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电力电子电路对与电能的处理有两种不同的方式：一是近十多年发展起来的PWM硬性开关电路，它在10W至500kW的DC-DC、DC-AC变换器中占主导位置；二是刚兴起的谐振软性开关电路，它是零电压、零电流开关（简称软开关）与谐振电路相结合的产物，并是一种高效率、高性能的新型电路。
在电力电子器件高频化及工业装置小型化的发展趋势下，为了降低电力电子器件的开关功率，谐振软开关电路有可能在一定领域内替代PWM硬性开关电路。
1.PWM硬性开关的局限性
在PWM电路中，电力电子开关器件在高电压下开通、大电流时关断，处于强迫开关过程，因此称之为硬性开关。这种电路结构简单、波形良好，在较短的时间内发展很快。但是，在高频状态下运行，会受以下因素的限制。
1）热学限制
在感性负载关断、容性负载开通时，电力电子开关器件承受很大的瞬时功耗。典型的500V、200A达林顿结构的GTR在开关过程中必须承受100000W的峰值功耗。一个周期内器件的平均开关损耗一般占总平均损耗的20%～40%。随着开关频率的提高，这种损耗成正比例的增加。由于过大的开关损耗使结温上升，GTR在3kHz工作频率时结温已达极限值。尽管GTR本身开通、关断时间很短，但由于结温的限制，不仅工作频率不能再提高，而且器件的电流、电压容量也不能在额定条件下运行。
2）二次击穿限制
在软硬开关开关过程中，GTR的开关轨迹如图1所示。由图可知，GTR承受的电流、电压会出现同时为最大值的时候，这时的电流和电压已远远超出正向偏置安全区（FBSOA）所允许的安全工作区。这一状态停留时间稍长既会因二次击穿而使GTR烧毁。为了扩大安全区，设计GTR时势必使开关速度、电流增益、饱和压降以及电压等级等参数值有所降低，并导致GTR的设计难以最佳化。
在感性负载关断时出现的尖峰电压，以及在容性负载开通时出现的尖峰电流都会使开关轨迹中的功耗曲线峰点比图1所示的位置更高。这就进一步说明，PWM硬性开关过程中瞬时峰值功耗容易造成二次击穿，并极大地危及器件的安全运行。
3）电磁干扰限制
在高频状态下运行时，开关器件本身的极间电容成为极重要的参数。尤其对MOSFET来说，由于采用门极绝缘栅结构，它的极间电容较大，因此引起的开关能量损耗以及密勒效应更为严重。图2为MOSFET极间电容的等效电路图。若栅压在UG1和-UG2之间，漏极电压在UD和零之间转换，栅漏电容上的电压变化则为UD+UG1+UG2。栅源电容的电压变化则为UG1+UG2。这种现象产生两种不利因素：在高电压下开通时，1/2CU2的电容储能被器件本身吸收和耗散，温升增加，极间电容电压转换时的du/dt会耦合到输入端产生电磁干扰（EMI），使系统不稳定，此外极间电容与电路中的杂散电感形成振荡也会干扰正常工作。如果在零电压条件下开通开关器件，这些弊病即可消除。
4）缓冲电路的限制
在PWM硬性开关应用中，常常加入串联及并联缓冲电路。这种电路可限制开通时的di/dt和关断时的du/dt时使动态开关轨迹缩小至直流安全区之内，以保证GTR安全运行。但是，这种方法使开关器件的开关损耗转移至缓冲电路之中，最终还是白白被消耗，系统总的功耗不会减小。较高的工作频率的较大的容量的开关器件会出现很可观的内部功率损耗。这种做法使系统的效率难以提高。此外，缓冲电路中的所需器件又有一定的特殊性，因此给制造和使用带来不便。由于种种限制，PWM硬性开关电路在高频下运行的局限性很大。
