3　高壓直流電源發展中的問題和難點

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

(1)關鍵功率新部件的應用：

①快速轉換器件，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展和應用；

④低前向電壓降的快速整流器應用等。

(2)先進變換技術的發展：

①零電流串聯和并聯諧振開關技術(即ZCS)；

②零電壓LCC諧振逆變技術(即ZVS)；

③軟開關和相控諧振技術；

④正反激勵和推挽逆變器技術。

(3)伴隨著高新技術的逐步應用，新的技術問題也隨之出現，主要表現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。但由于高頻高壓變壓器是高頻高壓并存，出現了新的技術難點：

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重化，漏感和分布電容都增加，使其必須與逆變開關隔離，否則尖峰脈沖會影響到逆變電路的正常工作，甚至會擊穿功率器件；

③高頻化導致變壓器的趨膚效應增強，使變壓器效率降低。

鑒于上述情況，高頻高壓變壓器如何設計是目前研究的一個難點和熱點問題。最近出現的平面變壓器在設計理念上不同于傳統的設計方式，普通平面變壓器已經投入生產和應用，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，導致功率開關器件開斷頻繁，能耗增大，這就對逆變器的拓撲結構應有所選擇。采用軟開關和同步整流技術，可有效降低伴隨高頻化帶來的損耗。同時采用逆變器和準諧振電路相結合的技術，通過電壓或電流的諧振，使開關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計。

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

4　國內外高壓直流電源發展的簡單現狀

???? 目前，國外高壓開關直流電源比較成熟，像Spellman、Classman等高壓電源公司已生產出小型化、高效化、智能化的高壓直流電源，然而價格比較昂貴，國內直流高壓開關電源研究起步較晚，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電源方面，國內還沒有形成批量生產能力，國內廠商，比如大連電源技術有限公司、河南舞鋼規劃設計研究所等生產的高壓直流電源，價格均在數萬元以上，相對農業應用而言還是比較昂貴的。目前在農業領域中，迫切需要物美價廉，能滿足多種不同工況要求的多規格、多品種、系列化的高質量、高性能的高壓直流電源。

5　結束語

????? 我國是一個農業大國，農業生產領域需要的科學技術非常之多，有些領域對高壓直流電源技術的需要十分迫切，但目前能適合農業領域要求的高壓直流電源很少，針對農業領域的具體情況，研究開發多種高壓直流電源具有較強的現實意義，也蘊藏著很大的商機。