现代电力电子技术4Snubber课件.ppt

1、第四章第四章 开关过程与缓冲技术开关过程与缓冲技术4-2 有损缓冲电路电感电流断续断续的缓冲电路4-3 无损缓冲电路电感电流连续连续的缓冲电路4-1 开关损耗与器件应力关断缓冲电路开通缓冲电路4-1 开关损耗与器件应力开关损耗与器件应力总损耗P=导通损耗Pon+阻断损耗Poff+开关损耗 Ps（Ps=4080%P)延迟时间 Is小，可略上升时间存储时间 Us小，可略下降时间 Ps上升时间tup下降时间tdo一般 80%updottdoupCCCSCECCECSTttUIdtuidtuiE0061)(每周期损耗SdoupCCCSSfttUIP)(61开关功率损耗iC CuCECEMNUCCCCI

2、CSCS开关轨迹onttUuttIiupCCCEupCSC)(1offttUuttIidoCCCEdoCSC)(1电阻负载容性负载开通过程uCEiCiCpONpONuCEiCpOFFpOFFuCEiC CuCECEMN感性负载关断过程安全ON ：限制di/dt 开通/串联缓冲；OFF：限制du/dt 关断/并联缓冲；降低（转移）S损耗，改变开关轨迹。缓冲电路缓冲电路（Snubber Circuit）有损缓冲电路有损缓冲电路无损缓冲电路部分开关损耗转移到缓冲电路（总值不变）电流、电压、热应力应力 Stress4-2 有损缓冲电路有损缓冲电路 （感性负载（感性负载含有含有L滤波滤波）1iL断续时的

3、缓冲电路断续时的缓冲电路uLiB BRBRCUCCuRuCE=L/RTsCCLCCCERiuUuttttiBiCuCEuLUCCCCCCLRiu UCCCCiC CuCECEMNUCCCCICSCSdoCSLtILU大 二次击穿小 不击穿 Em（LIcs2/2）消耗于T、R 峰值加续流管加续流管iLiB BRBRCUCCuCEiDiCDCLiiiiC CuCECEUCCCCIC2C2NIC1C1MICMCMtiBiLICMCMiCiDtRR 允许短路时间但关断损耗仍然较大加电容加电容 （仅为修正关断轨迹）iLiB BRBRCUCCuCEiCC开通过程恶化！开通过程恶化！iC CuCECEMNU

4、CCCCICSCS综合利用综合利用D与与C的作用的作用 同时修正开关轨迹同时修正开关轨迹？RCD 缓冲电路缓冲电路iC CuCECEMNUCCCCICSCSRS SRC CiLiB BRBRCUCCiDuCSCSCSDSRS 参数计算：关断时，为RLC二阶响应 根据临界阻尼条件：SSCCLR2024CSSRLC 导通时，应保证在最短导通 时间内Cs充电至Ucc3minONtSONsCtR3min2iL连续时的缓冲电路连续时的缓冲电路（Buck为例）为例）无缓冲工作波形UiCDTLRuoLiCiDittiCuCEUi iOLiUuUIL2L2IL1L1D导通导通D恢复恢复存存储储uL=0uL00

5、D导通导通DLCiiiiC CuCECEIL1L1D恢复恢复D导导通通D导导通通uL00IL2L2开、关过程损耗均大！开、关过程损耗均大！RCD关断缓冲电路关断缓冲电路 临界临界电容电容Cs缓冲缓冲 UiCDTLRuoLiDiDsCsRs经 tDOCs大，uCE Ui D导通L恒流源，关断初，D阻断，经存储时间 iCiDS，Cs充电，限制du/dt。设：iC线性下降uCEiCILUi itDO)/(DOLCttIi12021ttCIdtiICuuDOSLtCLSCECsDO)(iSDOLCsDOUCtIutt2/:iDOLSUtIC20/612240022/OFFtDOiLSLDOCCEOFF

6、EtUICItdtiuEDO20/DOiLOFFtUIE设：导通时Cs能量全耗于Rs242102/RONDOLiiSRONEtIUUCE20/DOLiRONtIUERCD关断缓冲电路关断缓冲电路 大大电容缓冲电容缓冲UiCDTLRuoLiDiDsCsRsuCEiCILUi itDOtFUDODODOLCttttttIi01)/(FUtCLSCsdtiICu01)()()(121220SDOFUiDOLSCttUtIC1DOFUtt/FUtOFFCCEOFFEdtiuE0012162122102OFFiSRONEUCE由iFUCsUtu)(RCD关断缓冲电路关断缓冲电路 小小电容缓冲电容缓冲Ui

7、CDTLRuoLiDiDsCsRsuCEiCILUi itDOtFUDOtCLSCsdtiICu01)()/(DOLCttIi120SSCC)(1342020DOtOFFCCEOFFEdtiuE221202OFFiSRONEUCE 关断损耗关断损耗1时最小最小值应在 1 的抛物线上讨论讨论iC CuCECE1 开关损耗开关损耗=2/3时最小RONOFFTSEEE11341126123113202020OFFOFFOFFTSEEEE)()()(03420)(OFFTSEddE949500/minminSSOFFTSCCEEE.2.4.6.81.2.4.6.8101.21.6ES-TS-TEON-

