1.1 研究目的及意义

消磁电源是消磁设备的功率放大设备，按控制器输出的控制信号向舰船消磁绕组提供直流可控电流，是消磁系统的重要组成部分。

舰船消磁系统起始于第二次世界大战，由英国为应对德国的磁性水雷研制而成。通常，舰船由大量钢铁构成，在水中便成为一个大磁体。当舰船驶入布设有磁性水雷的水域时，磁性水雷上的磁针受到舰船磁场的作用而发生转动，接通起爆电路爆炸。舰船消磁系统可通过产生一个与舰船磁场方向相反、大小相近的磁场，抵消舰船磁场，达到保护舰船安全的目的。

舰船消磁系统主要由控制装置、消磁电源、消磁绕组等构成。控制装置通过测量或计算舰船磁场，发出信号，调节输出电流。控制方式分为两种，一种通过传感器直接测量舰船磁场，另一种则根据地球磁场及舰船的航行状态等参数，解算出舰船磁场。消磁电源根据控制信号提供相应的直流电流，主要分为旋转电机式和静止式两种。消磁绕组铺设于舰船上，产生磁场。

尽管一些对磁防护性能要求较高的舰船采用非磁性或低磁性材料作为壳体，且一般已经过消磁站消磁，但舰船在航行过程中，受地球磁场影响，仍会发生磁化。加之水雷也在不断升级换代，灵敏性和准确性都在不断提高，尤其是水雷磁引信的发展，对舰船造成严重威胁。因此，消磁系统对舰船的重要性不言而喻。消磁电源也必须满足调节快、输出稳定、可靠性高等要求，才能有效地保护舰船。

本次设计主要应用电力电子技术、电子电路技术及控制理论的相关知识，完成一台用于消磁的直流电源的相关设计。设计主要包括主电路和控制电路两大部分，其输出电流在-20A到20A范围内可变，所带负载约为2Ω。该电源用于为消磁线圈提供电流，为保证舰船的安全性，应输出稳定，且响应迅速，还要有一定的保护措施。这对系统的硬件和软件均提出了较高的要求。

1.2 国内研究现状

国内早先大多使用旋转电机式消磁电源，但由于旋转电机式精度低、效率低、噪声大、动态性能较差、安装所占空间大，不能满足舰船装备发展的需求，已经逐步淘汰。

由于电力电子技术的迅猛发展，出现了静止式消磁电源。国内的静止式消磁电源最初是为潜艇设计的。由于潜艇本身的空间有限及隐蔽性要求，不可能使用旋转电机式消磁电源，因此只能采用静止式。在当时的技术条件限制下，最终国内研制出了可控硅消磁电源。该方案后来又应用于水面舰船上，成为我国第一代静止式消磁电源。但是可控硅电源采用相控调压原理，直接对工频正弦波的导通角进行控制，对电网污染较大，而且对低频进行滤波时，受限于装置体积，滤波效果并不令人满意。对电子设备复杂、有电磁兼容要求的新一代舰船来说，可控硅电源无法达到要求。

随着电力电子技术尤其是电力电子全控型器件的进一步发展，国内研究方向转向PWM静止式电源。根据器件及功率不同，又可分为采用MOSFET的小功率电源以及采用GTR或IGBT的大功率消磁电源。尽管第二代静止式消磁电源在技术上相较第一代有极大进步，但依然存在诸多不足。例如，随着频率的增加，PWM开关损耗增大，发热增加，需要散热系统，不仅增大了设备体积，而且还限制了开关频率，降低了效率。