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2021年3月20日

電力電子技術(shù),正在朝更高端技術(shù),綠色化性能方向發(fā)展

電力電子技術(shù),正在朝更高端技術(shù),綠色化性能方向發(fā)展
　

現(xiàn)代電力電子技術(shù)經(jīng)過不斷的發(fā)展以后，已經(jīng)實現(xiàn)了多種功能，如節(jié)能、自動化和智能化、機電一體化等，電力電子正在朝更高端的技術(shù)、綠色化的性能方向發(fā)展。電源技術(shù)則是充分利用用電力電子半導(dǎo)體器件，綜合自動控制、計算機（微處理器）技術(shù)和電磁技術(shù)的多學(xué)科邊緣交又技術(shù)。電源技術(shù)是電力電子技術(shù)內(nèi)容的具體延伸，在電源中起到了關(guān)鍵作用，為電源的質(zhì)量、效率和可靠性提供了良好的保障。
正在朝更高端技術(shù)、綠色化性能方向發(fā)展的電力電子及電源技術(shù)

1.電力電子技術(shù)的發(fā)展
電力電子技術(shù)起始于上個世紀(jì)50年代末，80年代末則逐步向現(xiàn)代電力電子技術(shù)發(fā)展。電力電子的發(fā)展是從低頻技術(shù)處理到高頻技術(shù)處理問題的逐步轉(zhuǎn)變，實現(xiàn)了從傳統(tǒng)電力電子學(xué)到現(xiàn)代電力電子學(xué)的過渡。無論是最初的硅整流器件，還是如今的大功率半導(dǎo)體復(fù)合器件，都充分表明了現(xiàn)代電力電子技術(shù)正在以蓬勃向上的姿態(tài)發(fā)展。
1.1　整流器時代
20世紀(jì)60年代至70年代，電解、牽引、直流傳動是整流器時代衍生的領(lǐng)域。大功率硅整流器把工頻電流轉(zhuǎn)為直流電，這三大領(lǐng)域就是通過直流電進(jìn)行消費的。大功率硅整流管和晶閘管在當(dāng)時非常流行，備受重視，電力電子技術(shù)已經(jīng)開始受到人們的關(guān)注。
1.2　逆變器時代
由于能源危機，整流器時代逐漸不再適合20世紀(jì)70年代的發(fā)展現(xiàn)狀，此時變頻調(diào)速技術(shù)開始進(jìn)入人們的視線，人們利用此技術(shù)來進(jìn)一步緩解當(dāng)年的能源危機。80年代以后，變頻調(diào)速裝置開始普及，各種電力電子器件成為當(dāng)時非常普遍的器件，如大功率逆變用的晶閘管、巨型功率晶體管等。此時的電力電子技術(shù)還并沒有達(dá)到先進(jìn)的狀態(tài)，可以實現(xiàn)整流和逆變。
1.3　變頻器時代
80年代以后，大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路技術(shù)閃亮登場，這些技術(shù)與高壓大電流技術(shù)經(jīng)過有效的融合后，就誕生了各種全控型功率器件，從功率M0SFET到絕緣門極雙極晶體管的相繼問世，顛覆了傳統(tǒng)電力電子技術(shù)的領(lǐng)域，為現(xiàn)代電力電子技術(shù)的發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)，實現(xiàn)并推動了高頻化的發(fā)展。
2.現(xiàn)代電力電子的應(yīng)用領(lǐng)域
2.1計算機高效率綠色電源
計算機技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了電源技術(shù)的發(fā)展，也促使這個時代轉(zhuǎn)變?yōu)樾畔⒒瘯r代。計算機完成電源換代以后，對于開關(guān)電源又有了新的要求。綠色電腦和綠色開關(guān)是針對保護(hù)環(huán)境而提出的，綠色電源與綠色電腦搭配，成為一種高效節(jié)能、對環(huán)境無污染的綠色產(chǎn)品。綠色電源可以有效減少電能損耗，提高工作效率。
2.2　通信用高頻開關(guān)電源
目前，高頻小型化的開關(guān)電源技術(shù)正在不斷的發(fā)展，高頻開關(guān)電源廣泛地應(yīng)用在通訊領(lǐng)域中，其代替了相控式穩(wěn)壓電源，通過開關(guān)的控制和高頻化工作，體現(xiàn)了高頻小型化開關(guān)電源的優(yōu)勢。由于通訊設(shè)備的電源電壓不同，通常采取高頻高密度的隔離電源模塊經(jīng)母線電壓轉(zhuǎn)化成直流電壓，這種方式操作方便、靈活，還可以減少能源的損耗。
2.3　直流-直流（DC/DC）變換器
