电力电子技术精品课件
电力电子技术概述PPT课件
电力电子技术概述PPT课件•电力电子技术基本概念•电力电子器件•电力电子变换技术•电力电子系统分析与设计•典型应用案例剖析•发展趋势与挑战01电力电子技术基本概念它涉及到电力、电子、控制等多个领域，是现代电力工业的重要组成部分。
电力电子技术的核心是对电能进行高效、可靠、可控的转换，以满足各种用电设备的需求。
电力电子技术是一门研究利用半导体器件对电能进行转换和控制的学科。
电力电子技术定义从早期的整流器、逆变器到现在的高频开关电源、智能电网等，电力电子技术经历了多个发展阶段。
发展历程目前，电力电子技术已经广泛应用于工业、交通、通信、家电等各个领域，成为现代社会不可或缺的一部分。
现状随着新能源、智能电网等技术的不断发展，电力电子技术的应用前景将更加广阔。
未来趋势发展历程及现状工业领域电机驱动、电力系统自动化、工业加热等。
电动汽车、高速铁路、航空航天等。
通信电源、数据中心、云计算等。
变频空调、LED照明、智能家居等。
随着新能源技术的不断发展，电力电子技术在太阳能、风能等领域的应用将更加广泛；同时，智能电网的建设也将为电力电子技术的发展提供新的机遇。
交通领域家电领域前景展望通信领域应用领域与前景02电力电子器件电力二极管（Power Diode）结构简单，工作可靠导通和关断不可控主要用于整流电路晶闸管（Thyristor）四层半导体结构，三个电极导通可控，关断不可控主要用于相控整流电路可关断晶闸管（GTO）通过门极负脉冲可使其关断关断时间较长，需要较大的关断电流主要用于大容量场合电力晶体管（GTR）电流驱动的双极型晶体管导通和关断可控，但驱动电路复杂主要用于中等容量场合电力场效应晶体管（Power MOSFET ）电压驱动的单极型晶体管导通电阻小，开关速度快01主要用于中小容量场合02绝缘栅双极型晶体管（IGBT）03结合了MOSFET和GTR的优点01电压驱动，大电流容量，快速开关02目前应用最广泛的电力电子器件之一03电力电子变换技术整流电路的作用整流电路的分类整流电路的工作原理整流电路的应用将交流电转换为直流电。
电力电子技术说课稿PPT课件精选全文
说课内容
1 课程性质与作用
2 课程整体设计
3
教学内容
4 教学方法与手段
2
课程性质与作用
课程性质
自动化专业基 础课
针对岗位
企业生产第一线 产品装配、调试、 检验、维修、生 产管理、产品后 服务岗位
能力培养
识别电力电子器件 能力 掌握器件使用与保 护技术 相控整流电路分析 能力 单相相控整流电路 设计安装能力 故障排除能力
24
教学内容
教材
❖ 主教材：《电力电子技术》黄家善主编
机械工业出版社， 2005年1月第二版；
❖ 教学辅助教材：《电力电子器件及其应用》，李序葆.赵永健编， 机械工业出版社，2004年6月
动化系编
《可控整流装置》北京电机修理厂、清华大学自
科学出版社， 1971年6月
25
教学方法与手段
多媒体教学
课堂板书讲解
9
课程整体设计
课程教学实施思路： ❖ 理论教学主要结合在项目实验中进行。 ❖ 课程的教学以项目作为核心实例带动知识点讲授，
每一个项目分解为若干个工作任务，通过每一个工 作任务使学生掌握必要的理论知识和技能。 ❖ 大部分内容在实验室中进行理论实践一体化教学， 可先讲再实践，或先实践再分析理论知识，或边讲 边练，讲练结合，工学交替，理论教学与实践教学 同步进行。
“设计实验”根据敖教与学的客观实际并结会现有条件设计 一实用电路，以实现简单的调压或调速。
6
课程整体设计
项目设计（课程设计）
❖ 在项目实训中鼓励学生将课外活动或生活见到的 应用纳入教学设计活动中来，课内外学习相互结 合，使学生视野开阔、能力增强。
7
课程整体设计
(2024年)电力电子技术完整版全套PPT电子课件
实验报告撰写与答辩
讲解实验报告的撰写要求和答辩技巧 ，提高学生的综合素质和能力。
36
08
电力电子技术应用案例
2024/3/26
37
新能源发电系统中电力电子技术应用
