王靜茹，邱 彬，王 華，陳愛容，榮 軍,2

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諧振直流環(huán)軟開關電路的技術研究

王靜茹1，邱 彬1，王 華1，陳愛容1，榮 軍1,2

（1.湖南理工學院信息與通信工程學院，湖南岳陽414006；2. 復雜工業(yè)物流系統(tǒng)智能控制與優(yōu)化湖南省重點實驗室，湖南岳陽414006）

闡述了應用于電壓型逆變器的諧振直流環(huán)電路的工作原理，給出了其在MATLAB/Simulink中的仿真模型和仿真結果。通過仿真結果得出，諧振直流環(huán)電路可實現(xiàn)零電壓開通，使開關損耗為零，但是電壓uCr諧振峰值很高，增加了對逆變器開關器件耐壓的要求。

諧振直流環(huán) 軟開關 仿真

0 引言

所謂“軟開關”是指通過引入諧振使功率開關管開通前電壓先降到零，關斷前電流先降到零，它主要為解決電路中的開關損耗和開關噪聲問題，提高開關頻率，使電力電子裝置實現(xiàn)小型化、輕量化。諧振直流環(huán)是適用于變頻器的一種軟開關電路，它主要應用于交流-直流-交流變換電路的中間直流環(huán)節(jié)。通過在直流環(huán)節(jié)中引入諧振，使電路中的整流器或逆變器工作在軟開關的條件下。本文對應用于電壓型逆變器的諧振直流環(huán)電路進行了研究，首先詳細地闡述了該電路的工作原理，然后借助仿真軟件MATLAB/Simulink對電路的工作波形進行了建模與仿真，最后通過仿真結果對電路進行了分析。

1 諧振直流環(huán)軟開關電路的工作原理

諧振直流環(huán)軟開關電路如圖1所示。圖1中，為輸入直流電壓，諧振電感、諧振電容和輔助開關S構成中間直流諧振環(huán)節(jié)。它用一個輔助開關S使逆變橋中所有的開關工作在零電壓開通的條件下，但實際中S的開關動作可以用逆變電路中開關的直通與關斷來代替。又由于電壓型逆變器的負載通常為感性，而且在諧振過程中逆變電路的開關狀態(tài)是不變的，因此在分析時可將圖1所示的系統(tǒng)原理電路簡化等效為圖2，其理想化波形如圖3所示，其工作原理分析如下：

0~1時段：0時刻之前，電感L的電流大于負載電流I，開關S處于通態(tài)，0時刻，S關斷，電路發(fā)生諧振。因為，因此對充電，不斷升高，直到時刻，。

圖2 諧振直流環(huán)電路的等效電路

圖3 諧振直流環(huán)電路的理想化波形

2 諧振直流環(huán)軟開關電路在MATLAB/Simulink的建模與仿真

2.1仿真模型

在MATLAB/Simulink中建立諧振直流環(huán)軟開關電路仿真模型如圖4[2-4]所示，其仿真模型由直流電源、觸發(fā)脈沖、電力MOSFET、RL負載、諧振電感以及諧振電容等模塊構成。

2.2仿真結果及其分析

在MATLAB/Simulink中建立諧振直流環(huán)軟開關電路仿真模型后，給出其仿真結果如圖5所示。其中圖5所示的仿真波形從上到下為功率開關管電壓、開關管電流、負載電流和諧振電流。從圖中可以看出當功率開關管電壓為零，原因在于諧振時使電力MOSFET反并聯(lián)的二極管導通，流過反向電流，使電力MOSFET的電壓鉗位為零，因此實現(xiàn)零電壓開通，可以將開關損耗降為零，與理論分析完全一致。

圖4 諧振直流環(huán)軟開關電路的仿真模型

圖5 諧振直流環(huán)軟開關電路的仿真波形圖

3 結束語

本文首先詳細的闡述了諧振直流環(huán)軟開關電路的工作原理，然后借助仿真軟件對其工作過程進行了理論驗證。仿真結果表明，諧振直流環(huán)軟開關電路能夠實現(xiàn)主電路功率開關管的零電壓開通。相比較實際電路設計，借助MATLAB仿真軟件能夠簡便以及低成本的驗證其工作原理，為其實際應用打下了基礎。

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Research on Technology of Resonant DC Link Soft Switching Circuit

Wang Jingru1, Qin Bin1, Wang Hua1, Chen Airong1, Rong Jun1,2

（1.Hunan Institute of Science and Technology, Yueyang 414006, Hunan, China; 2. Key Laboratory of Hunan Province on Intelligent Control and Optimization of Complex Industrial Logistics System, Yueyang 414006, Hunan, China)

TM711

A

1003-4862（2017）08-0075-02

2017-03-29

湖南省科技計劃項目經(jīng)費資助（2016TP1021）和2016年岳陽市科技計劃項目

王靜茹(1996-)，女，本科在讀，自動化專業(yè)。

榮軍（1978-），男，碩士，講師。專業(yè)方向：開關電源、電機控制。E-mail: rj1219@163.com