Buck-ZCS和-ZVS-软开关电路

实验报告课程名称：电力电子技术指导老师：徐德鸿成绩：实验名称：ZCS和ZVS实验类型：动手实践同组学生姓名：一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填）三、主要仪器设备（必填）四、操作方法和实验步骤五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填）七、讨论、心得实验一BuckZCS和ZVS软开关电路一、实验目的和要求1.加深对零电流准谐振软开关电路工作原理的理解2.了解零电流准谐振软开关电路的调试方法3.了解零电流准谐振软开关电路的优缺点4.加深对零电压准谐振软开关电路工作原理的理解5.了解零电压准谐振软开关电路的调试方法6.了解零电压准谐振软开关电路的优缺点二、实验内容和原理零电流准谐振软开关电路的基本思想是：在开关管串接一电感Lr，和电容Cr谐振，在开关管开通之前，谐振电感Lr中的电流为零，当开关管开通时，谐振电感Lr限制开关管中的电流从零开始上升，从而实现了开关管的零电流开通；当开关管关断时，Lr和Cr谐振，从而使Lr中的电流回到零，从而实现了开关管的零电流关断。同理实现了零电压关断三、主要仪器设备1.DDSX01型电力电子技术试验控制屏2.DDS35“准谐振软开关电路”实验挂箱3.DT10“直流电压、电流表”实验挂箱4.数字示波器等四、操作方法和实验步骤1.用示波器观察BuckZCS电路的各个测量点波形，分析其工作原理；2.了解BuckZCS电路的优缺点。专业：电子信息工程姓名：学号：日期：2011年地点：教二五、实验数据记录和处理1.电压数据经过测量：输入电压为76V。调节输出电压的电位器输出电压的可调范围为27V～47V。2.波形结果调节开关管驱动波形PWM波，分别观察谐振电容上的电压波形和谐振电感上的电流波形，分别记录如下。在显示不同输出电压值的情况下，测得的电容电压和电感电流波形如下：3.ZCS结果当电压为30.5V电感电流电容电压当电压为40.1V电感电流电容电压电压为30.4V电感电流电容电压4.ZVS结果电压为89.8V电感电流电容电压电压100.4V电感电流电容电压电压118.2V电感电流电容电压六、实验结果与分析工作原理为：当t0时刻开关管的PWM波刚为高电平时，VD1处于导通状态，电感Lr开始充电，此时iLr线性上升，iVD1则线性减小。在t1时刻，iLr上升到I0，iD1为0，D1自然关断。这个过程实现了零电流开通。t1时刻开始，Lr和Cr开始谐振。经过1/2Tr，到达t1a时刻，iLr减小到I0，此时Vcr到达最大值。在t1b时刻，iLr减小到0，DQ1导通，随后开关管PWM波变为低电平，实现开关管的零电流关断。在t2时刻，iLr又回到0，DQ1关断，电容Cr放电到0，VD1导通续流。从理论和实际结果来看，实际测量的波形结果基本符合理论情况，但是还是存在区别。电感电流在器件关断后没有恢复到0，而是出现一个振荡的状态，分析原因是由于开关MOSFET存在寄生电容，使得与电感Lr形成LC振荡。另外，在实验测量时，采用了交流互感器，所以测得的电感电流没有直流分量。根据理论的推导，电容电压Vcr可以达到2Vin，但是根据实际的情况来看，大约只有7到9V，与理论值相差很大，原因是在测量时，电容电压被测量时的电阻分压，所以得到了一个比较小的测量值。七、讨论与心得软开关电路的优缺点：电路优点：在ZCSQRCs中，功率开关S与谐振电感Lr相串联，而二极管D与谐振电容Cr相并联。由于Cr与D是并联的，吸收了D的结电容，而且实现了D的零电压关断，减轻了二极管D的反向恢复问题。电路缺点：在实际电路中，S存在结电容，当S开通时，其结电容上的能量全部消耗在S中，而且S的电压变化率会造成电磁干扰。2.准谐振变换器在轻载时也有较大的谐振电流，有较大的通态损耗，电路的效率往往不高，需要采用变频控制。3.与硬开关电路相比，谐振软开关技术的优点是效率高，大大减少了开关管的开关损耗。同时在输出电压上对高频谐波有很好的抑制作用，保证输出电压的质量。4.从实验中可以得到许多与理论分析不同的结果，经过课后与老师交流，更加深入的了解了工程与理论的差别。例如在测量电流时采用的交流互感器，以及实际测量的偏差等等。经过实验，在这方面有深刻的体会。