光伏发电系统
最大功率点跟踪（MPPT ）技术、逆变器并网技术 、孤岛检测与保护技术等 。
2024/3/26
风力发电系统
变桨距控制技术、变速恒 频技术、直驱式永磁风力 发电技术等。
2024/3/26
13
可控整流电路分析与应用
可控整流电路原理
可控整流电路通过控制触发角α的大小，实现对输出电压的调 节。
2024/3/26
可控整流电路应用
可控整流电路广泛应用于直流调速、电力拖动、电解、电镀 等领域。
14
滤波电路原理与设计方法
滤波电路原理
滤波电路是利用电容、电感等元件对交流电的频率特性进行滤波，从而得到平 滑的直流电的电路。
高性能器件选择
选用高性能的功率器件和驱动电路，提高电路的工作频率和可靠性。例如，选用低导通电阻和低栅极电荷的 MOSFET可以降低电路的导通损耗和开关损耗；选用高耐压和高电流的IGBT可以提高电路的带负载能力等 。
系统优化与热设计
对系统进行全面的优化和热设计，确保电路在高负载、高温等恶劣环境下仍能稳定可靠地工作。例如，采用 合理的散热结构和风扇控制策略可以降低电路的工作温度；采用模块化设计可以提高电路的维修性和可扩展 性等。
2024/3/26
功率场效应晶体管（Power MOSFE…
阐述Power MOSFET和IGBT的结构、特点以及在电力电子电路中的 广泛应用。
11
03
整流与滤波技术
2024/3/26
电力电子技术(第二版)课件
电力电子技术的发展趋势
总结词
未来电力电子技术的发展趋势包括更高频率的电能转换、更高效的能量管理和系统集成、 以及更智能的控制策略。
详细描述
随着电力电子技术的不断发展，未来的电能转换将向更高频率的方向发展，这将有助于减小设备体积和重量， 提高系统效率。同时，随着能源危机和环境问题的日益严重，更高效的能量管理和系统集成成为电力电子技 术的重要发展方向。此外，人工智能和自动控制技术的不断发展，也将推动电力电子技术向更智能的控制策
VS
详细描述
交流调压电路主要由自耦变压器或接触器 组成，通过控制自耦变压器或接触器的通 断状态，改变交流电的电压波形，从而实 现交流电压的调节。交流调压电路广泛应 用于灯光调节、电机调速、加热器控制等 场合。
04
电力电子技术的应用
电力系统
电力系统控制
分布式发电与微电网
利用电力电子技术实现对电力系统电 压、电流、频率等的精确控制，提高 电力系统的稳定性和可靠性。
电力电子技术(第二版)课件
• 电力电子技术概述 • 电力电子器件 • 电力电子电路 • 电力电子技术的应用 • 电力电子技术的未来展望
01
电力电子技术概述
定义与特点
总结词
电力电子技术是利用半导体电力电子器件进行电能转换和控制的学科领域。
详细描述
电力电子技术主要研究将电能从一种形式转换为另一种形式，例如从交流（AC）转换为直流（DC），或从一个 电压级别转换到另一个电压级别。它涉及的半导体电力电子器件包括晶体管、可控硅整流器（SCR）、可关断晶 闸管（GTO）等。
节能控制
通过电力电子技术实现设备的节能控制，降低能耗，提高能源利用 效率。
智能家居与楼宇自动化
利用电力电子技术实现智能家居和楼宇自动化，提高居住环境的舒 适度和节能性。
《电力电子技术》PPT课件
可控硅时代
通过控制电流导通角，实现电 压和功率的调节。
现代电力电子时代
以IGBT、MOSFET等为代表 ，实现高效、快速的电能转换
。
电力电子技术的应用领域
电力系统
用于高压直流输电、无 功补偿、有源滤波等， 提高电力系统的稳定性
和效率。
电机驱动
用于电动汽车、电动自 行车、电梯等电机驱动 系统，实现高效、节能
照明控制
通过电力电子技术可实现 对照明设备的调光和调色 ，提高照明质量和节能效 果。
加热与焊接
电力电子技术可用于控制 加热设备的功率和温度， 实现精确控温和高效能焊 接。
交通运输应用
电动汽车驱动
电力电子技术是电动汽车 驱动系统的核心，可实现 高效能、低排放的驱动控 制。
轨道交通牵引
通过电力电子技术可实现 轨道交通车辆的牵引控制 和制动能量回收。
