| 谐振开关主要由电力开关管、谐振电感和谐振电容组成。按照不同的组合方式，分为电流型谐振开关和电压型谐振开关两种。
电流型谐振开关为零电流开关，电感与开关串联；电压型谐振开关为零电压开关，电容和开关并联。同时，根据开关管是否能可逆控制，谐振开关的运行方式可分为半波和全波两种。如图4、图5、图6、图7所示：
下面我们以图4（a）为例来说明它的软开关是如何实现的。
对开关管Z1而言，L1与C1组成一个串联谐振电路。当Zl开通时，由于L1限制电流的上升速度，可实现零电流开通。当Z1导通时，电流以准正弦形式经Zl、L1进入Cl。当电感电流下降到零时，电容电压使Dl承受反向电压而关断。这样，谐振开关具备了零电压和零电流的特性。
与半波结构相比，全波结构谐振变换器的直流电压转换比与负载的大小无关，只与开关器件的工作频率和LC谐振频率有关。因此，全波结构变换器的控制比半波结构要简单，在工程中应用更普遍。
与一般的PWM开关相比，谐振开关的优点是能实现软开通或软关断，但是它的缺点也很明显：
（l）开关器件的通态电流或断态电压应力大。对于电压模式的谐振开关，开关在零电压下开通和关断，其承受的断态峰值电压是输出电压的两倍以上，对电流模式则它的通态电流峰值输出电流的两倍以上，通态损耗大。
（2）开关器件的工作频率不恒定。当电源或负载变化时，只能靠改变开关器件的工作频率f来调节输出电压，使f的变化范围很大，以至于功率变压器、输入、输出滤波器的设计和优化都难以进行。
（3）f的大范围变化不利于与下级变换器的同步。
2.3谐振环
谐振变换器在DC-DC中的应用很成功，但在DC-AC变换器中，尤其是在逆变器中，由于多个谐振开关的谐振元件作用相互影响，电路的工作出现不正常。这使得谐振变换器的应用遇到了困难，1986年美国威斯康星大学的D.M.Divan教授提出了谐振环的概念，包括谐振直流环（RDCL）和谐振极逆变器（ResonantPoleInverter）。这两种电路拓扑结构在DC-AC变换器中得到了较好的应用，由于RACL所用的开关器件比较多，在实际中使用较少，所以我们这只介绍RDCL。
RDCL是一个全新的概念，它的基本电路结构如图8所示。
它借鉴了高频环节变换器的思想，利用谐振元件L和C及谐振控制开关在逆变器的输入直流电压电路中产生谐振，把输入直流电压转换成一系列高频脉冲电压波供给逆变桥。谐振控制管VT1在Ucr谐振回零时零电压开通，并保持Ucr=0一段时间。在此时间内，逆变桥在零电压下进行换流。改变开关工作状态；另外，电源Us给谐振电感Lr充电补充能量，以保证下一个谐振周期内Ucr可靠的回零。待i谐振上升到一定的阀值后，VT1在零电压条件下关断，下一个谐振周期开始。据此，逆变器输入端就得到一系列高频脉冲电压波。归结起来，其基本思想是使直流母线电压或电流以较高频率振荡，恒定的直流电压或电流变成高频脉动的直流电压或电流，从而出现周期性的过零点，给挂在母线上的所有开关器件创造零电压或零电流开通和关断条件。
它的突出的优点是电路简单，谐振回路放置在直流侧，只需一组谐振元件L、C、VT1就可获得整个逆变器所有器件的零电压条件。特别是换流时直流环节电压要保持一段零电压时间，使得逆变桥的主开关器件将获得较好的开关条件。这样不须改变直流母线两侧变换器的结构，而只要对公共直流母线电压或电流进行操作。
但是，为了获得开关器件的零电压开关，RDCL只能在Ucr=0时切换开关状态，因此，RDCL只能采用离散脉冲调制（DPM-DiscretePulseModulation）的方法来控制，而无法采用传统的PWM控制技术。在DPM调制下，其输出的频谱特性比PWM方法差的多。只有当DPM逆变器的工作频率高于PWM逆变器工作频率几倍时，两者的输出波形品质才基本相等。虽然DPM方法下可以做到，但是却带来了次谐波的问题，且次谐波频带很宽不易用滤波器消除。
另外，由于是在直流环上进行谐振，使Cr上的电压峰值高达2.5倍，器件所承受的电压应力也相应会增加.谐振电感元件Lr正处在主功率传输通道上，流经它的电流较大，其电阻将消耗很大一部分输入功率，造成逆变器的传输效率下降及Lr发热。
为了弥补这些缺陷，各国的学者推出了许多的改进电路及电路拓扑结构。
RDCL最初的改进主要着眼于限制Ucr和降低Lr的损耗。由于Ucr主要是因谐振引起的，而谐振又是实现软开关的所必须的状态，因此降低它的途径主要有两条：（1）附加钳位电路来限制其大小（2）改造电路拓扑，将Lr从直流电源和逆变桥间移走，由电源来钳位限制Ucr，使Ucr≤Us。用钳位电路限制Ucr的大小，主要是利用开关电容网络来吸收和储存Lr中的能量，以实现钳位功能。 2/4 首页 上一页 1 2 3 4 下一页 尾页 |
