直流电源国内外的研究现状论文

随着当今社会的飞速发展电子系统的应用越来越广泛种类也越来越丰富。电子设备己成为人们日常工作和生活中必不可少的一部分。作为电子设备的心脏电源系统给电子设备提供所需要的能量起着至关重要的作用。电源系统良好的安全性和可靠性是电子设备正常运行的重要保障。同时通信、航天、军事、汽车、计算机、办公和家用电器等行业的飞速发展对电源系统也提出了越来越高的要求。传统的电源系统由于性能的限制在一定程度上制约了其他行业的发展。

自20世纪60年代后期，伴随着晶闸管、电力整流管的发明和单管容量的不断扩大,以它们为主功率器件的直流大电流电力电子变流装置在短短的五十多年间，取得了突飞猛进的发展。目前，单柜输出电流40 kA的这类变流装置已应用到冶金、化工、有色加工等众多领域中，由此推动了电力电子变流装置柜体的不断进步，可将我国直流大电流电力电子变流装置柜体的发展历程粗线条分为以下三个阶段： 20世纪70年代以前的初步探索期 20世纪60年代～70年代，在我国电力电子行业，由于这一阶段晶闸管、电力整流管单容量相对较小,直流大电流电力电子变流装置单柜输出电流仅1 kA～3 kA,决定了柜体的结构设计水平相对落后，特别是企业多采用的是牺牲原材料以及环境来换取经济利益的“粗放式”设计方式，没有一套成熟的系统理论的指导,并且生产规模很小，然而在当时国际上就已形成专业化的制造电子设备机械结构的行业，在世界范围内，专业化制造的电气设备产品的产量十分可观。可以说这个时期，我国主要是为以后的发展作技术准备。 20世纪80年代～20世纪90年代中期的行业自主创新、发展壮大阶段 我国从20世纪80年代初开始关注并跟踪国际同行发展，于1985年组建了国家标准化管理机关直属的专业标准化组织“全国电工电子设备结构综合标准化技术委员会”。标志着我国电力电子设备进入快速发展阶段。由于直流大电流电力电子变流装置中长期以来存在的安全性、电磁干扰、电力电子器件发热、强电与弱电导线布置等问题，这些问题解决不好，将严重阻碍电力电子变流装置的快速发展，为了提高变流装置柜体的可靠性，减少元器件因发热对变流装置的影响，企业开始重视变流装置柜体的结构设计，一方面，改进元器件的空间安装布局，采用合理的防磁措施和冷却方法，有效降低了磁场干扰和因涡流损耗所产生的热量，还有一些新材料也开始应用于柜体中，对涡流损耗也起到一定的减弱作用；另一方面，从机械结构上，变流装置的柜体大多数采用热轧角钢、型钢整体焊接结构。同时，冷轧钢板弯曲成形和冷滚弯成形的组装式结构逐渐出现，新型组合式柜体也在不同领域有所应用。 20世纪90年代末至今的提高专业化水平、在标准上向国际水平靠拢阶段 从20世纪90年代未至今，我国逐步推广采用国际标准的专业化产品，以专业化、标准化为特色的电气设备机械结构行业，获得长足发展。GB19517-2004《国家电气设备安全技术规范》作为我国第一部国家电气设备安全技术法规，其技术水平达到国际水平，并与工业发达国家和主要贸易区域的市场准入技术要求接轨，探索了既符合中国标准化法，也符合WTO协议的我国强制性标准。这个时期，我国变流装置柜体的总体设计和制造水平也有了快速发展，许多企业引进了先进的生产设备，过去的工艺材料、工艺装备与工艺方法脱节问题有所改善，变流装置柜体的整体配套性有了较大提高。目前国家的举措以标准化为目的，适应市场商品经济，改革原有的结构工作格局，开拓出一条具有中国特色，结合国情发展结构新产业的路子。

当今世界软开关技术使得DC/DC变换器发生了质得变化和飞跃。美国VICOR公司设计制造得多种ECI软开关DC/DC变换器，最大输出功率有300W、600W、800W等，相应的功率密度为（6.2、10、17）W/cm3，效率为（80—90）%。日本NemicLambda公司最新推出得一种采用软开关技术得高频开关电源模块RM系列，其开关频率为200—300KHz,功率密度已达27W/cm3，采用同步整流器（MOS-FET代替肖特基二极管），使整个电路效率提高到90%。直流斩波电路的应用非常广，但在实际产品中应用时也存在一些问题：首先电源系统本身的耗能元件如电源内阻、滤波器阻抗、连接导线及接触电阻等都会引起系统损耗。可控型器件IGBT的栅极电阻Rg会随着驱动器件电流额定值的增大而减小，而栅极电阻Rg的变化又会对电路的性能产生影响。以及驱动电路如何实现过电流电压保护问题。