華意電力是一家專(zhuān)業(yè)研發(fā)生產(chǎn)大電流發(fā)生器的廠(chǎng)家，本公司生產(chǎn)的大電流發(fā)生器在行業(yè)內都廣受好評，以打造最具權威的“大電流發(fā)生器“高壓設備供應商而努力。1.1 課題研究背景

  大電流發(fā)生器又稱(chēng)升流器，用于校驗大電流互感器的誤差,一般以比較法(差值法)為基礎, 傳統電流互感器的檢測電路構成圖如圖 1.1 所示。實(shí)際接線(xiàn)時(shí),升流器、標準互感器和被試互感器都是各自獨立的部分,只需將它們放在適當的位置上,用對應截面的軟銅線(xiàn)把標準互感器和被試互感器的一次側與升流器的輸出相連。

  傳統電流互感器的檢測電路構成圖 該方法存在以下缺點(diǎn)：

  （1）手動(dòng)調節不便使用，可靠性低。由于存在自耦調壓器，機械滑動(dòng)接觸，接觸點(diǎn)電阻增加，影響使用；

  （2）體積重量大，不便于攜帶。由于經(jīng)過(guò) 50Hz 工頻的隔離變壓器與自耦調壓器體積重量很大很不方便攜帶。例如傳統的輸出電流為 0~10k A，容量為 20k VA 的大電流發(fā)生器重達

100多千克；

  （3）功率因數低。隨著(zhù)電流的增大，一次側導線(xiàn)長(cháng)度以及回路包圍的面積也變大，回路等效電感增大，對于負載線(xiàn)路上的感抗相對于電阻的阻抗的比例在增大，例如文獻中所提到的

58.8k VA 升流器，輸出電壓 5.88V，負載的感抗為 5.88×10-4Ω，導線(xiàn)電阻為 0.24×10-4Ω?？伤愕脽o(wú)功功率為 58.75k Var，有功功率為 2.4k W。所以，所需要提供的無(wú)功功率顯著(zhù)增加，且都需要電源來(lái)提供，功率因數降低。

  為降低調壓器的容量、提高供電的功率因數以及降低電源損耗,可采用電容補償的措施。但購置大批電容器既不經(jīng)濟,又不能降低體積重量。而開(kāi)關(guān)電源是利用現代電力電子技術(shù)，控制開(kāi)關(guān)管開(kāi)通和關(guān)斷的時(shí)間比率，維持穩定輸出電壓/電流的一種電源。以小型、輕量和高效率的特點(diǎn)被廣泛應用于幾乎所有的電子設備，是當今電子信息產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展不可缺少的一種電源實(shí)現方式。本文提出利用電力電子技術(shù)來(lái)實(shí)現 電流可調輸出，可以大大提高功率密度和功率因數，實(shí)現自動(dòng)高精度調節，便于攜帶及使用方便，提高使用壽命及可靠性。如圖 1.2 所示。該電路由三級變換器構成，其中第一級 AC/DC 變換器，實(shí)現帶功率因數校正功能，輸入功率因數可達到 0.99 以上；第二級采用 DC/DC 高頻變壓器將高壓直流降低至幾伏低壓直流電；第三級實(shí)現 DC/AC 50Hz低壓大電流逆變輸出。由于第二級 DC/DC 部分電壓、電流的低頻脈動(dòng)很小，所以前兩級無(wú)功成份非常小，基本可以忽略。所以，該大電流發(fā)生器有以下優(yōu)點(diǎn)：

  （1）可以大大提高功率密度，便于攜帶及方便使用；

  （2）實(shí)現自動(dòng)高精度調節；

  （3）功率因數到 0.99 以上

  （4）提高使用壽命及可靠性。

  由于第一級技術(shù)相對比較成熟，可采用 Boost  PFC 變換器來(lái)實(shí)現輸出穩定的直流高壓。

  本文的重點(diǎn)為后兩級。由于第一級輸出電壓值較高、第三級輸出 50Hz 大電流輸出電壓只有1～2V，所以第二級需要實(shí)現高降壓比隔離變換，需要采用帶隔離變壓器的高效率變換拓撲。又由于第一級和第三級都有閉環(huán)控制，因此第二級的輸出電壓穩壓精度要求不是很高，故可以采用開(kāi)環(huán)變壓器工作狀態(tài)以提高變換效率。

1.2 直流變壓器研究現狀

  直流變換器一般分為開(kāi)環(huán)控制的直流變壓器和輸出電壓閉環(huán)控制穩壓的直流變換器兩種。直流變壓器采用開(kāi)環(huán)的控制方式，容易實(shí)現軟開(kāi)關(guān)，可以提高其開(kāi)關(guān)頻率與功率密度，已經(jīng)廣泛應用于兩級式的電壓調節模塊、分布式電源的前端變換器、級聯(lián)式的雙向直流變換器、航空靜止變流器等場(chǎng)合。

  在新能源的場(chǎng)合中，光伏陣列、燃料電池以及超級電容等功率源輸出的低壓直流母線(xiàn)，經(jīng)過(guò)隔離升壓的功率變換環(huán)節，得到相應后續逆變器工作需求的直流母線(xiàn)電壓。兩級式直流母

線(xiàn)的變換方案，即 Boost 變換器級聯(lián)直流變壓器的結構已得到普遍關(guān)注。與常用的功率變換器類(lèi)似，直流變壓器通?？煞譃榉侵C振型和諧振型兩類(lèi)。其中，非諧振型直流變壓器的結構簡(jiǎn)單、器件少，而得到了廣泛研究。拓撲主要有推挽正激結構和半橋、全橋結構。