2.谐振软性开关的特点
与PWM硬性开关相反，谐振软性开关可在零电流、零电压条件下开关，并使开关损耗在理论上减小为零。
谐振软开关是由电力电子开关器件S及辅助谐振元件L和C组成的子电路。如图3所示。图3（a）为零电流开关（ZCS），也称作电流型开关。为实现零电流开关条件，电感L与开关S是串联的，L和C之间的谐振是靠S的开通来激励的，目的在于利用辅助的LC谐振元件形成开关器件导通期间内的电流波形，为将要关断的开关创造零电流条件。图3（b）为零电压开关（ZVS），也称作电压型开关。为实现零电压开关条件，电容C和开关S是并联的，L和C之间的谐振是靠S的关断来激励的，其目的在于利用辅助的LC谐振元件形成开关器件关断期间内的电压波形，为将要开通的开关创造零电压条件。
ZCS和ZVS具有对偶关系，可利用对偶原理进行分析。ZCS开关极间电容蓄能、放能以及与容性开通有关的开关损耗较大，运行频率限制在兆赫级范围之内。ZVS与ZCS相反，消除了二极管电容放电形成的开关损耗及du/dt噪音，可知变换器运行在更高的频率范围内。
利用软开关技术可以组成各种各样的DC-DC、DC-AC、以及AC-AC变换电路，按其控制方式大体可分为两种类型。一种为DC-DC变换器及感应加热逆变器，它通过调制开关频率实现逆变器的控制。就这类谐振电路来说，谐振槽路的频敏阻抗是可变输出的主要参数。另一种为高频环谐振变换器，这类结构大多数采用自然换相变换器和高频交流环节的周波变换器。前者采用相角控制；后者将整周波调制作为合成低频交流波形的控制方法，进而实现AC-AC，DC-AC的变换。应用软开关谐振电路能够使开关器件的动态开关轨迹大为改变，如图1所示。它的动态轨迹远远小于直流安全区。因此可知，软性开关的开关损耗极小，无二次击穿的限制，不需要缓冲电路，du/dt及di/dt应力大为下降，与此相应的电磁干扰可以消除。这些优点正好克服了PWM硬性开关的缺点，因此受到人们的青睐。
3.谐振变换电路的分类
按控制方式来分谐振变换电路有四大类型。若按拓扑结构网络来分则有如下几种。
1）负载谐振变换电路
负载谐振变换电路的特点是：由LC谐振槽产生的振荡电压和电流直接加在负载上，而且变换电路中的开关能在零电流和零电压条件下切换。在这种电路中，LC谐振电路可与负载串联，也可与负载并联。流向负载的功率大小由谐振槽阻抗控制，此阻抗亦由开关器件的开关频率和谐振频率之比控制。由此可看出，谐振槽路的频敏阻抗是可变输出的关键。
根据结构不同，负载谐振电路又可分为如下几种：①电压源串联谐振变换电路，包括串联负载谐振（SLR）变换电路、并联谐振（PLR）变换电路和混合谐振变换电路；②电流源并联谐振变换电路。
2）谐振开关变换电路
这种变换电路由图3所示的谐振开关组成。这类谐振电路，在一个开关周期内有谐振运行区间，也有非谐振运行区间，即不是在一个周期内完全处于振荡状态，故称之为准谐振变换电路。它的分类如下：①谐振开关DC-DC变换电路，包括零电流开关（ZCS）变换电路和零电压开关（ZVS）变换电路。②零电压开关电压箝位（ZVS-CV）变换电路。
3）谐振直流环变换电路在普通的PWM型DC-AC逆变器中，输入到逆变桥的是大小不变的直流电压，输出为正弦单相或三相交流电压。在谐振直流环变换器中，输入到逆变桥的是周期振荡的电压波形，以保证逆变桥中的各个开关器件在零电压条件下开关，输出仍为单相或三相正弦交流电压。但输入到逆变桥的振荡电压频率比输出波形的频率高得多。
