采用原边辅助隔离的直流一直流变频器周令琢（上海第二工业大学电子电气工程学院，上海201209）单，仅使用1个辅助变压器和2个两极管来实现超前桥臂零电流开关（ZCS）；辅助变压器的额定容量较小；变频器具有良好的负载电流控制能力；因电路的不对称性而产生的磁饱和现象可以大大改善，使得这种直流一直流变频器具有良好的特色。详细分析了此变频器的工作原理，并通过。其辅助电路由2个二极管和1个小型辅助变压器组成。辅助变压器的原边绕组与主变压器的原边绕组串联，辅助变压器的副边绕组连接在无源桥臂和滞后桥臂之间，通过超前桥臂与滞后桥臂之间的相位延迟来控制输出功率。

　　为了得到合适的相位延迟，采用了移相脉宽调制式（PWM）电路。滞后桥臂在无源元件Ci，C2，Lk和L的作用下工作于ZVS状态，而无源桥臂根据主电流的情况工作k是主变压器与辅助变压器的总电感C1和C2是开关器件T2和T4输出电容的总和。C1和C2为T2和T4提供ZVS关断条件，Lk和Lr通过将C1和C2两端电压变为对方干线的电压来提供ZVS导通条件，并在T2或T4导通前产生流经反并联二极管D2或D4的主电流。超前桥臂在辅助电路的作用下工作在ZVS条件，辅助电路提供复位电压并吸收漏电感中的无功能量，它在开关切换前将主电流回复至0. 2ZVZCS变频器电路分析2.1工作状态一个工作周期可分为5个状态，表示了它的一些工作波形。为了简化分析，忽略主变压器和辅助变压器的励磁电感。

　　于导通状态，电能通过主变压器和整流二极管Df1被传送到负载。辅助变压器的副边两端被DA3和T4短路，流经T4的电流为：变压器的变比。

　　始。C1，C2，Lk和Lf形成了一个谐振电路，电容C2两端的电压由下式给出：其中，n2，C=Ci=C2，ni为主变压器的变比。

　　由于n2Lf很大，可以认为在此期间电流不变，T4两端电压平稳上升。

　　一定值时，D2导通，主电流流经D2，状态3就开始。

　　直流侧电压反射到辅助变压器的原边绕组，电感的能量被回收到直流侧，主电流按下式降到0：，。Uaux. .，。

　　其中，Uaux是直流侧通过辅助变压器的反射电压，起到使复位到0的作用，它由下式给出：在此状态期间，反并联的二极管处于导通状态，因此，T2可在ZVS状态下导通。

　　开始。在此状态期间，主电流保持为0，负载电流平均地流过Dfi和De.另外，在此状态中，开关Ti在ZCS状态下关断，负载电流通过主变压器的两个副边绕组续流。

　　Kt6）：开关T3于ZCS状态下导通时，此状态开始。主电流开始流经开关T2和T3，辅助变压器的副边两端被Dai和T2短路。主电流随着的大，流经Dfi的负载电流被转移到Dc，当流经Dfi的电流变为0时，此状态结束。至此，一个开关周期结束，随着T2和T3在状态i的导通，下一个开关周期开始。

　　2.2零电压零电流开关的条件断是很自然的。为了实现T2在ZVS状态下安全导通，电压Uc必须上升到一定值。通常，在n2Lf中的能量都足够大到能使Uc上升到这个电压值，故ZVS期间不变，这是因为n2Lf很大而此时间间隔很短。T2和T4的ZVS运行的时间间隔由式（7）给出，通过选择合适的Ceq值可容易得到：在状态3期间，超前桥臂中的ZCS关断运行是在去除Ti的门极脉冲前通过消除主电流来完成的。

　　消除主电流所需的近似时间间隔由式（8）给出：当电流比较小时，Tzcs也比较小zcs的比较小值为：其中，Zimin为允许的比较小电流，此比较小电流通常为主变压器的励磁电流。

　　当电流比较大时，Tzcs也比较大zcs的比较大值为：其中，Zimx为允许的比较大电流。ZCS安全运行的条件是：其中，Dmax为比较大负载系数，TS为开关周期。通常负载系数在0.6到0.9范围内变化，特殊应用场合如电焊机变化范围可从0.3到0.6.ZCS条件可以通过选择合适的Uaux值来方便地实现。在低负载率的应用场合，可用一个较低的Ualx值来实现，所采用的Uaux值越低，所需的辅助变压器就越小。

　　2.3开关转换的死区时间滞后桥臂：滞后桥臂的死区时间在中被表示为td2-4，它必须满足下面开关ZVS的安全切换条件：此不等式左面的限制条件由式（7）定义，右面的限制条件为Tzvs和Tzcs的和。若依据式（3）来选择td2-4，则在所有情况下滞后桥臂的ZVS切换都能得到保证：（2）超前桥臂：超前桥臂的死区时间在中被表示为tdi-3，一个安全的死区时间的可选范围是相当宽的，因此，超前桥臂的死区时间的设计可简单地由式（4）给出：的运行几乎总是可能的dc认n电流I在状态油当负载电电流为比较比较大值时drv上式的。上限（益为比较小。因此，若依据式（15）来选择死区时间，开关可在所有情况下安全切换：电源级的等效电路如所示，负载电流控制环的构成如所示，G（s）采用PI调节器。设励磁电感相对Li很大，而漏电感相对Lf很小，忽略这两者，可以得到传递函数：负载电流的控制环3实验结果为了验证这种新的zvzcs变频器的性能，构建了一个12kW的实验原型，设计应用于电焊场合。采用的电路和元件的参数为：T1~T4：FM2G200US60；100.为效率特性曲线。虽然电焊应用场合仅需27V输出电压，但为了与其它ZVZCS状态比较，实验还是在50V输出电压下进行。采用的变压器工作在50V输出电压时，效率约为95.5%.工作在27V输出电压时效率约为93.5%，轻载时效率相对仍然较高，如负载为150W时，可得到效率约为80%，测到的空载损耗约为50W.行的波形。在这两个图中，自上而下分别为桥路输出电压Uab，主变压器的原边电压U1和原边电流i1的波形。表示了不同电流指令下的负载电流波形，上面为短路负载时的波形iK，下面为额定负载时的波形iN.在这两种负载条件下，都可以得到期注：上下两条分别为输出电压50V和27V时的特性。

　　变频器实验原型的效率特性主变压器轻载时的实验波形主变压器满载时的实验波形不同电流指令下的负载电流波形4结论提出的原边辅助型变压器隔离的zvzcs全桥直流一直流变频电路，采用一个辅助变压器来获得超前桥臂的zcs条件，辅助电路设计较简单，因电路的不对称性而引起的磁饱和的可能性大大减小，此变频器在从空载到短路很宽的负载范围内运行良好，运行性能由实验得到了验证。与以前的一些ZVZCS变频器相比，此变频器效率更高，并可适用于从低功率到高功率的各种应用场合。