8、RON-REOFFOFF0.35 1 电容参数在最小导通时间内Cs电荷应放尽RCD关断缓冲电路的另一种接法UiCDTLRuoLiDsCsRs参数选取参数选取1350.iDOLSSSUtICCC).().(500601120020 电阻参数SONSSSONCtRRCt)()(minmin5353频率越高，电阻越小，开通附加电流越大。电阻值与损耗无关。RLD开通缓冲电路开通缓冲电路UiCDTLRuoLiDiDsRsLsL恒流源，开通初，D导通/恢复，经上升时间 tUP：uCE由Ui 0 uL 由0 Ui 限制di/dt经 tUPLs大，iC IL D导通，tUP 1Ls小，iC IL D阻断，tU

9、P tFU，1设：uCE线性下降uCEiCILUi itUPtFUuCEiCILUi itUPtFUuCEiCILUi itUPRLD开通缓冲电路开通缓冲电路临界临界电感缓冲电感缓冲由 对偶原理：对偶原理：uCEiCILUi itUPCEiLuUuiUPiCEUttUuUPSitCEiSCtLtUdtuULiUP2120)(LUPCIti)(LUPiSItUL20开通关断并联串联电压电流电容电感上升下降 开关损耗开关损耗=2/3时最小949500/minminSSOFFTSLLEELUPiSSItULL).().(50060112001350.min/)(OFFSStLR53在最小关断时间内L

10、s电流应回零电阻值与损耗无关；频率越高，电阻越大，关断附加电压越大。复合缓冲电路复合缓冲电路UiCDTLRuoLiDiDs2Rs2LsDs1Rs1CsiLiC CRBRSUCCiDDSCSLSiS SRLLLDLCCCRSDSCSLSUiCDTLRuoLiDiDs2Rs2LsDs1Rs1Cs4-3 无损缓冲电路无损缓冲电路有损有损 缓冲电路缓冲电路SiSOFFfUCP221SLSONfILP221由由S移出移出Ui、RLS、Rs 热热？无损无损缓冲电路缓冲电路1无损关断缓冲电路无损关断缓冲电路与与RCD并联缓冲相似并联缓冲相似UiDTLRuoLiCiD11Ci2Ci1LiD2D3CBuck例例

11、1Cu2CuiULCii LCCCiiii21onDD21/DOtOFF关断过程关断过程1Cu2CuCEu0iU0onD DOiLStUICCC).(/5006021221/SCCCttiCuC1/C2Ui ituCEtiL1无损关断缓冲电路无损关断缓冲电路UiDTLRuoLiCiD11Ci2Ci1LiD2D3C开通过程Ui、D3、L1、C1、C2回路串联谐振iMaxCCUu21/否则D1、D2导通 最小导通时间谐振周期112CLtONminSSCLf210/12212CtLONmin 开通最大附加电流0210LRtexUitLifCsin1001LCS/112LCUiiMaxfCttiCuC

12、1/C2Ui iD恢复恢复附附加加tuCEtiL无损关断缓冲电路另一种形式无损关断缓冲电路另一种形式自行分析自行分析UiDTLRuoD1D2D3CC2C1L12无损开通缓冲电路无损开通缓冲电路与与RLD串联缓冲相似串联缓冲相似DTLRuoCN1DsN2LUPiItUL).(500601 在最小关断时间内应保证次级电流回零，剩余能量为零211222NUNILUILtiiOFFminminOFFitUNILN11222222112121ILIL221221KIILLminOFFitILU222N 关断最大附加电压12NNUUfCEiN2不能过小ifCEKUU3变压器隔离缓冲电路变压器隔离缓冲电路关

13、断过程关断过程开通过程开通过程aLCuiUonD 1DOtOFFCi1iCEuCiuU Cu0否则经N1、Ui、D2、Ls回路放电21/NUNUuOiC若N2电流=0时iCUu T、D2、Ls、Cs回路谐振，当iCUu D1导通，Ls、Cs能量回馈LSDii1SiLU/按速率下降到 0iCUu 最终漏感漏感 除一般无损缓冲意义外，吸收 漏感能量，防止开关器件过压TRuoCN1 N2D1D2LsLaUiCsuc1iCiFlyback 例3变压器隔离缓冲电路变压器隔离缓冲电路参数选取：参数选取：TRuoCN1 N2D1D2LsLaUiCsuc1iCi否则加大Cs但开通时谐振附加电流亦增大 关断时，Cs、La能量守恒转移到Cs22122)(212121OiSCSaiSUNNUCILUC221212)/(/2NNUNNUUILCOOiCSaS验证关断后Uce最大值是否超限 Ls由最小导通时间谐振周期确定SSONCLt2minSSCLf210/SONSCtL2min22SSCSOiBRCECLIUNNUU21SSCL/为谐振阻抗