【正文】 運行和管理尚未形成完整、系統(tǒng)的規(guī)范體系、直流系統(tǒng)事故及其導致的電力系統(tǒng)事故時有發(fā)生[10]。2．發(fā)展研究直流系統(tǒng)規(guī)范化階段20世紀80年代中期至20年代末為發(fā)展研究直流系統(tǒng)規(guī)范化階段。在此期間電力設計、研究和制造部門進行了三件事：（1）編制修訂了一系列直流電源設計、施工、設備應用和運行管理的技術標準。（2）以閥控鉛酸蓄電池和智能高頻開關電源模塊裝置為代表的直流新技術、新設備的開發(fā)和應用，奠定了直流電源技術的基礎。（3）電力工程直流電源設計的標準化和規(guī)范化，先后三次修訂了全國性的直流系統(tǒng)典型設計修訂，有效地促進了電力工程直流系統(tǒng)設計的標準化和規(guī)范化[10]。3．現(xiàn)代電源技術應用階段20世紀末至今為現(xiàn)代電源技術應用階段。電力工程直流技術已跨入一個嶄新的現(xiàn)代電源技術時代。電力控制電源正向高頻化、模塊化、數(shù)字化、綠色化等的實現(xiàn)，將標志著這些技術的成熟，實現(xiàn)高效率用電和高品質用電的有機結合[10]。2 高頻開關電源系統(tǒng) 高頻開關電源系統(tǒng)構成高頻開關電源的開關部分是功率半導體管，通過功率管周期性地間斷工作，控制開關器件的占空比來調整輸出電壓的大小。開關電源的基本構成如圖21所示，其中的核心部分是DC/DC變換器，進行功率轉換，此外還有起動電路、過流與過壓保護電路、噪聲濾波等電路。電阻R1和R2對輸出進行采樣，主要任務是檢測輸出電壓的變化，并與基準電壓Ur比較，誤差電壓Ue經過放大和脈寬調制（PWM）電路，再通過驅動電路控制功率管，調節(jié)開關器件的占空比，從而調整輸出電壓的大小。圖22是一種電路實現(xiàn)形式[2]。圖21 開關電源的基本構成圖22 開關型穩(wěn)壓電源的原理電路DC/DC變換器有多種形式，運用最多的有PWM變換器和諧振型變換器，其中PWM變換器的工作波形為方波，諧振型變換器的工作波形為準正弦波。開關型穩(wěn)壓電源的輸入端的瞬態(tài)變化很多都表現(xiàn)在輸出端。提高開關頻率后，能改善反饋放大器的頻率特性，也能解決開關電源的瞬態(tài)響應問題。輸出端的LC濾波電路特性決定了負載的瞬態(tài)響應特性，所以提高開關電源的瞬態(tài)響應特性可通過提高開關頻率、減小輸出濾波器LC的乘積來實現(xiàn)。 隔離型DC/DC變換器DC/DC變換器在大多數(shù)情況下需要隔離輸入端與輸出端，一般采用變壓器進行隔離，這類開關電源稱為隔離型變換器。該變換器把直流電壓或電流變換為高頻方波電壓或電流，通過變壓器升壓或降壓后，再通過整流器和濾波器變?yōu)槠交闹绷麟妷夯螂娏鳎试撟儞Q器又稱逆變整流型變換器。下面介紹推挽型和全橋型這兩種常見的隔離型變換器。非隔離型變換器用到的場合不多，本文從略。 推挽型變換器推挽型變換器是典型的逆變整流型變換器，電路結構和工作波形如圖23所示。加在變壓器的一次繞組上的電壓幅值為輸入電壓Ui，脈沖寬度為開關導通時間ton的脈沖波形，變壓器的二次側的電壓通過二極管V1和V2的全波整流變?yōu)橹绷鳌D23 推挽型變換器電路和工作波形開關S1和S2交替導通，當S1導通時，二極管V1處于通態(tài)；當S2導通時，二極管V2處于通態(tài)；當兩個開關都關斷時，V1和V2都處于通態(tài)，各承擔一半的電流，S1和S2斷態(tài)時承受的峰值電壓均為2Ui[1]。為了避免S1和S2同時導通引起的變壓器一次側繞組發(fā)生短路，每個開關的占空比應滿足的條件為：≤50%，并且還要留有死區(qū)。當濾波電感L的電流連續(xù)時，輸出電壓和輸入電壓的關系是： （21）對推挽型變換器用PSIM ，電路圖和波形圖見附錄。 全橋型變換器全橋型變換器電路如圖24所示，SS3及SS4是兩對開關，重復交互通斷。而兩對開關導通存在時間差。所以變壓器一次側所加的電壓UAB是脈沖寬度和其時間差相等的方波電壓。變壓器二次側的二極管將該電壓整流后變成方波（UF），再經濾波電路變?yōu)槠交闹绷麟娊o負載供電。其工作波形如圖25所示。