与交流输电相比,高压直流输电具有输送功率容量大、损耗小、输送距离远、稳定性好等特点,而有广阔的应用前景。在高压直流输电系统中整流侧和逆变侧,仍然要工频变压器来实现和交流电网相连,体积大,质量大。直流输电仍然作为交流输电一种辅助功能,没有直接用于用电设备。为了适应将来将高压直流输电直接应用于用电设备,尤其对大规模非并网风力发电等独立电力系统,原方案就显得笨重而不经济。需要具有和交流隔离变压器功能类似的直流变压装置,将高压直流电转换成隔离的满足用电设备要求的低压直流电。
近年来,随着大功率电力电子元器件及其控制技术的发展,通过电力电子变换技术实现电压变换和能量传递的新型变压器--电力电子变压器(PET)得到了越来越多的关注 。以美国弗吉尼亚电力电子中心Fred C. Lee 为首的学者系统地提出了直流变压器的概念。直流变压器在接近100%的等效占空比下工作,输出省去了滤波电感,结构简单;采用开环控制,易于实现软开关,可进一步提高开关频率,提高功率密度。
信息技术,特别是微处理器领域迅猛发展,微处理器内部的集成晶体管数量急剧增加,对分布式电源系统的供电性能提出了更高的要求。分布式电源系统中的核心部件电压调节模块的发展趋势是 :
(1)输入母线电压不断提高,未来的计算机电压调节模块将把输入母线电压提高到48V,减小母线损耗,提高效率,同时大大减小输入滤波器的体积,提高电压调节的瞬态响应速度。
(2)输出电压越来越低,输出电流越来越大,满足计算机芯片对电源容量要求的不断增加,而且低的稳态工作电压可以提高微处理器的速度。
(3)负载变化率越来越高,要求电压调节模块有更好的瞬态响应性能。
如何保证电源的高可靠性,如何进一步提高变换器的功率密度,在高频化的同时保证高效率,实现具有低电压、大电流、动态响应速度快、高稳定度输出等优良性能的高质量电源系统是当前研究的关键问题。