软开关技术综述——
零电压转换PWM电路的基本开关单元 零电流转换PWM电路的基本开关单元
3．几种典型的软开关电路：
①零电压开关准谐振电路：以降压型为例分析工作原理。假设电感L和电容C很大，可等效为电流源和电压源，并忽略电路中的损耗。
图2-3：零电压开关准谐振电路原理图
其工作过程：选择开关S关断时刻为分析的起点。t0~t1时段：t0之前，开关S为通态，二极管VD为断态，UCr=0，iLr=IL ，t0时刻S关断，与其并联的电容Cr使S关断后电压上升减缓，因此S的关断损耗减小。S关断后，VD尚未导通。电感Lr+L向Cr充电， UCr线性上升，同时VD两端电压UVD逐渐下降，直到t1时刻，UVD=0，VD导通。这一时段UCr的上升率：
duCrIL。t1~t2时段：t1时刻二极管VD导通，电感L通过VD续流，?dtCrCr、Lr、Ui形成谐振回路。t2时刻，iLr下降到零，UCr达到谐振峰值。t2~t3时段：t2时刻后，Cr向Lr放电，直到t3时刻，UCr=Ui，iLr达到反向谐振峰值。t3~t4时段：t3时刻以后，Lr向Cr反向充电，UCr继续下降，直到t4时刻UCr=0。t4~t5时段：UCr被箝位于零，iLr线性衰减，直到t5时刻，iLr=0。由于此时开关S两端电压为零，所以必须在此时开通S，才不会产生开通损耗。t5~t6时段：S为通态，
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iLr线性上升，直到t6时刻，iLr=IL，VD关断。t6~t0时段：S为通态，VD为断态。
图2-4：零电压开关准谐振电路的理想波形
零电压开关准谐振电路的缺点是谐振电压峰值将高于输入电压Ui的2倍，增加了对开关器件耐压的要求。
②谐振直流环：谐振直流环电路应用于交流-直流-交流变换电路的中间直流环节（DC-Link）。通过在直流环节中引入谐振，使电路中的整流或逆变环节工作在软开关的条件下。由于电压型逆变器的负载通常为感性，而且在谐振过程中逆变电路的开关状态是不变的，因此分析时可将电路等效为如图2-5所示电路。
图2-5：谐振直流环电路原理图
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图2-6：谐振直流环电路的等效电路
其工作过程：t2~t3时段：UCr向Lr和L放电，iLr降低，到零后反向，直到t3时刻UCr=Ui。t3~t4时段：t3时刻，iLr达到反向谐振峰值，开始衰减，UCr继续下降，t4时刻，UCr=0，S的反并联二极管VDS导通，UCr被箝位于零。t4~t0时段：S导通，电流iLr线性上升，直到t0时刻，S再次关断。
图2-7：谐振直流环电路的理想化波形
谐振直流环电压谐振峰值很高，增加了对开关器件耐压的要求。
③移相全桥型零电压开关PWM电路：移相全桥电路是目前应用最广泛的软开关电路之一，它的特点是电路简单。同硬开关全桥电路相比，仅增加了一个谐振电感，就使四个开关均为零电压开通。互为对角的两对开关S1-S4和S2-S3，S1的波形比S4超前0~TS/2时间，而S2的波形比S3超前0~TS/2时间，因此称S1和S2为超前的桥臂，而称S3和S4为滞后的桥臂。
图2-8：移相全桥零电压开关PWM电路
其工作过程：互为对角的两对开关S1-S4和S2-S3，S1的波形比S4超前0~TS/2时间，而S2的波形比S3超前0~TS/2时间，因此称S1和S2为
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超前的桥臂，而称S3和S4为滞后的桥臂。t0~t1时段：S1与S4导通，直到t1时刻S1关断。t1~t2时段：t1时刻开关S1关断后，电容Cs1、Cs2与电感Lr、L构成谐振回路， UA不断下降，直到UA=0，VDS2导通，电流iLr通过VDS2续流。t2~t3时段：t2时刻开关S2开通，由于此时其反并联二极管VDS2正处于导通状态，因此S2为零电压开通。t3~t4时段：t3时刻开关 S4关断后，变压器二次侧VD1和VD2同时导通，变压器一次侧和二次侧电压均为零，相当于短路，因此Cs3、Cs4与Lr构成谐振回路。Lr的电流不断减小，B点电压不断上升，直到S3的反并联二极管VDS3导通。这种状态维持到t4时刻S3开通。因此S3为零电压开通。t4~t5时段：S3开通后，Lr的电流继续减小。iLr下降到零后反向增大，t5时刻iLr=IL/kT，变压器二次侧VD1的电流下降到零而关断，电流IL全部转移到VD2中。t0~t5是开关周期的一半，另一半工作过程完全对称。
图2-9：移相全桥电路的理想化波形
④零电压转换PWM电路：零电压转换PWM电路具有电路简单、效率高等优点。
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图2-10：升压型零电压转换PWM电路的原理图
其工作过程：辅助开关S1超前于主开关S开通，S开通后S1关断。 t0~t1时段：S1导通，VD尚处于通态，电感Lr两端电压为Uo，电流iLr线性增长， VD中的电流以同样的速率下降。t1时刻，iLr=IL，VD中电流下降到零，关断。t1~t2时段：Lr与Cr构成谐振回路，Lr的电流增加而Cr的电压下降，t2时刻UCr=0， VDS导通，UCr被箝位于零，而电流iLr保持不变。 t2~t3时段：UCr被箝位于零，而电流iLr保持不变，这种状态一直保持到t3时刻S开通、S1关断。t3~t4时段：t3时刻S开通时，为零电压开通。S开通的同时S1关断，Lr中的能量通过VD1向负载侧输送，其电流线性下降，主开关S中的电流线性上升。t4时刻iLr=0，VD1关断，主开关S中的电流iS=IL，电路进入正常导通状态。t4~t5时段：t5时刻S关断。Cr限制了S电压的上升率，降低了S的关断损耗。
图2-11：升压型零电压转换PWM电路的理想化波形
三．软开关的发展由来、现状、未来趋势
自上世纪70年代以来，国内外电力电子和电源技术领域不断研制开发