交流-交流变流电路的工作原理
通过电力电子器件的开关作用，改变输入交流电 的电压和频率，得到所需的输出交流电。Fra bibliotekABCD
交流-交流变流电路的分类
变频电路、变压电路等。
交流-交流变流电路的应用
电机调速、风力发电、太阳能发电并网等。
一般工业应用
01
02
03
电机驱动
电力电子技术可用于控制 电机的速度和转矩，提高 电机的效率和性能。
通过求解系统微分方程或差分方程，得到系统输 出与输入之间的关系，进而分析系统性能。
频域分析法
利用傅里叶变换将时域信号转换为频域信号，通 过分析系统频率响应特性来评估系统性能。
3
状态空间分析法
通过建立系统状态空间模型，分析系统状态变量 的变化规律，从而研究系统的稳定性和动态性能 。
电力电子技术课件
电力电子技术课件一、引言电力电子技术是指利用电子器件和电力电子器件来进行电能的变换、控制和调节的技术领域。
随着现代电力系统的发展和电能质量的要求不断提高，电力电子技术在电力系统中的应用越来越广泛。
本课件将介绍电力电子技术的基本原理、常见的电力电子器件以及其在电力系统中的应用。
二、电力电子技术的基本原理1. 电力电子器件的工作原理1.1 二极管的工作原理1.2 可控硅的工作原理1.3 晶闸管的工作原理1.4 MOSFET的工作原理1.5 IGBT的工作原理2. 电力电子器件的特性参数2.1 二极管的特性参数2.2 可控硅的特性参数2.3 晶闸管的特性参数2.4 MOSFET的特性参数2.5 IGBT的特性参数三、常见的电力电子器件1. 二极管1.1 整流二极管1.2 快恢复二极管1.3 肖特基二极管2. 可控硅2.1 半控型可控硅2.2 全控型可控硅2.3 可关断可控硅3. 晶闸管3.1 双向晶闸管3.2 单向晶闸管3.3 门极可关断晶闸管4. MOSFET4.1 N沟道MOSFET4.2 P沟道MOSFET5. IGBT5.1 IGBT的结构与工作原理5.2 IGBT的优点与应用四、电力电子技术在电力系统中的应用1. 交流电压控制1.1 交流电压调制技术1.2 交流电压控制器的设计与实现2. 直流电压控制2.1 直流电压调制技术2.2 直流电压控制器的设计与实现3. 电力变换与调节3.1 交流-直流变换技术3.2 直流-交流变换技术3.3 直流-直流变换技术4. 电力电子器件的保护与故障诊断4.1 电力电子器件的热保护4.2 电力电子器件的过流保护4.3 电力电子器件的过压保护4.4 电力电子器件的故障诊断与维修五、总结电力电子技术是现代电力系统中不可或缺的重要技术，通过本课件的学习，我们了解了电力电子技术的基本原理、常见的电力电子器件以及其在电力系统中的应用。
希望本课件能够帮助大家更好地理解和应用电力电子技术，提高电力系统的可靠性和效率。
电力电子技术第五版(王兆安)课件
VS
漏抗对整流器换相的影响
漏抗的存在使得换相过程变得复杂，可能 导致换相失败或产生过大的换相过电压。
整流电路的谐波和功率因数
谐波
整流电路输出的非正弦波形含有丰富的谐波 成分，对电网和负载造成不良影响。
功率因数
整流电路的功率因数通常较低，因为谐波和 无功功率的存在使得视在功率大于有功功率 。提高功率因数的方法包括采用功率因数校 正电路和采用高功率因数的整流器等。
用效率。
交通运输
电动汽车、高铁、航空器等交 通工具的电力驱动系统大量采
用电力电子技术。
工业自动化
电机驱动、电源供应、自动化 控制等方面广泛应用电力电子
技术，提高生产效率。
信息技术
数据中心、云计算等领域需要 高效、可靠的电源供应，电力 电子技术发挥着重要作用。
课程目标与学习方法
课程目标
掌握电力电子技术的基本原理、分析方法、设计方法和实验 技能，具备从事电力电子技术应用和研究的初步能力。
电压型和电流型逆变电路
电压型逆变电路
电压型逆变电路以电压源作为输入，通过控制开关元 件的通断，得到所需的交流输出电压。其特点是输出 电压波形质量高，但需要较大的滤波电感。
电流型逆变电路
