DC-DC变换器软开关技术的研究(适合电气B方向)文献综述

 2021-09-25 20:31:38

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1.课题的背景与意义

传统的DC- DC变换器技术,是一种硬开关技术。所谓硬开关(Hard Switching)是指开关上的电压和电流都不为零时的一种突变的强迫开关过程,即强迫开关器件在其电压不为零时开通,或电流不为零时关断。大的开关电压电流应力以及高的du/dt和di/dt限制了它的高频化发展,使变换器体积、尺寸、重量和成本难以减少和降低,且产生大的电磁干扰。

为了减小变换器的体积和重量,必须实现高频化。要提高开关频率,提高变换器的效率,同时增强变换器的抗干扰能力,就要减小开关损耗,其途径就是实现开关管的软开关(Soft Switching),因此软开关技术应运而生。

软开关技术按照有无辅助开关管可以分为有源软开关技术和无源软开关技术。无源软开关技术是利用电感、电容、二极管等无源器件来实现功率变换器的软开关。一般来说,无源软开关利用电感电流不能突变的特性来实现开关器件的零电流开通,利用电容电压不能突变的特性来实现开关器件的零电压关断。有源软开关技术是利用LC元件的谐振原理,使开关变换器的开关管的电流(或者两端电压)按正弦或准正弦规律变化,当电压自然过零时,使器件开通,或者当电流过零时,使器件关断。

有源软开关的4种典型电路零电流开关PWM转换器、零电压开关PWM转换器、零电压转换PWM变换器、零电流转换PWM转换器有源软开关技术。由于它所具有的优越性能而成为电力电子技术领域最活跃的研究方向之一。事物的两面性决定了它也有一些不足。随着研究的深入,逐渐显现出的不足之处在于:

1、辅助换相电路、辅助谐振环节的引入增加了设备的成本和控制难度;

2、由于软开关的转换过程一般是利用分布电感及电容产生谐振进行的,而分布参数随着工艺的不一致而变化很大,尤其在大批量生产时。这必然导致工作的稳定性受到影响,因此,目前软开关还主要集中应用在中小功率。

3、用模拟方法控制高频率下实时检测负载变化,瞬间调整开关器件的工作时序及其他控制策略的计算相对用数字方法控制要困难一些。因此应结合具体情况变模拟控制为数字控制。

无源软开关技术以无源无损缓冲电路作为研究对象,包括ZCL和ZVC在电路中的位置的设计和ZCL和ZVC中能量的回馈的设计。由于无源软开关技术结构简单,控制简单易于实现。

2.课题的国内外研究现状的介绍以及应用

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