要知道大功率直流電源的場合，開關(guān)頻率很難提高，為什么？衡量開關(guān)器件的兩個重要指標(biāo)一是通過電流、二是耐受電壓，大功率開關(guān)器件造價非常高昂，而且由于技術(shù)限制，單個開關(guān)器件的功率就不可能太大。

    晶閘管是功率最大的開關(guān)器件，但是頻率太低，而MOSFET、IGBT新一代高頻開關(guān)器件功率受限很大。

    張政深知這一點，他參與設(shè)計從三俠水電輸送到江海的高壓直流輸電工程，每一個換流閥都是由幾百上千個IGBT并聯(lián)后串聯(lián)組成，均壓和均流非常難以實現(xiàn)，每一個IGBT的驅(qū)動信號都采用光纖，只要哪怕有一根頭發(fā)絲的差距，均壓均流失敗，那么一個閥內(nèi)的所有開關(guān)都會瞬間燒掉，還會引起可怕的連鎖反應(yīng)。

    這種換流閥世界上只有幾家公司能夠做到，均壓均流的工藝要求太高。

    即便如此，整個閥的開關(guān)頻率也就在1000Hz左右。

    大功率對開關(guān)頻率的限制非常大，單一的開關(guān)器件達(dá)不到要求，頻率稍有提高，均壓均流的難度成倍提高。

    本次開發(fā)的高壓直流發(fā)生器，輸出直流要求200kV，電流最高峰值達(dá)到800mA，短時最大功率超過160kW，單一的開關(guān)器件也無法做到，硬開關(guān)狀態(tài)損耗太大，頻率一提高，開關(guān)壽命成幾何級下降。

    必須軟開關(guān)，必須均壓均流，還必須要求重量要足夠輕，就必須提高頻率，這才是一系列提高難度的要素，否則一幫子經(jīng)驗豐富的教授怎會一籌莫展呢。

    張政迫不及待向劉晨討教，心中的疑惑太多。

    “怎么會呢？如果開關(guān)頻率10k的話，我粗略測算，波動會在5%以上?！?br/>
    “10k？那是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，這種控制模式的開關(guān)頻率起碼100kHz以上。完全消除開關(guān)損耗就是為了高頻化，10k的頻率量級不需要用這種結(jié)構(gòu)?！?br/>
    “100kHz？”張政眼睛都瞪圓了，這么高頻率，那整體設(shè)備的重量肯定大大減輕呀。只是……

    “這么高頻率，IGBT也達(dá)不到，只能采用MOSFET結(jié)構(gòu)的開關(guān)器件，單個片子的容量可非常小啊，這又要考慮復(fù)雜的均壓均流的問題了。”張政苦著臉。他覺得最理想的狀況是把頻率提高到30k達(dá)到平衡。

    “這個簡單，MOSFET的耐壓沒問題，就是通過電流偏小，而我們采用這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是在電流為零時切換開關(guān)，想到了嗎？那就是天然的均流條件呀，只要把幾個開關(guān)管并聯(lián)在一起就能解決容量小的問題，根本不需要增加額外的輔助電路均流?！?br/>
    張政差點兒跳了起來，興奮地?fù)]舞著拳頭，叫道：“對呀，開關(guān)容量的問題就解決了。”

    略一想還覺得不太對?！斑@么高頻率，控制不好做吧？而且還需要檢測諧振電流過零點，控制器反應(yīng)不過來呀，那穩(wěn)定性會不會太差了？”

    “硬件電路實現(xiàn)確實有點麻煩，不過卻并非不可能。”劉晨笑道，他在采用這種結(jié)構(gòu)開發(fā)設(shè)備時，通常都把頻率放在接近200kHz上。

    “到底怎么實現(xiàn)呢？能跟我說說嗎？”

    “這可不是幾句話能說清楚呀，張教授?！眲⒊啃Φ溃刹粫档礁诙我娒娴娜司秃捅P托出他掌握的技術(shù)，即便對方是謙遜有禮的教授。

    張政也明白。這種高深的關(guān)鍵技術(shù)，如果他一問，人家就馬上告訴他，除非是傻蛋。沉思片刻道：“采用這種結(jié)構(gòu)能否實現(xiàn)在1ms內(nèi)無超調(diào)升壓到200kV直流，且重量有嚴(yán)格要求，穩(wěn)定性還要求運行五年以上，空間EMC不能大?！?br/>
    劉晨一聽就是眼前一亮，這么多苛刻的要求，應(yīng)用場合不言而喻。大致猜測出這是一個什么工程，仔細(xì)地想了想道：“這種特高壓直流設(shè)備對絕緣要求很高，尤其是頻率很高后，采用快速整流二極管，能提供多少耐壓等級的器件？”

    這都能考慮到，張政心里嘆服，眼前的少年人工程開發(fā)經(jīng)驗絕對豐富，道：“之前我們都考慮相對低頻工況，按照你所說的頻率，這種二極管怕是耐壓不高，大約20kV的耐壓沒問題，如此一來，升壓變壓器的升壓側(cè)就需要分成十幾個繞組，這恐怕也不穩(wěn)定吧？”

    “為什么要分繞組？”劉晨很奇怪地看著他，“你們能提供這種耐壓等級就足夠了?！?br/>
    張政臉上一紅，聲音小了很多，他最近被一會人擠兌批評都有點自卑了，“不分繞組，怎么處理耐壓問題？”

    “這個簡單呀，可以采用雙逆變器結(jié)構(gòu)，也可以把簡單的整流電路搭成均壓橋，解決的方法還有很多，變壓器最多分三個繞組就要不穩(wěn)定了，兩個倒是最好，磁路設(shè)計一下，采用正反結(jié)構(gòu)正好抵消EMC?！?br/>
    侃侃而談，輕描淡寫。

    “均壓整流橋？這你都懂？”張政徹底嘆服了，這樣一來器件耐壓也解決了，EMC也有效控制了。

    “略懂，略懂，其實也沒什么難的，《電力電子技術(shù)》書上都有寫?！?br/>
    有嗎？張政拼命地回想著，這本書他還組織出版過一冊呢，作為很多學(xué)校的教材，怎么不知道整流橋呢？這可是很高深的技術(shù)呀。

    劉晨在紙上畫了一個整流橋，遞給張政，“你看這不是很簡單嗎？每一個整流電路之間加兩個電容就行了，橋的內(nèi)部再各加一個電容，就均壓了，還能夠濾波，只不過依次下去，電容的取值就很講究了，必須采用高精度的定制容量?！?br/>
    張政一看差點兒要哭了，為什么他就沒想到呢，越是簡單的結(jié)構(gòu)越實用呀，激動地把那張紙緊緊地抓在手里，唯恐風(fēng)一吹會跑了。

    他抑制住詢問電容量取值的沖動，這屬于研究人員的秘密。

    諾敏一直站在一邊充當(dāng)小丫鬟的角色，倒倒奶茶拿拿紙筆啥的，盡管這兩人談?wù)摰脑掝}，她是一個字都聽不明白，但是覺得好高深，好厲害。

    看著劉晨一邊說一邊畫，而大教授則是一副小學(xué)生的模樣，簡直要崇拜死了，眼睛里的小星星一直冒啊冒啊的。(未完待續(xù)。)

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