致谢 24

1 绪论

1。1 选题背景

由于当今电力电子方面的装置更加趋向于小型化和轻便化的发展方向,在此时刻对装 置的小型化和轻量化的要求将会进一步提高。然而开关的频率和容量大大提升的情况下装 备内部的电压、电流会产生很大的变化还会对开关器件应力与抗电磁干扰的要求会更加的 苛刻。在这样的背景下因为开关器产生出来的谐波、输入电流波形的失真情况和功率因素 降低等问题是一个直接面对需要解决优化的问题。论文网

硬开关技术是经对门极的控制来完成开关管的开关状态的,也就是在电压不为零时促 使开关器件进行开通,关断是在电流非零的状态下关断的,再这样的状态中,开关管的开通 和关断会有很大的电压或电流产生,这样会导致造成特别大的开关损耗。软开关技术主要 是通过利用主电路回路中电容与电感的谐振,让功率开关器件中电流、电压依照正玄或近 似正弦波的规律进行变化,在电流或电压到零的时候,开关器件完成导通或关断从而开关 器件的导通和关断都在电流或电压有一个使零的状态下完成的,所以有开关损耗理论上为 零和开关噪声污降低。从图 1-1 与 1-2 是硬开关和软开关的开通关断电流电压波形图，经 过对比得出软开关的损耗比硬开关的小的多。为了克服电磁干扰就采用软开关谐振变化的 设计方法,为了减小谐波从而需要采取谐波补偿和脉冲宽度调制技术。软开关中的脉冲宽 度调制技术将谐振变换器与脉冲宽度控制的优点合二为一,实现了功率管在电压为零状态 下进行开关和固定频率的条件下进行控制,这是应电力电子技术的发展需求，也是当今时 代它的发展方向之一。软开关与硬开关变换器相比较,软开关增加了一个电感,电力设备成 本和电路的简易情况没有发生大的变化[1]。

（a）开通过程 （b）关断过程 图 1-1 硬开关开通、关断波形图

（a）开通过程 （b）关断过程 图 1-2 软开关开通、关断波形图

几十年来，已研发并得到应用的软开关电源见表 1．1。

表 1．1 软开关技术发展历史

提出时间 软开关技术 应用

20 世纪 70 年 代串联或并联谐振 半桥或全桥

20 世纪 80 年代初 有源钳位 ZVS 主要是单端

20 世纪 80 年代 中准谐振或多谐振 单端或桥式

20 世纪 80 年代末 ZVS／ZCS—PWM 单端或桥式

20 世纪 80 年代末 移相全桥 ZVS．PWM 全桥

20 世纪 90 年代初 ZVT／ZCT-PWM 移相全桥混合

ZVS／ZCS．PWM 全桥

1。2 研究意义

软开关可分为零电流、零电压和零电压零电流的三种开关模式,又可以分为软开通和 软关断。移相全桥软开关电源是经过改变开关超前臂和滞后臂相对应的两个开关管驱动电 压移相角从而改变输出电压的大小,采用这样的方案是为了实现让超前臂管栅压比滞后臂 管栅压领先一个相位,并在集成电路控制端设置不同的死区时间给同一组桥臂的两个反相 驱动电压,与此同时利用变压器产生的漏感和功率管两端的并联电容和寄生电容来实现谐 振过程从而实现零电压开通的目的,这样就避免了功率器件电流或电压处于较高值的硬开 关的工作状态减少了损耗,并有效解决了感性关断时的电压尖峰和容性开通时元器件温度 过高的弊端,因此有效减少了开关损耗增强了装置的抗干扰性。移相脉冲宽度控制全桥软 开关电源特点如下几点: