第242章 這章很難懂
要知道大功率直流電源的場合，開關頻率很難提高，為什么？衡量開關器件的兩個重要指標一是通過電流、二是耐受電壓，大功率開關器件造價非常高昂，而且由于技術限制，單個開關器件的功率就不可能太大。
晶閘管是功率最大的開關器件，但是頻率太低，而MOSFET、IGBT新一代高頻開關器件功率受限很大。
張政深知這一點，他參與設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并聯后串聯組成，均壓和均流非常難以實現，每一個IGBT的驅動信號都采用光纖，只要哪怕有一根頭發絲的差距，均壓均流失敗，那么一個閥內的所有開關都會瞬間燒掉，還會引起可怕的連鎖反應。
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，整個閥的開關頻率也就在1000Hz左右。
大功率對開關頻率的限制非常大，單一的開關器件達不到要求，頻率稍有提高，均壓均流的難度成倍提高。
本次開發的高壓直流發生器，輸出直流要求200kV，電流最高峰值達到800mA，短時最大功率超過160kW，單一的開關器件也無法做到，硬開關狀態損耗太大，頻率一提高，開關壽命成幾何級下降。
必須軟開關，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？如果開關頻率10k的話，我粗略測算，波動會在5以上。”
“10k？那是遠遠不夠的，這種控制模式的開關頻率起碼100kHz以上。完全消除開關損耗就是為了高頻化，10k的頻率量級不需要用這種結構。”
“100kHz？”張政眼睛都瞪圓了，這么高頻率，那整體設備的重量肯定大大減輕呀。只是…
“這么高頻率，IGBT也達不到，只能采用MOSFET結構的開關器件，單個片子的容量可非常小啊，這又要考慮復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，而我們采用這種拓撲結構是在電流為零時切換開關，想到了嗎？那就是天然的均流條件呀，只要把幾個開關管并聯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。”
張政差點兒跳了起來，興奮地揮舞著拳頭，叫道：“對呀，開關容量的問題就解決了。”
略一想還覺得不太對。“這么高頻率，控制不好做吧？而且還需要檢測諧振電流過零點，控制器反應不過來呀，那穩定性會不會太差了？”
“硬件電路實現確實有點麻煩，不過卻并非不可能。”劉晨笑道，他在采用這種結構開發設備時，通常都把頻率放在接近200kHz上。
“到底怎么實現呢？能跟我說說嗎？”
“這可不是幾句話能說清楚呀，張教授。”劉晨笑道，他可不會傻到跟第二次見面的人就和盤托出他掌握的技術，即便對方是謙遜有禮的教授。
張政也明白。這種高深的關鍵技術，如果他一問，人家就馬上告訴他，除非是傻蛋。沉思片刻道：“采用這種結構能否實現在1ms內無超調升壓到200kV直流，且重量有嚴格要求，穩定性還要求運行五年以上，空間EMC不能大。”
劉晨一聽就是眼前一亮，這么多苛刻的要求，應用場合不言而喻。大致猜測出這是一個什么工程，仔細地想了想道：“這種特高壓直流設備對絕緣要求很高，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經驗絕對豐富，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就需要分成十幾個繞組，這恐怕也不穩定吧？”
“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。”
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構，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定了，兩個倒是最好，磁路設計一下，采用正反結構正好抵消EMC。”
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》書上都有寫。”
有嗎？張政拼命地回想著，這本書他還組織出版過一冊呢，作為很多學校的教材，怎么不知道整流橋呢？這可是很高深的技術呀。
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。”
張政一看差點兒要哭了，為什么他就沒想到呢，越是簡單的結構越實用呀，激動地把那張紙緊緊地抓在手里，唯恐風一吹會跑了。
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小丫鬟的角色，倒倒奶茶拿拿紙筆啥的，盡管這兩人談論的話題，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。()