摘要：首先，介绍了基于高频链交流电流母线分布式电源系统的原理，这种系统除具有一般分布式电源系统的优点之外，还具有很好的负载扩展特性、较高的电气隔离特性等优点；然后，基于该原理设计了一种能够提供脉冲宽度不变，幅值可调的高频交流电流母线电源；分析了这种电源的工作过程。实验样机成功地应用在10kv固态短路限流器中。

关键词：分布式电源；高压隔离；固态短路限流器

引言

电力电子装置处理高电压大容量等级的技术方案主要有以下几种：

1）采用高容量等级的开关器件或者器件的串并联；

2）采用级联的多电平变换器技术。

无论采用哪种技术，串接在一个桥臂或级联的h桥臂之间的功率管的驱动电源之间都承受了极高的电压。为了保证装置的可靠性，必须确保各路驱动电源之间有良好的高压隔离特性。另外，由于处理高压等级的时候，所使用的开关管一般比较多，因此，独立隔离驱动直流电源的数目比较大。

常规的多路直流输出技术都是基于直流母线分布式电源系统[1]，其中的dc/dc变换器数目多、体积大，而且，当各dc/dc变换器的开关频率不同的时候，还会发生拍频干扰，从而使得输出电压出现各频率纹波。常规的高压隔离技术必须要设计出耐高压的隔离变压器，高压隔离的要求给工艺和结构上都带来很大困难，而且成本也随之增加。文献[2]通过一个多绕组的变压器，实现了用在三相逆变器4路相互隔离的igbt驱动电源。

本文所设计的新型多路输出高压隔离电源是基于专利技术[3]，其主要思想就是高频链交流电流分布式电源系统的思想。其一次侧为提供满脉冲宽度、电流幅值可调的高频交流方波电流母线，使其穿过普通环形变压器，其二次侧实现能量传输和高压隔离。

1 拓扑结构

这种基于高频链交流电流母线分布式电源系统的框图如图1所示。和直流分布式电源系统[2]一样，它相对于集中式的电源系统而言，主要有以下几个优点：

1）负载与电网之间、负载与负载之间有较好的电气隔离性能，隔离可以很容易地做到上万伏等级；

2）扩展特性好，负载的路数可以任意地增减；

3）输出相同路数隔离的直流电源时，可靠性高、体积小、重量轻，成本也要低很多。

新型多路输出高压隔离电源的一次结构主电路如图2所示。从图2不难看出，这种电源主要是由两级来实现，第一级为buck dc/dc变换，第二级为全桥逆变。新型多路隔离输出电源次级的主电路结构框图如图3所示。一次侧交流母线依次穿过所有环形磁芯，经过整流、线性稳压后，成为多路驱动电源。

2 初级主电路原理

为了减化分析，对初级主电路做以下假设：

1）l1足够大，也即buck电路的输出电流不变，相当于一个恒流源；

2）次级线性稳压很稳，也即环形变压器的初级电压可以等效为一个电压源，设次级线性稳压后的电压为vo，则环形变压器的原边等效电压为vo/ns（其中ns为环形变压器副边匝数）；

3）所有n个次级负载的特性相同；

4）所有的器件都是理想器件。

初级主电路控制和主要波形如图4所示。从图4可以看出其工作主要分以下几个阶段。

图4 驱动和逆变器输出电压电流波形

1）[0，t1]阶段 s2，s3，s4，s5同时导通，d1续流，等效电路如图5（a）所示。从图5(a)不难看出，在理想的情况下，电感的电流将维持不变。

2）[t1，t2]阶段 s3及s4关闭，s1，s2，s5导通。电感l1充电。等效电路如图5（b）所示。由图5(b)不难得关系式（1），即

3）[t2，t3]阶段 s1关闭，s2及s5开通，电感l1放电，等效电路如图5（c）所示。可以得关系式（2），即