3　高壓直流電源發(fā)展中的問題和難點

???? 隨著新的電子元器件、新的電磁材料、新的電源變換技術(shù)、新的控制理論及新的專業(yè)軟件的不斷涌現(xiàn)，并不斷地被應(yīng)用于開關(guān)電源，使得開關(guān)電源的性能不斷提高，特點不斷更新，出現(xiàn)了如頻率高、效率高、功率密度高、可靠性高等新特性。現(xiàn)代的高壓開關(guān)直流電源有兩大技術(shù)特別突出。

(1)關(guān)鍵功率新部件的應(yīng)用：

①快速轉(zhuǎn)換器件，像晶體管、功率MOSFETS、IGBTS、SCRS等；

②低功耗、高性能，適用于高頻的新型變壓器鐵心材料的應(yīng)用，比如鐵氧體、非晶材料等；

③低耗散因素的大容量電容的發(fā)展和應(yīng)用；

④低前向電壓降的快速整流器應(yīng)用等。

(2)先進變換技術(shù)的發(fā)展：

①零電流串聯(lián)和并聯(lián)諧振開關(guān)技術(shù)(即ZCS)；

②零電壓LCC諧振逆變技術(shù)(即ZVS)；

③軟開關(guān)和相控諧振技術(shù)；

④正反激勵和推挽逆變器技術(shù)。

(3)伴隨著高新技術(shù)的逐步應(yīng)用，新的技術(shù)問題也隨之出現(xiàn)，主要表現(xiàn)在高頻化可以提高電源性能，減少變壓器的體積和紋波系數(shù)。但由于高頻高壓變壓器是高頻高壓并存，出現(xiàn)了新的技術(shù)難點：

①高頻高壓變壓器體積減小，頻率升高，分布容抗變小，絕緣問題異常突出；

②大的電壓變化比使變壓器的非線性嚴(yán)重化，漏感和分布電容都增加，使其必須與逆變開關(guān)隔離，否則尖峰脈沖會影響到逆變電路的正常工作，甚至?xí)舸┕β势骷?/p>

③高頻化導(dǎo)致變壓器的趨膚效應(yīng)增強，使變壓器效率降低。

鑒于上述情況，高頻高壓變壓器如何設(shè)計是目前研究的一個難點和熱點問題。最近出現(xiàn)的平面變壓器在設(shè)計理念上不同于傳統(tǒng)的設(shè)計方式，普通平面變壓器已經(jīng)投入生產(chǎn)和應(yīng)用，如果高頻高壓變壓器也能平面化，將會再次大大縮小電源體積，提高其工作效率。

(4)由于高壓電源的頻率很高，導(dǎo)致功率開關(guān)器件開斷頻繁，能耗增大，這就對逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)應(yīng)有所選擇。采用軟開關(guān)和同步整流技術(shù)，可有效降低伴隨高頻化帶來的損耗。同時采用逆變器和準(zhǔn)諧振電路相結(jié)合的技術(shù)，通過電壓或電流的諧振，使開關(guān)打開或斷開時電壓或電流為零，使能耗大大減小。為了減少變壓器漏感的不利影響，可以將變壓器漏感作為逆變器的一部分，即逆變--諧振--變壓器漏感，用一體化思想進行整體設(shè)計。

(5)在控制檢測部分，高頻高壓開關(guān)電源采用了數(shù)字集成電路(IC)，而不像線性電源完全是模擬電路。開關(guān)電源以模擬方式控制輸出電壓，以數(shù)字方式進行開關(guān)操作，高精度而穩(wěn)定地輸出電壓。采用數(shù)字控制技術(shù)，可進行連續(xù)和不連續(xù)模式的轉(zhuǎn)換，采用PWM(脈寬調(diào)制技術(shù))和PFM(頻率調(diào)制技術(shù))，和DC－DC(直流--直流)變換器、逆變器等技術(shù)，出現(xiàn)了強電弱電間的相互影響加強。檢測部位的高壓電壓(近10kV)，對后續(xù)的電子元器件(精密電阻等)提出了更高的性能要求。

4　國內(nèi)外高壓直流電源發(fā)展的簡單現(xiàn)狀

???? 目前，國外高壓開關(guān)直流電源比較成熟，像Spellman、Classman等高壓電源公司已生產(chǎn)出小型化、高效化、智能化的高壓直流電源，然而價格比較昂貴，國內(nèi)直流高壓開關(guān)電源研究起步較晚，與先進國家相比有較大差距。尤其在高頻、高性能直流高壓開關(guān)電源方面，國內(nèi)還沒有形成批量生產(chǎn)能力，國內(nèi)廠商，比如大連電源技術(shù)有限公司、河南舞鋼規(guī)劃設(shè)計研究所等生產(chǎn)的高壓直流電源，價格均在數(shù)萬元以上，相對農(nóng)業(yè)應(yīng)用而言還是比較昂貴的。目前在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中，迫切需要物美價廉，能滿足多種不同工況要求的多規(guī)格、多品種、系列化的高質(zhì)量、高性能的高壓直流電源。

5　結(jié)束語

????? 我國是一個農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域需要的科學(xué)技術(shù)非常之多，有些領(lǐng)域?qū)Ω邏褐绷麟娫醇夹g(shù)的需要十分迫切，但目前能適合農(nóng)業(yè)領(lǐng)域要求的高壓直流電源很少，針對農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的具體情況，研究開發(fā)多種高壓直流電源具有較強的現(xiàn)實意義，也蘊藏著很大的商機。