电流型逆变电路以电流源作为输入，通过控制开关元 件的通断，得到所需的交流输出电流。其特点是输出 电流波形质量高，但需要较大的滤波电容。
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW ERA
电力电子技术第五版(王兆
安)课件
• 电力电子技术概述 • 电力电子器件 • 整录
CONTENTS
01
电力电子技术概述
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW
电力电子技术精品课程绪论公开课一等奖优质课大赛微课获奖课件
电 镀
电 加 热
牵力
引传
动
高 性 能 交 直 流 电 源
15
第15页
1.3 与其它学科关系
1.3.1 与电子学关系 1.3.2 与电力学关系 1.3.3 与控制理论关系
16
第16页
1.3.3 与控制理论关系
控制理论
实 现
电力电子技术
电力电子装置 是自动化
基础 元件
支撑 技术
弱电和强电接口
弱电控制强电
80年代后 以IGBT为代表复合型器件突起，伴随全控型电 力电子器件不断进步，一个结构紧凑、体积小电力电子装 置也应运而生。把若干个电力电子器件及必要辅助元件做
成模块形式，这给应用带来了很大以便。
21
第21页
绪论
1.什么是电力电子技术 2.电力电子技术发展历史 3.电力电子技术应用 4.本课程内容简介
11
第11页
1.3.1 与电子学关系
都分为器件与应用
电子器件 制造技术
电力电
子器件制造技 术
理论基础、材料、制造工艺
电子电路
电力电子 电路
分析办法、分析软件
12
第12页
电力电子电路——电力改变和控制 电子电路——信息处理
电子电路
功率输出 功率放大
电力电子电路
信息电子电路器件
电力电子 电路器件
开关状态
6
第6页
1.2 两大分支电力Βιβλιοθήκη 子技术电力电子器件 制造技术
变流技术
电力电子器件制造技术— 电力电子技术基础
变流技术（电力电子器件应 用技术）——电力电子技术 关键
{ 变流
技术
电力电子器件构成 各种电力变换电路 对这些电路进行 控制技术
电力电子技术PPT课件
■
绪论第15页
复合型器件和功率集成电路
➢ 80年代后期开始
复合型器件：以绝缘栅极双极型晶体管(IGBT)
为代表
➢IGBT是MOSFET和BJT的复合
它集MOSFET的驱动功率小、开关速度快的 优点和BJT通态压降小、载流能力大的优点于 一身，性能十分优越，使之成为现代电力电 子技术的主导器件
绪论第10页
2. 电力电子技术的发展史
1958年美通用电气公司制造的第一只晶闸管 标志电力电子器件和技术的诞生。
电力电子器件的发展对电力电子技术的发展起着决 定性的作用，因此，电力电子技术的发展史就是电 力电子器件的发展史。
■
绪论第11页
2. 电力电子技术的发展史
〔四个阶段〕
➢ 史前期（1957年以前）： 使用水银整流器（汞整流器），其性能和晶闸管类似。 这段时间，各种整流、逆变、周波变流的电路和理论已经成熟并广泛应用。
技术研究的也就是电源技术。
➢ 电力电子技术对节省电能有重要意义。特别在大型风机、 水泵采用变频调速方面，在使用量十分庞大的照明电源 等方面，电力电子技术的节能效果十分显著，因此它也
被称为是节能技术。
■
绪论第23页
4. 本课程的内容简介
分为三大部分
➢ 第一部分：电力电子器件
主要介绍各种电力电子器件的基本结构、工作原理、主要 参数、应用特性，以及驱动、缓冲、保护、串并 联等器 件应用的共性问题和基础性问题
1.什么是电力电子技术
➢ 定义:
电力电子技术（power electronics）： 是电子技术的分支
电子技术: 信息电子技术 电力电子技术
信息电子技术——模拟电子技术和数字电子技术
《电力电子技术 》课件
电机控制
电机控制是指通过电力电子技术实现对电机速度 、方向和位置的精确控制。
电机控制广泛应用于工业自动化、交通运输、家 用电器等领域，如变频空调、电动汽车等。