4）高頻环整半周变换电路
这类变换电路的特点是：输入到逆变桥的是高频正弦交流电压，输出是幅度和频率可调的低频交流电压。逆变桥要用双向开关器件，每个开关均在零电压条件下转换。
在电力电子器件高频化及工业装置小型化的发展趋势下，为了降低电力电子器件的开关功率，谐振软开关电路有可能在一定领域内替代PWM硬性开关电路。
1.PWM硬性开关的局限性
在PWM电路中，电力电子开关器件在高电压下开通、大电流时关断，处于强迫开关过程，因此称之为硬性开关。这种电路结构简单、波形良好，在较短的时间内发展很快。但是，在高频状态下运行，会受以下因素的限制。
1）热学限制
在感性负载关断、容性负载开通时，电力电子开关器件承受很大的瞬时功耗。典型的500V、200A达林顿结构的GTR在开关过程中必须承受100000W的峰值功耗。一个周期内器件的平均开关损耗一般占总平均损耗的20%～40%。随着开关频率的提高，这种损耗成正比例的增加。由于过大的开关损耗使结温上升，GTR在3kHz工作频率时结温已达极限值。尽管GTR本身开通、关断时间很短，但由于结温的限制，不仅工作频率不能再提高，而且器件的电流、电压容量也不能在额定条件下运行。
2）二次击穿限制
在软硬开关开关过程中，GTR的开关轨迹如图1所示。由图可知，GTR承受的电流、电压会出现同时为最大值的时候，这时的电流和电压已远远超出正向偏置安全区（FBSOA）所允许的安全工作区。这一状态停留时间稍长既会因二次击穿而使GTR烧毁。为了扩大安全区，设计GTR时势必使开关速度、电流增益、饱和压降以及电压等级等参数值有所降低，并导致GTR的设计难以最佳化。
在感性负载关断时出现的尖峰电压，以及在容性负载开通时出现的尖峰电流都会使开关轨迹中的功耗曲线峰点比图1所示的位置更高。这就进一步说明，PWM硬性开关过程中瞬时峰值功耗容易造成二次击穿，并极大地危及器件的安全运行。
3）电磁干扰限制
在高频状态下运行时，开关器件本身的极间电容成为极重要的参数。尤其对MOSFET来说，由于采用门极绝缘栅结构，它的极间电容较大，因此引起的开关能量损耗以及密勒效应更为严重。图2为MOSFET极间电容的等效电路图。若栅压在UG1和-UG2之间，漏极电压在UD和零之间转换，栅漏电容上的电压变化则为UD+UG1+UG2。栅源电容的电压变化则为UG1+UG2。这种现象产生两种不利因素：在高电压下开通时，1/2CU2的电容储能被器件本身吸收和耗散，温升增加，极间电容电压转换时的du/dt会耦合到输入端产生电磁干扰（EMI），使系统不稳定，此外极间电容与电路中的杂散电感形成振荡也会干扰正常工作。如果在零电压条件下开通开关器件，这些弊病即可消除。
4）缓冲电路的限制
在PWM硬性开关应用中，常常加入串联及并联缓冲电路。这种电路可限制开通时的di/dt和关断时的du/dt时使动态开关轨迹缩小至直流安全区之内，以保证GTR安全运行。但是，这种方法使开关器件的开关损耗转移至缓冲电路之中，最终还是白白被消耗，系统总的功耗不会减小。较高的工作频率的较大的容量的开关器件会出现很可观的内部功率损耗。这种做法使系统的效率难以提高。此外，缓冲电路中的所需器件又有一定的特殊性，因此给制造和使用带来不便。由于种种限制，PWM硬性开关电路在高频下运行的局限性很大。
2.谐振软性开关的特点
与PWM硬性开关相反，谐振软性开关可在零电流、零电压条件下开关，并使开关损耗在理论上减小为零。
