華意電力是一家專業研發生產大電流發生器的廠家，本公司生產的大電流發生器在行業內都廣受好評，以打造最具權威的“大電流發生器“高壓設備供應商而努力。1.1 課題研究背景

  大電流發生器又稱升流器，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。實際接線時,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：

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

  （2）體積重量大，不便于攜帶。由于經過 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 的大電流發生器重達

100多千克；

  （3）功率因數低。隨著電流的增大，一次側導線長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，導線電阻為 0.24×10-4Ω。可算得無功功率為 58.75k Var，有功功率為 2.4k W。所以，所需要提供的無功功率顯著增加，且都需要電源來提供，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濟,又不能降低體積重量。而開關電源是利用現代電力電子技術，控制開關管開通和關斷的時間比率，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被廣泛應用于幾乎所有的電子設備，是當今電子信息產業飛速發展不可缺少的一種電源實現方式。本文提出利用電力電子技術來實現 電流可調輸出，可以大大提高功率密度和功率因數，實現自動高精度調節，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、電流的低頻脈動很小，所以前兩級無功成份非常小，基本可以忽略。所以，該大電流發生器有以下優點：

  （1）可以大大提高功率密度，便于攜帶及方便使用；

  （2）實現自動高精度調節；

  （3）功率因數到 0.99 以上

  （4）提高使用壽命及可靠性。

  由于第一級技術相對比較成熟，可采用 Boost  PFC 變換器來實現輸出穩定的直流高壓。

  本文的重點為后兩級。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，故可以采用開環變壓器工作狀態以提高變換效率。

1.2 直流變壓器研究現狀

  直流變換器一般分為開環控制的直流變壓器和輸出電壓閉環控制穩壓的直流變換器兩種。直流變壓器采用開環的控制方式，容易實現軟開關，可以提高其開關頻率與功率密度，已經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、級聯式的雙向直流變換器、航空靜止變流器等場合。

  在新能源的場合中，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，經過隔離升壓的功率變換環節，得到相應后續逆變器工作需求的直流母線電壓。兩級式直流母

線的變換方案，即 Boost 變換器級聯直流變壓器的結構已得到普遍關注。與常用的功率變換器類似，直流變壓器通常可分為非諧振型和諧振型兩類。其中，非諧振型直流變壓器的結構簡單、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。