电机控制有助于提高能源利用效率，降低能耗， 实现更智能化的生产和制造。
新能源发电系统
新能源发电系统是指利用可再生能源进行发电 的系统，如太阳能、风能等。
、更高可靠性和更小体积的方向发展。
系统集成和智能化的发展
系统集成
随着电力电子系统规模的不断扩大，系统集成成为了一个重要的研究方向，通过将多个电力电子模块集成在一个系统 中，可以实现更高的功率密度和更小的体积。
智能化
智能化是电力电子技术的另一个重要发展方向，通过引入人工智能和机器学习等技术，可以实现电力电子系统的自适 应控制和智能管理，提高系统的稳定性和可靠性。
针对高效能转换的挑战，需要不断研 究和开发新的电力电子器件、电路拓 扑和控制策略，以实现更高的转换效 率和更低的能耗。
技术瓶颈
目前电力电子技术面临的主要挑战是 如何进一步提高转换效率，降低能耗 ，以满足不断增长的高效能转换需求 。
新材料和新技术的发展
01
新材料的应用
随着新材料技术的不断发展，新型半导体材料如碳化硅（SiC）和氮化
电力电子技术的应用实例
不间断电源（UPS）
不间断电源（UPS）是一种能够提供持续电力供应的电源设备，主要用于保护重要 设备和数据免受电力中断的影响。
UPS通过使用电力电子转换技术，将电池或其他形式的储能装置与电网连接，确保 在电网故障或停电时，能够继续为设备提供稳定的电力。
UPS在医疗、金融、通信等领域有广泛应用，对于保证关键设备和服务的正常运行 至关重要。
详细描述
电力电子技术全套课件
整流电路具有将交流电转换为直流电的功能，是电力电子设备中不可或缺的组成部分。同时，整流电 路的性能直接影响到电力电子设备的整体性能。因此，在设计整流电路时，需要根据实际需求选择合 适的电路类型和器件，并进行合理的布局和走线，以确保整流电路的稳定性和可靠性。
04
逆变电路
逆变电路的工作原理与分类
技术特点与优势
分析高压直流输电的技术特点和优势，如远距离输电损耗 小、系统稳定性高等。
工程应用与发展趋 势
介绍高压直流输电在国内外的典型工程应用，并探讨其未 来发展趋势和技术挑战。
THANKS
感谢观看
制。
逆变电路的应用与特点
应用
逆变电路广泛应用于电力电子变换器、不间断电源、变频调 速系统、新能源发电系统等领域。
特点
逆变电路具有高效率、高功率因数、低谐波污染等优点，能 够实现能量的双向流动和电网的并网运行。同时，随着电力 电子技术的发展，逆变电路的性能和可靠性也在不断提高。
05
直流-直流变流电路
升压型直流-直流变流电路
工作原理
升压型直流-直流变流电路通过开关管的导通和关断，控制电感的 充放电过程，从而实现输入电压到输出电压的升压转换。
电路组成
升压型直流-直流变流电路主要由开关管、电感、电容、二极管等 元件组成，与降压型电路类似，但元件的连接方式和参数有所不同 。
应用场景
升压型直流-直流变流电路广泛应用于各种需要升压的电子设备中， 如电动汽车、太阳能发电系统等。
02
电力电子器件
不可控器件
电力二极管（Power Diode） 工作原理及特性
主要参数与选型
不可控器件
01
晶闸管（Thyristor）
2024版电力电子技术ppt课件
•电力电子技术概述•电力电子器件•整流电路与逆变电路•直流-直流变换器目录•交流-交流变换器•电力电子技术应用实例定义与发展历程定义发展历程应用领域及重要性应用领域重要性提高能源利用效率、实现节能减排、促进可再生能源发展等方面具有不可替代的作用。
基本原理与分类基本原理分类0203PNPN四层半导体结构阳极、阴极和控制极晶闸管的基本结构和工作原理01触发导通和关断过程晶闸管的派生器件快速晶闸管01 02 03电力晶体管（GTR）结构特点和工作原理驱动电路和保护电路电力场效应管（结构特点和工作原理驱动电路和保护电路主要参数和特性曲线01 02 031 2 3010203040102 03整流电路原理整流电路分类整流电路应用逆变电路原理逆变电路分类逆变电路应用030201PWM控制技术PWM控制技术原理通过调节脉冲宽度或频率，实现对输出电压或电流的控制。