圖24 全橋型變換器電路圖25 全橋型變換器工作波形當濾波電感L的電流連續(xù)時，輸出電壓和輸入電壓的關系是： （22）全橋DC/DC變換器的優(yōu)點有兩個：一是DC/DC變換器只需一個原邊繞組，通過正、反向電壓得到正、反向磁通，副邊繞組采用全橋式全波整流輸出。因此變壓器鐵芯和繞組可得到最佳利用，從而使傳送效率得到提高。二是功率開關管可以在非常安全的情況下運行。對全橋型變換器用PSIM ，電路圖和波形圖見附錄。 PWM控制器模塊脈沖寬度調制（PWM）控制器就是通過重復通、斷開關的工作方式把一種直流電壓（或電流）變換為高頻方波電壓（或電流），再通過整流濾波電路變成另一種直流電壓輸出。PWM變換器由功率開關管、整流二極管及濾波電路等器件組成。輸入和輸出間需要進行電氣隔離時，可采用變壓器進行隔離和升降壓。PWM控制器的工作原理如圖26所示。隨著開關工作頻率的提高，濾波電感L，變壓器T等磁性元件以及濾波電容C等都可以小型化。對PWM控制器，加在開關管S兩端的電壓us及通過S的電流is的波形近似為方波，如圖27所示。圖26 PWM控制器的基本工作原理圖27 PWM控制器開關工作的波形其占空比D定義為： （23）式中：Ts是開關的工作周期；ton是一個開關周期內導通的時間；toff是一個開關周期內斷開的時間；對于這種控制器，有兩種工作方式。一種是保持開關工作周期Ts不變，控制開關導通時間ton的脈沖寬度調制（PWM）方式，這種方式普遍采用。另一種是保持導通時間ton不變，改變開關工作周期Ts的脈沖頻率調制（PFM）方式。3 高頻開關電源并聯(lián)特性及均流一般原理電力系統(tǒng)中的直流系統(tǒng)普遍采用高頻開關電源模塊，而對于高頻開關電源模塊的冗余備份的關鍵是模塊之間的電流需平均分配。對于多個高頻開關電源模塊的并聯(lián)系統(tǒng)，提出的基本要求有：（1）系統(tǒng)中的所有模塊電源的外特性必須一致，均流誤差通常規(guī)定不超過5%；（2）用冗余備份供電系統(tǒng)保證任一高頻開關電源模塊損壞或者過流保護停止工作時，負載可以從備用模塊中獲得足夠的電量；（3）各模塊承受的電流自動均流，為提高系統(tǒng)的可靠性，盡可能不增加外部均流的控制，減少均流失敗的因素；（4）當輸入電壓或負載電流變化時，應能保持輸出電壓穩(wěn)定，并使系統(tǒng)具有良好的負載響應特性。負載突變時不會造成電流嚴重分配不均而停機。 高頻開關電源并聯(lián)特性與線性電源相同，開關電源也具有如圖31所示的外特性（輸出特性）。(a) 單臺開關變換器的外特性(b) 兩臺開關變換器并聯(lián)的外特性圖31 開關變換器的外特性R為開關電源的輸出電阻，其中包括開關電源模塊接到負載的導線或電纜的電阻?？蛰d時模塊的輸出電壓為，當電流變化時，負載電壓變化，則該模塊的輸出電阻為： （31）對電源模塊而言，電流增加時，輸出電壓降落。因此上式也表示開關電源的輸出電壓調整率。由圖31(a)可知，開關電源的負載電壓與負載電流的關系為： （32）如圖31(b)所示，兩臺容量相同、參數(shù)相同的開關變換器并聯(lián)，負載電壓分別表示如下： （33） （34）式中、分別為模塊1及模塊2的輸出電阻（包括電纜電阻）。設為負載電阻，由基爾霍夫電壓定律，可得： （35） （36）可解得： （37） （38）（1）盡量使用性能和參數(shù)一致的元器件，并使結構和安裝盡量對稱； （2）利用反饋控制的方式，調整各個模塊的外特性，使它們接近一致。后者就是均流技術的基礎[8]。 均流原理分析與研究多臺電源并聯(lián)組成的大功率電源系統(tǒng)，應像單臺電源一樣，在輸入總線和輸出負載變化的情況下，除系統(tǒng)的輸出電壓等電特性始終保持穩(wěn)定不變外，還要能長期、無故障地可靠運行。這就要求系統(tǒng)在任何時刻都得確保相關聯(lián)的各臺電源承受的電、熱應力基本相當。也就是說，必須采取某種相應的措施，保證系統(tǒng)不致因并聯(lián)各電源承載情況的差異，造成電、熱應力不平衡而引起惡性循環(huán)，影響系統(tǒng)特性和可靠運行。均流技術就是對系統(tǒng)中各并聯(lián)電源的輸