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近幾年來，為了減緩油氣集輸管網所遭受的地下腐蝕，延長管線的使用壽命，各油田配置了多種用于金屬陰極防腐保護的特種電源，從現(xiàn)場使用情況來看，存在著體積大、成本高、容量不足、保護電位穩(wěn)定性差和可靠性不高等缺陷。隨著電力電子技術的廣泛應用，采用現(xiàn)代大功率DC/DC變換技術，研制新一代陰極保護特種電源，己成為陰極保護領域的一個重要的發(fā)展趨向。

　　本文提出了一種電荷轉移式零電流開關（CT -ZCS）DC/DC變換器，并依此結合所示的陰極保護原理，構成了一種新型陰極保護特種電源，對其工作原理做了詳細新穎的脈沖頻率反饋控制方法，分析了CT1CS恒電位儀的性能特點，并分別給出了有關。設S1，S2為理想功率開關，二者輪流通斷，兩電容的取值滿足在一個開關周期T內，CT-ZCS變換器可分為4個等效子拓撲，相應的電壓電流穩(wěn)態(tài)波形見。其中T2零電流諧振開關，為電容C諧振充電，電容電壓初值U.（0）= -U2，在諧振半周時刻達到最大值'S1開關零電流關斷。此狀態(tài)一直保持到t2時刻，轉入下一個拓撲。

　　期間：S1己處于截止，在t2時刻S2開始導2與G，構成諧振回路。由于C0C，故C0可以恒壓源等效。t4時刻u. =0，二極管D開始導通。在此期間，C上的電荷量己全部轉移至C.及負載。

　　期間：D與S2均導通，由于t時刻i2>0，此收稿曰期：2005-08-30時的電感L2儲能使電容電壓在諧振至t5時刻達到負壓峰測試封裝材料薛勝東：一種新型陰極防腐特種電源0期間：S2已關斷，D仍處于導通。電感中電流在U作用下線性減小。當一個周期結束，即t6時刻4的線性減小可能尚在繼續(xù)與下一周期的L諧振充電并行。

　　由以上分析可見，在整個過程中，功率開關SI，S2及二極管D均為零電流導通和零電流關斷；電容C起著雙重作用，一則作為零電流開關的諧振元件，保證功率器件在導通與關斷時具有較低的di/dt，二則作為能量（電荷）傳輸從電源Us到U轉移的核心部件；要改變輸出電壓或電流的大小，需要調節(jié)功率開關的通斷頻率，即采用脈沖頻率控制方式。

　　2CT-ZCS變換器的控制-ZCS變換器工作原理，經分析可知，在理想情況下，忽略變換器本身的損耗，則每個穩(wěn)態(tài)周期轉移至輸出負載上的能量為：則輸出平均功率：P +Us）f其中，f為電荷轉移頻率；U2的大小近似與L3成比例，通常為了降低器件的應力要求，選擇L3L2，特別是當L3=0時，U2=0，但此時二極管D的di/dt將明顯增大。由上式可見，對變換器輸出功率的調節(jié)，就是通過對電荷轉移頻率來實現(xiàn)的。

　　根據(jù)中參比電位的控制要求而設計的CT換器控制原理圖如所示2，3.采用此控制方案簡單可并賦予本電源裝置一大優(yōu)點，即輸出端不怕短路，因為當輸出電壓過低甚至為零時，通過求和環(huán)節(jié)，使壓控振蕩器的輸出脈沖頻率限定于某一最低值，從而限定了輸出電流的大小。此外，若反饋信號取自輸出電流，可以實現(xiàn)穩(wěn)流輸出。

　?。╝）所示為樣機實驗波形。在參比電位保持1. 22V情況下，實測輸出外特性曲線見（b），最大紋波系數(shù)為2.5%.本文討論了一種適用于陰極保護特種電源的CT -ZCS新型功率變換器拓撲，對其工作原理進行了詳細分析，結合恒電位儀的研制，提出了一種簡單實用的脈沖頻率控制方案，闡述了該裝置的性能特點，并給出了有關實驗波形和輸出外特性的實測曲線。分析與實驗結果表明，CT -ZCS變換器具有如下優(yōu)點：零電流功率開關有利于降低開關損耗和提高變換器的容量和效率；通過限定電荷轉移頻率可實現(xiàn)自動可靠的輸出短路保護；既可以實現(xiàn)恒壓輸出也可以實現(xiàn)恒流輸出；既可采用GTR，IGBT等可關斷器件，更宜于采用快速晶閘管或高頻晶閘管，以獲得大容量輸出。

(完)