PWM控制技术应用电机调速、电源管理、照明控制等。
PWM控制技术优势高效率、高精度、低噪声等。
工作原理电路结构控制方式应用领域电路结构工作原理应用领域控制方式两种，也可采用滞环控制等非线性控制方法。
应用领域应用于需要宽范围电压输出的场合，如太阳能逆变器、不间断电源（UPS ）等。
工作原理通过控制开关管的导通和关断时间，实现输入电压到输出电压的升降压变换。
电路结构升降压型变换器主要由输入滤波电路、开关管、储能元件（如电感或电容）和输出滤波电路组成，与升压型变换器类似，但增加了降压功能。
控制方式可采用PWM 、PFM 或滞环控制等非线性控制方法，实现输出电压的稳定调节。
升降压型变换器工作原理通过控制晶闸管的导通角来调节输出电压的大小。
优点结构简单，控制方便，效率高。
缺点输出电压波形畸变较大，谐波含量高。
应用领域灯光控制、电机软启动等。
工作原理能够实现快速、无级调节负载功率。
优点缺点应用领域01020403电加热、电焊机等。
通过控制晶闸管的通断时间来调节负载功率的大小。
2024版电力电子技术完整版全套PPT电子课件
contents•电力电子技术概述•电力电子器件目录•电力电子电路•电力电子技术的控制策略•电力电子技术的实验与仿真电力电子技术的定义与发展定义发展历程如太阳能、风能等可再生能源的转换与利用。
如电动汽车、电动自行车等电机驱动系统的控制。
如智能电网、分布式发电等电力系统的优化与控制。
如变频器、伺服系统等工业自动化设备的控制。
能源转换电机驱动电力系统工业自动化高效率、高功率密度智能化、数字化绿色化、环保化多学科交叉融合晶闸管（Thyristor 可控的单向导电性，用于可控整流电路Power Diode ）具有单向导电性，可用于整流电路010402050306电力晶体管（Giant Transistor，GTR）具有耐压高、电流大、开关特性好等优点通过在门极施加负脉冲使其关断电流控制型器件，通过控制基极电流来控制集电极电流可关断晶闸管（Gate Turn-OffThyristor，GTO）具有可控的开关特性，适用于高电压、大电流场合01电力场效应晶体管（Power MOSFET ）02电压控制型器件，通过控制栅源电压来控制漏极电流03具有开关速度快、输入阻抗高、热稳定性好等优点04绝缘栅双极型晶体管（Insulated Gate Bipolar Transistor ，IGBT ）05结合了MOSFET 和GTR 的优点，具有电压控制、大电流、低饱和压降等特性06广泛应用于电机控制、电源转换等领域整流电路整流电路的工作原理介绍整流电路的基本工作原理，包括半波整流、全波整流和桥式整流等。
整流电路的类型详细阐述不同类型的整流电路，如单相半波整流电路、单相全波整流电路、三相半波整流电路和三相全波整流电路等。
整流电路的应用列举整流电路在电力电子领域的应用，如电源供应器、电池充电器和电机驱动器等。
逆变电路逆变电路的工作原理01逆变电路的类型02逆变电路的应用031 2 3直流-直流变流电路的工作原理直流-直流变流电路的类型直流-直流变流电路的应用交流-交流变流电路的工作原理01交流-交流变流电路的类型02交流-交流变流电路的应用03电动机控制电热控制照明控制030201一般工业应用交通运输应用电动汽车驱动轨道交通牵引飞机电源系统电力系统应用高压直流输电柔性交流输电分布式发电与微电网新能源应用风能发电太阳能发电风力发电机组中采用电力电子技术实现变速恒频控制，提高风能发电的稳定性和可靠性。
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8.1 软开关的基本概念
8.1.1 硬开关与软开关 8.1.2 零电压开关与零电流开关
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8.1.1 硬开关与软开关
