采用原邊輔助隔離的直流一直流變頻器周令琢（上海第二工業大學電子電氣工程學院，上海201209）單，僅使用1個輔助變壓器和2個兩極管來實現超前橋臂零電流開關（ZCS）；輔助變壓器的額定容量較小；變頻器具有良好的負載電流控制能力；因電路的不對稱性而產生的磁飽和現象可以大大改善，使得這種直流一直流變頻器具有良好的特色。詳細分析了此變頻器的工作原理，并通過。其輔助電路由2個二極管和1個小型輔助變壓器組成。輔助變壓器的原邊繞組與主變壓器的原邊繞組串聯，輔助變壓器的副邊繞組連接在無源橋臂和滯后橋臂之間，通過超前橋臂與滯后橋臂之間的相位延遲來控制輸出功率。

　　為了得到合適的相位延遲，采用了移相脈寬調制式（PWM）電路。滯后橋臂在無源元件Ci，C2，Lk和L的作用下工作于ZVS狀態，而無源橋臂根據主電流的情況工作k是主變壓器與輔助變壓器的總電感C1和C2是開關器件T2和T4輸出電容的總和。C1和C2為T2和T4提供ZVS關斷條件，Lk和Lr通過將C1和C2兩端電壓變為對方干線的電壓來提供ZVS導通條件，并在T2或T4導通前產生流經反并聯二極管D2或D4的主電流。超前橋臂在輔助電路的作用下工作在ZVS條件，輔助電路提供復位電壓并吸收漏電感中的無功能量，它在開關切換前將主電流回復至0. 2ZVZCS變頻器電路分析2.1工作狀態一個工作周期可分為5個狀態，表示了它的一些工作波形。為了簡化分析，忽略主變壓器和輔助變壓器的勵磁電感。

　　于導通狀態，電能通過主變壓器和整流二極管Df1被傳送到負載。輔助變壓器的副邊兩端被DA3和T4短路，流經T4的電流為：變壓器的變比。

　　始。C1，C2，Lk和Lf形成了一個諧振電路，電容C2兩端的電壓由下式給出：其中，n2，C=Ci=C2，ni為主變壓器的變比。

　　由于n2Lf很大，可以認為在此期間電流不變，T4兩端電壓平穩上升。

　　一定值時，D2導通，主電流流經D2，狀態3就開始。

　　直流側電壓反射到輔助變壓器的原邊繞組，電感的能量被回收到直流側，主電流按下式降到0：，。Uaux. .，。

　　其中，Uaux是直流側通過輔助變壓器的反射電壓，起到使復位到0的作用，它由下式給出：在此狀態期間，反并聯的二極管處于導通狀態，因此，T2可在ZVS狀態下導通。

　　開始。在此狀態期間，主電流保持為0，負載電流平均地流過Dfi和De.另外，在此狀態中，開關Ti在ZCS狀態下關斷，負載電流通過主變壓器的兩個副邊繞組續流。

　　Kt6）：開關T3于ZCS狀態下導通時，此狀態開始。主電流開始流經開關T2和T3，輔助變壓器的副邊兩端被Dai和T2短路。主電流隨著的大，流經Dfi的負載電流被轉移到Dc，當流經Dfi的電流變為0時，此狀態結束。至此，一個開關周期結束，隨著T2和T3在狀態i的導通，下一個開關周期開始。

　　2.2零電壓零電流開關的條件斷是很自然的。為了實現T2在ZVS狀態下安全導通，電壓Uc必須上升到一定值。通常，在n2Lf中的能量都足夠大到能使Uc上升到這個電壓值，故ZVS期間不變，這是因為n2Lf很大而此時間間隔很短。T2和T4的ZVS運行的時間間隔由式（7）給出，通過選擇合適的Ceq值可容易得到：在狀態3期間，超前橋臂中的ZCS關斷運行是在去除Ti的門極脈沖前通過消除主電流來完成的。

　　消除主電流所需的近似時間間隔由式（8）給出：當電流比較小時，Tzcs也比較小zcs的比較小值為：其中，Zimin為允許的比較小電流，此比較小電流通常為主變壓器的勵磁電流。

　　當電流比較大時，Tzcs也比較大zcs的比較大值為：其中，Zimx為允許的比較大電流。ZCS安全運行的條件是：其中，Dmax為比較大負載系數，TS為開關周期。通常負載系數在0.6到0.9范圍內變化，特殊應用場合如電焊機變化范圍可從0.3到0.6.ZCS條件可以通過選擇合適的Uaux值來方便地實現。在低負載率的應用場合，可用一個較低的Ualx值來實現，所采用的Uaux值越低，所需的輔助變壓器就越小。

　　2.3開關轉換的死區時間滯后橋臂：滯后橋臂的死區時間在中被表示為td2-4，它必須滿足下面開關ZVS的安全切換條件：此不等式左面的限制條件由式（7）定義，右面的限制條件為Tzvs和Tzcs的和。若依據式（3）來選擇td2-4，則在所有情況下滯后橋臂的ZVS切換都能得到保證：（2）超前橋臂：超前橋臂的死區時間在中被表示為tdi-3，一個安全的死區時間的可選范圍是相當寬的，因此，超前橋臂的死區時間的設計可簡單地由式（4）給出：的運行幾乎總是可能的dc認n電流I在狀態油當負載電電流為比較比較大值時drv上式的。上限（益為比較小。因此，若依據式（15）來選擇死區時間，開關可在所有情況下安全切換：電源級的等效電路如所示，負載電流控制環的構成如所示，G（s）采用PI調節器。設勵磁電感相對Li很大，而漏電感相對Lf很小，忽略這兩者，可以得到傳遞函數：負載電流的控制環3實驗結果為了驗證這種新的zvzcs變頻器的性能，構建了一個12kW的實驗原型，設計應用于電焊場合。采用的電路和元件的參數為：T1~T4：FM2G200US60；100.為效率特性曲線。雖然電焊應用場合僅需27V輸出電壓，但為了與其它ZVZCS狀態比較，實驗還是在50V輸出電壓下進行。采用的變壓器工作在50V輸出電壓時，效率約為95.5%.工作在27V輸出電壓時效率約為93.5%，輕載時效率相對仍然較高，如負載為150W時，可得到效率約為80%，測到的空載損耗約為50W.行的波形。在這兩個圖中，自上而下分別為橋路輸出電壓Uab，主變壓器的原邊電壓U1和原邊電流i1的波形。表示了不同電流指令下的負載電流波形，上面為短路負載時的波形iK，下面為額定負載時的波形iN.在這兩種負載條件下，都可以得到期注：上下兩條分別為輸出電壓50V和27V時的特性。

　　變頻器實驗原型的效率特性主變壓器輕載時的實驗波形主變壓器滿載時的實驗波形不同電流指令下的負載電流波形4結論提出的原邊輔助型變壓器隔離的zvzcs全橋直流一直流變頻電路，采用一個輔助變壓器來獲得超前橋臂的zcs條件，輔助電路設計較簡單，因電路的不對稱性而引起的磁飽和的可能性大大減小，此變頻器在從空載到短路很寬的負載范圍內運行良好，運行性能由實驗得到了驗證。與以前的一些ZVZCS變頻器相比，此變頻器效率更高，并可適用于從低功率到高功率的各種應用場合。