直流-直流（DC/DC）變換器主要應(yīng)用于無軌電車、地鐵列車、電動車的無級變速和控制，其工作原理就是將直流電壓從固定變?yōu)榭梢宰儞Q的電壓，起到節(jié)省電能的作用。直流斬波器具備調(diào)壓和抑制噪聲的作用，而且同樣能起到節(jié)省電能的效果。
2.4　不間斷電源（UPS）
不間斷電源（UPS）是計算機和通信系統(tǒng)中的一種重要的電源，這種可靠性極強、性能極高的電源普遍采用了脈寬調(diào)制技術(shù)和功率M0SFET、IGBT等現(xiàn)代電力電子器件，大大減少了電源的噪聲，并提高了其可靠性和安全性。不間斷電源的容量最大可以達(dá)到600kVA，并通過微處理器軟硬件技術(shù)的管理，實現(xiàn)UPS智能化管理和維護(hù)。UPS也正在朝小型和超小型發(fā)展，功能更加強大。
2.5　變頻器電源
這種電源主要應(yīng)用于交流電機的變頻調(diào)速，并具備超強的節(jié)能效果。變頻器電源已經(jīng)受到國際的關(guān)注，如日本將變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用到空調(diào)中，這種空調(diào)不僅舒適，而且還充分節(jié)能。
2.6　高頻逆變式整流焊機電源
這種電源有著非常廣闊的應(yīng)用前景，焊機電源通常處于極其惡劣的環(huán)境中開展工作，因此對于高頻逆變式整流焊機電源的工作是否能夠可靠也是人們最為關(guān)心的問題。利用微處理器來處理信息，這樣就可以提前知曉系統(tǒng)工作狀態(tài)，根據(jù)狀態(tài)及時調(diào)整，提高了高頻逆變式整流焊機電源的可靠性和安全性。
除此之外，還有大功率開關(guān)型高壓直流電源、電力有源濾波器、分布式開關(guān)電源供電系統(tǒng)等相關(guān)電源，這些電源不斷推動著現(xiàn)代電力電子技術(shù)的發(fā)展，在不同的領(lǐng)域中具備廣泛的應(yīng)用前景。
3.高頻開關(guān)電源的發(fā)展趨勢
高頻開關(guān)電源與傳統(tǒng)電源相比，更加精致，還可以提高電源的利用率。
3.1　高頻化
高頻可以用于減少電氣設(shè)備的體積和重量，調(diào)快頻率進(jìn)行工作對于用電設(shè)備而言均可以利用這一原理進(jìn)行自身的改造，從而達(dá)到節(jié)省材料和節(jié)省電能的目的。對電鍍、電解、電加工等各種直流電源也可以改造成類似這樣的電源，會受到良好的效果。
3.2　模塊化
模塊化分為功率器件和電源單元的模塊化。一些智能化的功率模塊應(yīng)運而生，節(jié)省了許多制作材料。模塊化可以進(jìn)一步提高系統(tǒng)的可靠性，利用多個模塊并聯(lián)工作，可以有效分擔(dān)電流，提高器件容量。這樣即使模塊發(fā)生故障，也不會影響整個系統(tǒng)的正常運行，保持了系統(tǒng)的可靠性。
3.3　數(shù)字化
隨著現(xiàn)代電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)字化成為這個時代的標(biāo)志之一。在計算機的處理過程中，數(shù)字信號處理技術(shù)主要可以增強抗干擾性、避免信號失真等功效。
3.4　綠色化
綠色化主要體現(xiàn)在節(jié)電和節(jié)能上。環(huán)境污染日益嚴(yán)重，尤其是各大發(fā)電站對環(huán)境的影響危害極大，綠色化電源系統(tǒng)可以減少發(fā)電對環(huán)境造成的影響。而一些節(jié)電設(shè)備卻很容易污染電網(wǎng)，使電網(wǎng)不能正常運行。
4.結(jié)束語
綜上所述，現(xiàn)代電力電子技術(shù)是開關(guān)電源技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)，而現(xiàn)代電源技術(shù)更需要與時俱進(jìn)，按照技術(shù)的發(fā)展和社會的需要不斷更新?lián)Q代，并應(yīng)用到更多的領(lǐng)域當(dāng)中。
隨著開關(guān)電源技術(shù)的不斷更新，這一技術(shù)已經(jīng)充分體現(xiàn)了高效率和高性能，其高頻化、模塊化、數(shù)字化、綠色化等特征，是對現(xiàn)代電力電子技術(shù)最好的證明。在國內(nèi)通信行業(yè)中，開關(guān)電源技術(shù)吸引了大批人士的目光，并對其進(jìn)行深入開發(fā)和研究，開關(guān)電源技術(shù)存在著巨大的市場潛力和需求，因此只有不斷的發(fā)展和研究，才能摸索出更多、更先進(jìn)的技術(shù)。