谐振软开关是由电力电子开关器件S及辅助谐振元件L和C组成的子电路。如图3所示。图3（a）为零电流开关（ZCS），也称作电流型开关。为实现零电流开关条件，电感L与开关S是串联的，L和C之间的谐振是靠S的开通来激励的，目的在于利用辅助的LC谐振元件形成开关器件导通期间内的电流波形，为将要关断的开关创造零电流条件。图3（b）为零电压开关（ZVS），也称作电压型开关。为实现零电压开关条件，电容C和开关S是并联的，L和C之间的谐振是靠S的关断来激励的，其目的在于利用辅助的LC谐振元件形成开关器件关断期间内的电压波形，为将要开通的开关创造零电压条件。
ZCS和ZVS具有对偶关系，可利用对偶原理进行分析。ZCS开关极间电容蓄能、放能以及与容性开通有关的开关损耗较大，运行频率限制在兆赫级范围之内。ZVS与ZCS相反，消除了二极管电容放电形成的开关损耗及du/dt噪音，可知变换器运行在更高的频率范围内。
利用软开关技术可以组成各种各样的DC-DC、DC-AC、以及AC-AC变换电路，按其控制方式大体可分为两种类型。一种为DC-DC变换器及感应加热逆变器，它通过调制开关频率实现逆变器的控制。就这类谐振电路来说，谐振槽路的频敏阻抗是可变输出的主要参数。另一种为高频环谐振变换器，这类结构大多数采用自然换相变换器和高频交流环节的周波变换器。前者采用相角控制；后者将整周波调制作为合成低频交流波形的控制方法，进而实现AC-AC，DC-AC的变换。应用软开关谐振电路能够使开关器件的动态开关轨迹大为改变，如图1所示。它的动态轨迹远远小于直流安全区。因此可知，软性开关的开关损耗极小，无二次击穿的限制，不需要缓冲电路，du/dt及di/dt应力大为下降，与此相应的电磁干扰可以消除。这些优点正好克服了PWM硬性开关的缺点，因此受到人们的青睐。
3.谐振变换电路的分类
按控制方式来分谐振变换电路有四大类型。若按拓扑结构网络来分则有如下几种。
1）负载谐振变换电路
负载谐振变换电路的特点是：由LC谐振槽产生的振荡电压和电流直接加在负载上，而且变换电路中的开关能在零电流和零电压条件下切换。在这种电路中，LC谐振电路可与负载串联，也可与负载并联。流向负载的功率大小由谐振槽阻抗控制，此阻抗亦由开关器件的开关频率和谐振频率之比控制。由此可看出，谐振槽路的频敏阻抗是可变输出的关键。
根据结构不同，负载谐振电路又可分为如下几种：①电压源串联谐振变换电路，包括串联负载谐振（SLR）变换电路、并联谐振（PLR）变换电路和混合谐振变换电路；②电流源并联谐振变换电路。
2）谐振开关变换电路
这种变换电路由图3所示的谐振开关组成。这类谐振电路，在一个开关周期内有谐振运行区间，也有非谐振运行区间，即不是在一个周期内完全处于振荡状态，故称之为准谐振变换电路。它的分类如下：①谐振开关DC-DC变换电路，包括零电流开关（ZCS）变换电路和零电压开关（ZVS）变换电路。②零电压开关电压箝位（ZVS-CV）变换电路。
3）谐振直流环变换电路在普通的PWM型DC-AC逆变器中，输入到逆变桥的是大小不变的直流电压，输出为正弦单相或三相交流电压。在谐振直流环变换器中，输入到逆变桥的是周期振荡的电压波形，以保证逆变桥中的各个开关器件在零电压条件下开关，输出仍为单相或三相正弦交流电压。但输入到逆变桥的振荡电压频率比输出波形的频率高得多。
4）高頻环整半周变换电路
这类变换电路的特点是：输入到逆变桥的是高频正弦交流电压，输出是幅度和频率可调的低频交流电压。逆变桥要用双向开关器件，每个开关均在零电压条件下转换。