大功率開關電源的工作.就其實質而言.是能量的壓縮.能最壓縮就是在空間和時間上增加能量密度的過程。能團從原來T1時刻的體積V1,經過壓縮,變成T2時刻的體積V2。
大功率開關電源的工作.就其實質而言.是能量的壓縮.能最壓縮就是在空間和時間上增加能量密度的過程。能團從原來T1時刻的體積V1,經過壓縮,變成T2時刻的體積V2。顯然,純空間的壓縮能量,只能增大能量的體密度;而時間上的能量壓縮.卻能提高功率,因此在大功率開關電源中.欲使能量密度增加,應當在空間上壓縮能量;要想提高功率.應當在時間上壓縮能量。
(1)在空間上能量的壓縮
在空間上壓縮能量.即減小其體積.是一種線性壓縮過程。在大功率開關電源中.在空間上壓縮能量包括提高初級能量的儲能密度.以及選用合適的中間儲能和脈沖形成系統并提高它的儲能密度.欲使儲能密度提高,對電容儲能,應設法提高允許使用的電場強度,從而減小體積。對電感儲能,應當提高電感器材料抗電磁力的機械強度,以減小體積。對于機械能的初級能源,應當增大轉動慣量.對核能的初級能源,應當縮小反應堆體積.對化學能源,應取用儲能密度高、反應效率高的化學燃料。在初級能源以及中間儲能和脈沖形成系統一經選定,并采用了上述相應的提高儲能密度措施之后,大功率開關電源的空間能量壓縮就達到了極限。
(2)在時間上能量的壓縮
在絕大多數大功率開關電源中,更有意義的是在時間上壓縮能量.在時間上壓縮能量是一個非線性過程.在能量守恒條件下,在時間上壓縮能量.從而提高功率,其實質是縮短釋能時間。要想縮短釋能時間,必須在儲能元件和受能元件之間增添第三物體(壓縮元件)。在某些大功率開關電源中,第三物體常是中間儲能和脈沖成形系統,或者是開關轉換系統。只有第三物體存在,才有可能互補地壓縮能量。
(3)在時間和空間上能量的同時壓縮
這種情況在某些大功率開關電源中時而有之.例如第三章中的磁通壓縮發生器,化學能產生的外力做功壓縮磁通,使磁能體積隨時間變小,即能量在空間和時間上同時被壓縮。
總之,大功率開關電源的工作是基于能量壓縮的基本原理.認識能量壓縮有助于理解大功率開關電源的本質。 |