开关器件的耐压要求较高。

移相全桥零电压开关PWM电路结构简单,相比硬开关全桥电路,仅增加一个谐振电感即可实现四个开关的零电压开通。控制方式特点为每个开关导通时间小于Ts/2,关断时间大于Ts/2,互为对角的两对开关存在死区时间。工作过程描述如下:

t0~t1时段,S1与S4导通,直到t1时刻S1关断。

在t1~t2时段,开关S1关断后,电容Cs1、Cs2与电感Lr、L构成谐振回路,UA电压不断下降,直到UA=0,VDs2导通,电流iLr通过VDs2续流。

在t2~t3时段,开关S2开通,由于VDs2导通,S2实现零电压开通。

在t3~t4时段,开关S4关断后,变压器二次侧的VD1和VD2同时导通,变压器一次侧和二次侧电压为零,形成谐振回路。Lr的电流减小,B点电压上升,直到S3的反并联二极管VDs3导通。因此S3实现零电压开通。

在t4~t5时段,S3开通后,Lr的电流继续减小,当iLr下降到零后反向增大,直到t5时刻,电流iLr=0,VD1关断,电流IL全部转移到VD2中。

在t0~t5时段,为开关周期的一半,另一半工作过程完全对称。

零电压转换PWM电路具有简单电路和高效率等优点。工作过程如下:

辅助开关S1超前主开关S开通,S开通后,S1关断。

在t0~t1时段,S1导通,VD导通,与电感Lr两端电压为U0,电流iLr线性增长,VD中电流以相同速率下降。当t1时刻iLr=IL,VD中电流下降到零,关断。

在t1~t2时段,Lr与Cr构成谐振回路,Lr的电流增加而Cr的电压下降,t2时刻Ucr=0,VDs导通,Ucr被钳位于零,而电流iLr保持不变。

在t2~t3时段,Ucr被钳位于零,电流iLr保持不变,直到t3时刻S开通、S1关断。

在t3~t4时段,t3时刻S开通时,实现零电压开通。S开通的同时S1关断,Lr中的能量通过VD1向负载侧输送,电流线性下降,主开关S中的电流线性上升。当t4时刻iLr=0,VD1关断,主开关S中的电流is=IL,电路进入正常导通状态。

在t4~t5时段,t5时刻S关断,Cr限制了S电压的上升率,降低S的关断损耗。

⑶ 电力电子电路中,缓冲电路和软开关电路有什么区别

二者的作用不同,目的不同
缓冲电路是为了避免在开通和关断电力电子器件的过程中出现过版大的电流和电压而权损坏电力电子器件,因为电力电子器件很昂贵而且很脆弱经不起过大的电流和电压,而
软开关电路是为了降低开通和关断电力电子器件造成的开关损耗,从而提高效率。实际中,由于很多电力电子电路采用PWM控制,从而使得电力电子器件开通和关断很频繁,而开通和关断是存在损耗的,如果不采取措施则损耗很大,造成整个电力电子装置的效率很低。

⑷ 什么是软开关它的主要作用是什么

软开关是一种开关,主要分为零电压开关和零电流开关两种,应用非常广泛。很多朋友可能首次接触软开关,不知道它的具体用途,下面我们一起来详细了解软开关的简介及实现方式。

什么是软开关?软开关的实现方式介绍

一、什么是软开关?

软开关是相对硬开关而言的,软开关是使用软开关技术的开关过程。理想的软开关过程是电流或电压先降到零,电压或电流再缓慢上升到断态值,所以开关损耗近似为零。软开关能够实现功率变换器件的高频化。

通过在开关过程前后引入谐振,使开关开通前电压先降到零,关断前电流先降到零,就可以消除开关过程中电压、电流的重叠,降低它们的变化率,从而大大减小甚至消除开关损耗。同时的,谐振过程限制了开关过程中电压和电流的变化率,这使得开关噪声也显著减小。这样的电路被称为软开关电路,而这样的开关过程也被称为软开关。

理想的软关断过程是电流先降到零,电压再缓慢上升到断态值,所以关断损耗近似为零。由于器件关断前电流已下降到零,解决了感性关断问题。理想的软开通过程是电压先降到零,电流再缓慢上升到通态值,所以开通损耗近似为零,器件结电容的电压亦为零,解决了容性开通问题。同时,开通时,二极管反向恢复过程已经结束,因此二极管反向恢复问题不存在。

什么是软开关?软开关的实现方式介绍

二、软开关的实现方式

软开关是电器回路中用于连通和切断负载的一种方式和装置,这种方式系指负载的切断和接通不是瞬间突然地完成,而是逐渐地由小到大完成接通过程,逐渐地由大到小完成切断过程。现实中的软开关可见于照明回路,对于一盏灯开启时由不亮到微亮再到全亮逐渐地缓慢地完成,关闭过程则相反。软开关的引入可以避免灯光突然变化给人眼造成的刺激,特别在全黑暗的情况下更为重要。

现实中软开关的实现方式有:对于白炽灯等电阻性负载常常使用可控硅调节导通角的方式来实现当开启灯光时导通角由0到180度渐变,当灯光关闭时导通角则反过来由180度渐变,这样便实现了软开关的开启和关闭。对于荧光灯类负载则通过调节占空比的方式来实现。

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