在广阔海洋里,食物、矿产和能量等资源都非常丰富。面对陆地上人口增长、资源枯竭、环境污染等问题,人类开始将目光转向海洋,加大对海洋资源的开发利用。世界各国争夺海洋资源的竞争也日益激烈,从而带来了部分地区的争端和冲突。因此,不论从经济角度还是从国家安全角度考虑,我们都必须大力发展海洋技术。水声学技术是对海洋探测和舰船通讯等技术的研究,是海洋资源开发的基础技术。低频大功率超远程是目前水声学技术发展的一个重要方向。其中,水声发射机是实现低频超远程的关键设备之一。论文主要研制一款适用于低频超远程水声发射机的数字化大功率整流电源。根据电源功率等级、效率等技术要求,主电路采用移相全桥零电压(Zero Voltage Switch,简称ZVS)直流斩波(DC/DC)变换器;控制电路采用数字化的DSP处理采样和比例积分(Proportion Integration,简称PI)调节,实现电源控制和通讯的灵活性。论文所研制电源采用的移相全桥,主要工作原理是充分利用功率半导体开关器件的寄生电容,外加谐振电感与之谐振,实现功率器件导通时电压近似为零,大大降低了开关损耗。在假设所有器件均为理想器件的条件下,论文详细分析了移相全桥ZVS DC/DC变换器的不同开关模态。在移相全桥分析的基础上,论文通过理论推导,计算了关键器件的参数,选择了适合的器件,设计了主电路的无源功率因数校正、高频隔离变压器、输出整流二极管、输出滤波电路、软启动电路和控制电路中的采样电路、缺相检测、DSP控制程序,并且对主电路的主要损耗进行了评估。然后使用Power Simulation(PSIM)和MATLAB软件对主电路和关键电路作了仿真分析,验证了设计电路的正确性。最后,论文进行了电源样机的制作,并完成电源样机的测试。在实验室条件下,主要进行了整机功率、电流精度、功率因数、缺相保护、辅助电源和软启电路等测试,重点关注功率半导体器件——绝缘栅双极晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor,简称IGBT)和输出二极管(通过阻容(RC)吸收电路降低反向尖峰)及高频变压器的损耗和发热情况。各项测试结果满足预定的技术指标要求,电源额定输出DC140V/150A,功率达到21kW、输出电流精度±1%、效率(额定输出功率)超过93%、功率因数(额定输出功率)超过0.93,具有缺相保护功能。