一、引言
在電力電子領域，電力電子變換器的性能提升一直是研究的重點。軟開關技術作為一種有效的技術手段，正逐漸受到廣泛關注。
二、傳統硬開關的局限性
- 開關損耗
- 在傳統的硬開關過程中，如晶閘管或者IGBT（絕緣柵雙極型晶體管）在進行導通和關斷操作時，會產生較大的開關損耗。這主要是因為在開關瞬間，電流和電壓會有較大的交疊區域。例如，IGBT在關斷過程中，集電極 – 發射極間會承受較高的電壓，同時漏極電流也不會立即降為零，這部分能量就會以熱的形式耗散，增加了器件的發熱，限制了變換器的工作頻率。
- 電磁干擾
- 硬開關產生的電壓和電流變化率（dv/dt和di/dt）較大。這種快速的電壓和電流變化會在電路中產生較強的電磁干擾（EMI）。在一些對電磁兼容性要求較高的場合，如醫療設備和精密電子儀器附近使用的電力電子變換器，這種電磁干擾可能會影響周圍設備的正常運行。
三、軟開關技術的原理
- 零電壓開關（ZVS）
- 零電壓開關旨在讓開關器件在導通時電壓為零。以在半橋變換器中為例，通過在合適的電路拓撲結構下利用電感和電容的儲能特性，在開關管導通之前，將電壓鉗位為零。比如采用同步整流技術，在二極管導通期間，將變壓器次級的能量轉移到濾波電容上，使得反向電壓二極管在關斷后，初級繞組的電壓能夠迅速上升，從而使開關管在導通時電壓近似為零，這樣就避免了傳統硬開關中存在的電壓和電流交疊問題，減少了開關損耗。
- 零電流開關（ZCS）
- 零電流開關則是讓開關器件在關斷時電流為零。在一些特殊的電路拓撲中，例如有源鉗位電路，在開關管關斷之前，通過電路中的電感將電流轉移到其他支路，使得開關管關斷時電流為零。這種技術在全橋變換器中的應用較為常見，可以有效降低開關損耗。不過，零電流開關也有其缺點，比如可能會引起輸出電壓的畸變等問題，需要通過合理的電路設計和控制策略來解決。
四、軟開關技術的實現方式及電路拓撲
- 采用輔助諧振電路
- 輔助諧振電路是一種常見的實現軟開關的方式。例如，在準諧振變換器中，利用電感和電容組成的諧振回路來控制開關管的導通和關斷時刻。通過精確調節諧振頻率和占空比等參數，可以實現零電壓導通或者零電流關斷的效果。
- 多電平變換器
- 多電平變換器本身就具有一定的軟開關特性。在一些多電平整流器中，如三電平整流器，通過合理的控制策略，可以使某些開關管在特定時刻實現軟開關操作。多電平變換器的電壓等級可以通過級聯的方式靈活調整，并且其輸出電壓的波形更接近正弦波，在高壓大容量應用場景中有很大的優勢。
五、萬達寶LAIDFU(來福)簡介
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六、結論
電力電子變換器的軟開關技術通過減少開關損耗和電磁干擾等問題，提高了變換器的性能。不同的軟開關原理和實現方式各有優缺點，在實際應用中需要根據具體的需求和電路條件進行選擇。