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

　　本文提出了一種電荷轉(zhuǎn)移式零電流開(kāi)關(guān)（CT -ZCS）DC/DC變換器，并依此結(jié)合所示的陰極保護(hù)原理，構(gòu)成了一種新型陰極保護(hù)特種電源，對(duì)其工作原理做了詳細(xì)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(diǎn)，并分別給出了有關(guān)。設(shè)S1，S2為理想功率開(kāi)關(guān)，二者輪流通斷，兩電容的取值滿(mǎn)足在一個(gè)開(kāi)關(guān)周期T內(nèi)，CT-ZCS變換器可分為4個(gè)等效子拓?fù)?，相?yīng)的電壓電流穩(wěn)態(tài)波形見(jiàn)。其中T2零電流諧振開(kāi)關(guān)，為電容C諧振充電，電容電壓初值U.（0）= -U2，在諧振半周時(shí)刻達(dá)到最大值'S1開(kāi)關(guān)零電流關(guān)斷。此狀態(tài)一直保持到t2時(shí)刻，轉(zhuǎn)入下一個(gè)拓?fù)洹?/p>

　　期間：S1己處于截止，在t2時(shí)刻S2開(kāi)始導(dǎo)2與G，構(gòu)成諧振回路。由于C0C，故C0可以恒壓源等效。t4時(shí)刻u. =0，二極管D開(kāi)始導(dǎo)通。在此期間，C上的電荷量己全部轉(zhuǎn)移至C.及負(fù)載。

　　期間：D與S2均導(dǎo)通，由于t時(shí)刻i2>0，此收稿曰期：2005-08-30時(shí)的電感L2儲(chǔ)能使電容電壓在諧振至t5時(shí)刻達(dá)到負(fù)壓峰測(cè)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(guān)斷，D仍處于導(dǎo)通。電感中電流在U作用下線(xiàn)性減小。當(dāng)一個(gè)周期結(jié)束，即t6時(shí)刻4的線(xiàn)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(jiàn)，在整個(gè)過(guò)程中，功率開(kāi)關(guān)SI，S2及二極管D均為零電流導(dǎo)通和零電流關(guān)斷；電容C起著雙重作用，一則作為零電流開(kāi)關(guān)的諧振元件，保證功率器件在導(dǎo)通與關(guān)斷時(shí)具有較低的di/dt，二則作為能量（電荷）傳輸從電源Us到U轉(zhuǎn)移的核心部件；要改變輸出電壓或電流的大小，需要調(diào)節(jié)功率開(kāi)關(guān)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(jīng)分析可知，在理想情況下，忽略變換器本身的損耗，則每個(gè)穩(wěn)態(tài)周期轉(zhuǎn)移至輸出負(fù)載上的能量為：則輸出平均功率：P +Us）f其中，f為電荷轉(zhuǎn)移頻率；U2的大小近似與L3成比例，通常為了降低器件的應(yīng)力要求，選擇L3L2，特別是當(dāng)L3=0時(shí)，U2=0，但此時(shí)二極管D的di/dt將明顯增大。由上式可見(jiàn)，對(duì)變換器輸出功率的調(diào)節(jié)，就是通過(guò)對(duì)電荷轉(zhuǎn)移頻率來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

　　根據(jù)中參比電位的控制要求而設(shè)計(jì)的CT換器控制原理圖如所示2，3.采用此控制方案簡(jiǎn)單可并賦予本電源裝置一大優(yōu)點(diǎn)，即輸出端不怕短路，因?yàn)楫?dāng)輸出電壓過(guò)低甚至為零時(shí)，通過(guò)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(hào)取自輸出電流，可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)流輸出。

　　（a）所示為樣機(jī)實(shí)驗(yàn)波形。在參比電位保持1. 22V情況下，實(shí)測(cè)輸出外特性曲線(xiàn)見(jiàn)（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(hù)特種電源的CT -ZCS新型功率變換器拓?fù)?，?duì)其工作原理進(jìn)行了詳細(xì)分析，結(jié)合恒電位儀的研制，提出了一種簡(jiǎn)單實(shí)用的脈沖頻率控制方案，闡述了該裝置的性能特點(diǎn)，并給出了有關(guān)實(shí)驗(yàn)波形和輸出外特性的實(shí)測(cè)曲線(xiàn)。分析與實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，CT -ZCS變換器具有如下優(yōu)點(diǎn)：零電流功率開(kāi)關(guān)有利于降低開(kāi)關(guān)損耗和提高變換器的容量和效率；通過(guò)限定電荷轉(zhuǎn)移頻率可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)可靠的輸出短路保護(hù)；既可以實(shí)現(xiàn)恒壓輸出也可以實(shí)現(xiàn)恒流輸出；既可采用GTR，IGBT等可關(guān)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)