基于零电压准谐振软开关电路的谐波电压峰值抑制的研究

李加奎

【摘 要】本文针对软开关电路中的准谐振电路存在谐波峰值很高的现象，采用缓冲电路和抑制电路，，进行原有的改善。

【关键词】软开关；谐波抑制

0 引言

为了降低开关电路的开关损耗，提高电路的效率，人们发明了软开关技术。软开关技术解决了开关损耗和噪音干扰，但又引出了高脉峰的问题。

1 改善准谐波软开关电路的策略

1.1 比较如下2个电路比较

图1 ZVS准谐振电路

图2 改进后的ZVS准谐振电路

图1是最基本的ZVS准谐振电路，通过Cr和Lr的串联组成串联谐振，可以使图1中DC-DC变换电路降低开关损耗和噪音干扰。当开关S导通时，由于串联电容Lr的原因，使得流过开关S上升缓慢，当达到某一稳态时，开关两边的电压为零，且Lr被充电。当开关断开时，流过Lr和L的电流方向不变，并且他们和R ，C，电源以及Cr构成回路，并对Cr充电，达到某一稳态时VD两端电压下降为0，二极管VD导通。此时，VD，L，R，C构成续流回路，电容Cr通过VD向Lr充电。在如上分析中，Lr和Cr构成串联谐振改善了开关过程，使得开关S的功耗大大减少，但是也造成开关S所承受的电压过高。为了改变这种状况，我们在原图1的基础上使Lr并联上R2 与VD2的串联；Cr串联上VD1与R1的并联，如图2。

在图2中，当S导通时，由于Lr的作用，电流不会跳变突然增大，而是从0开始缓慢的增加，并通过L，R，C，电源构成闭合回路，流过S的电流逐渐增大，同时电源给Lr充电。当达到某一稳态时，开关两边的电压为零。当S断开时，流过Lr和L的电流方向不变，并且他们和R，C，电源，R1，Cr，VD1，构成回路，并且对Cr充电，达到某一稳态时VD两端电压下降为零，二极管VD导通。此时，VD，L，R，C構成续流回路，电容Cr通过VD向Lr充电，由于VD1的作用，使得流过R1的电流达到某一较大值时，VD1反向导通，使得开关S两端的电压不会继续增大，起到保护开关的作用。所以图2这样的设计，既可以通过串联谐振的方式来减小开关损耗，又可以避免开关S承受太高的电压使得开关受损。同时，当S关断时，可以通过R2 与VD2分流来减轻流过Lr的电流，可以使得Lr两端的电压在开关状态改变时，不至于承受很大的电压。所以负载电流通过Lr和R2分流，可以减轻S的负担。

2 用matlab进行仿真验证

经过仿真，我们可以验证改进后的软开关电路确实可以起到减小串联谐振的峰值的作用，从而减小了开关的承受力。从而说明了电路图的设计合理性。 3 结论

本文为了改进软开关中出现的谐波峰值过大的现象。在传统图1的基础上引进抑制电路和缓冲电路，确实起到了对谐振峰值的抑制作用。

【参考文献】

[1]王兆安，杨君.谐波抑制和无功补偿[M].北京：机械工业出版社，1998.

[2]高莹，谢吉华.SVPWM的调制及谐波分析[J].特微电机，2006，7.endprint