■硬开关 ◆开关过程中电压、电流均不为零，出现了重叠，有显著的开关损耗。 ◆电压和电流变化的速度很快，波形出现了明显的过冲，从而产生了开关
◆降压型零电压开关准谐振电路中，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，消除了开关过程中电压、电流的
重叠，从而大大减小甚至消除开关损耗，同时，谐振过程限值了开关过程中
电压和电流的变化率，这使得开关噪声也显著减小。
Cr
S Lr A
VDS
Ui
VD
L CR
关断过程 开通过程
S
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8.2 软开关电路的分类
Lr
Cr S1
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Lr Cr
VD C
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VD1
VD C
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a)
b)
图 8-7 零转换PWM电路的基本开关单元 a）零电压转换PWM电路的基本开关单元 b）零电流转换PWM电路的基本开关单元
■零转换PWM电路 ◆电路中采用辅助开关控制谐振的开始时刻，所不同的是，谐振电路是与
主开关并联的，因此输入电压和负载电流对电路的谐振过程的影响很小，电 路在很宽的输入电压范围内和从零负载到满载都能工作在软开关状态，而且 电路中无功功率的交换被削减到最小，这使得电路效率有了进一步提高。
■在很多情况下，不再指出开通或关断，仅称零电压开关 和零电流开关。
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8.2 软开关电路的分类
■软开关电路的分类 ◆根据电路中主要的开关元件是零电压开通还是 零电流关断，可以将软开关电路分成零电压电路 和零电流电路两大类，个别电路中，有些开关是 零电压开通的，另一些开关是零电流关断的。
◆根据软开关技术发展的历程可以将软开关电路 分成准谐振电路、零开关PWM电路和零转换 PWM电路。
◆同准谐振电路相比，这类电路有很多明显的优势：电压和电流基本上是
方波，只是上升沿和下降沿较缓，开关承受的电压明显降低，电路可以采用 开关频率固定的PWM控制方式。
Cr S1
L
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a)
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图8-6 零开关PWM电路
a）零电压开关PWM电路 b）零电流开关PWM电路
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8.2 软开关电路的分类
Cr
Lr
L
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Lr
L
S
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VD
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Lr
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S
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VD
a)
b)
c)
图 8-5 准谐振电路
a）零电压开关准谐振电路 b）零电流开关准谐振电路 c）零电压开关多谐振电路
■准谐振电路
◆分类
☞零电压开关准谐振电路（Zero-Voltage-Switching Quasi-Resonant Converter—ZVS QRC）
