并且,全桥式电路也已广泛应用于多种领域 。全桥式电路的优点是输出功率较大, 要求功率开关管耐压较低, 便于选管。电力电子变换器向着高效率、功率密度、可靠性方向发展,使自身损耗大大降低,体积、质量大大减小。而传统变换器功率开关管在电压不为零时开通,在电流不为零时关断,处于强迫开关过程。变换器工作时,要产生开通损耗和关断损耗。开关频率越高,开关损耗越大,变换器的效率就越低[1]。开关损耗的存在限制了变换器开关频率的提高,从而限制了变换器的小型化和轻量化。为了克服在硬开关状态工作的诸多问题,降低开关损耗,实现变换器的高频化、小型化、模块化,软开关技术应运而生。
2 硬开关与软开关的工作特性
2.1 硬开关的工作特性
硬开关具有以下特性:
一、开关损耗大。开通时,开关器件的电流上升和电压下降同时进行;关断时,电压上升和电流下降同时进行。电压、电流波形的交叠产生了开关损耗,该损耗随开关频率的提高而急速增加。
二、感性关断电尖峰大。当器件关断时,电路的感性元件感应出尖峰电压,开关频率愈高,关断愈快,该感应电压愈高。此电压加在开关器件两端,易造成器件击穿。
三、容性开通电流尖峰大。当开关器件在很高的电压下开通时,储存在开关器件结电容中的能量将以电流形式全部耗散在该器件内。频率愈高,开通电流尖峰愈大,从而引起器件过热损坏。另外,二极管由导通变为截止时存在反向恢复期,开关管在此期间内的开通动作,易产生很大的冲击电流[2]。频率愈高,该冲击电流愈大,对器件的安全运行造成危害。
四、电磁干扰严重。随着频率提高,电路中的 和 增大,从而导致电磁干扰(EMI)增大,影响整流器和周围电子设备的工作。来~自^751论+文.网www.751com.cn/
2.2 软开关的工作特性
上述问题严重阻碍了开关器件工作频率的提高。近年来开展的软开关技术研究为克服上述缺陷提供了一条有效的途径。和硬开关工作不同,理想的软关断过程是电流先降到零,电压在缓慢上升到断态值,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,电流在缓慢上升到通态值,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,因此二极管方向恢复问题不存在。
3 工作原理分析
3.1 传统全桥变换器工作原理
软开关技术的应用适应了电力电子技术的飞速发展,基本的非隔离型变换电路拓扑如降压斩波电路,升压斩波电路,升降压斩波电路和Cuk电路等应用的场合功率都比较小,而隔离型的全桥变换电路拓扑在中大功率场合应用的很普遍,主要因为它具有较高效率、较低的开关管电压电流应力,较高的变压器利用率等特点,是国内外开关变换电路中最常用的电路拓扑,因此在全桥变换器上研究软开关技术具有十分重要的意义。论文网
全桥变换器由整流桥、输入滤波、全桥逆变器和输出整流滤波电路构成