☞零电流开关准谐振电路（Zero-Current-Switching Quasi-Resonant Converter—ZCS QRC）
☞零电压开关多谐振电路（Zero-Voltage-Switching Multi-Resonant Converter—ZVS MRC）
☞用于逆变器的谐振直流环节（Resonant DC Link）
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8.2 软开关电路的分类
■零开关PWM电路 ◆电路中引入了辅助开关来控制谐振的开始时刻，使谐振仅发生于开关过
程前后。 ◆分类
☞零电压开关PWM电路（Zero-Voltage-Switching PWM Converter—ZVS PWM）
☞零电流开关PWM电路（Zero-Current-Switching PWM Converter— ZCS PWM）
第8章 软开关技术
8.1 软开关的基本概念 8.2 软开关电路的分类 8.3 典型的软开关电路 8.4 软开关技术新进展
本章小结
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引言
■现代电力电子装置的发展趋势是小型化、轻量化，同时 对装置的效率和电磁兼容性也提出了更高的要求。
■电力电子电路的高频化 ◆可以减小滤波器、变压器的体积和重量，电力电子装 置小型化、轻量化。 ◆开关损耗增加，电路效率严重下降，电磁干扰增大。
8.1.2 零电压开关与零电流开关
■零电压开通 ◆开关开通前其两端电压为零，则开通时不会产生损耗 和噪声。
■零电流关断 ◆开关关断前其电流为零，则关断时不会产生损耗和噪 声。
■零电压关断 ◆与开关并联的电容能延缓开关关断后电压上升的速率， 从而降低关断损耗。
■零电流开通 ◆与开关串联的电感能延缓开关开通后电流上升的速率， 降低了开通损耗。
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8.2 软开关电路的分类
◆准谐振电路中电压或电流的波形为正弦半波，因此称之 为准谐振。
◆开关损耗和开关噪声都大大下降，也有一些负面问题 ☞谐振电压峰值很高，要求器件耐压必须提高。 ☞谐振电流的有效值很大，电路中存在大量的无功功率 的交换，造成电路导通损耗加大。 ☞谐振周期随输入电压、负载变化而改变，因此电路只 能采用脉冲频率调制（Pulse Frequency Modulation— PFM）方式来控制，变频的开关频率给电路设计带来困 难。
t
0 tP
t0
a)
u
i ii
u
t0 P
t0
b)
图8-2 硬开关过程中的电压和电流 a) 关断过程 b)开通过程
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8.1.1 硬开关与软开关
■软开关
◆软开关电路中增加了谐振电感Lr和谐振电容Cr，与滤波电感L、电容C相 比，Lr和Cr的值小得多，同时开关S增加了反并联二极管VDS，而硬开关电路 中不需要这个二极管。
O
uS (uCr)
O
iS
O
iLr
uVDO
O t0 t1 t2 t3t4t5 t6
tu u iu
t
t0 tP
t0 t 0
u
i
ii
t0 P
t0
u u t t
a)
b)
图8-3 降压型零电压开关准谐振电路及波形
a）电路图 b）理想化波形
a)
b)
图8-4 软开关过程中的电压和电流
a) 关断过程 b)开通过程
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噪声。 ◆开关损耗与开关频率之间呈线性关系，因此当硬电路的工作频率不太高
时，开关损耗占总损耗的比例并不大，但随着开关频率的提高，开关损耗就 越来越显著。
关断过程 开通过程
S
O
S
L
uS
Ui
VD
CR
a)
O iS
uVOD
O t0
t1
b)
图8-1 硬开关降压型电路及波形 a）电路图 b）理想化波形
u t iu