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2021年3月20日

電力電子技術,正在朝更高端技術,綠色化性能方向發展

電力電子技術,正在朝更高端技術,綠色化性能方向發展
　

現代電力電子技術經過不斷的發展以后，已經實現了多種功能，如節能、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、綠色化的性能方向發展。電源技術則是充分利用用電力電子半導體器件，綜合自動控制、計算機（微處理器）技術和電磁技術的多學科邊緣交又技術。電源技術是電力電子技術內容的具體延伸，在電源中起到了關鍵作用，為電源的質量、效率和可靠性提供了良好的保障。
正在朝更高端技術、綠色化性能方向發展的電力電子及電源技術

1.電力電子技術的發展
電力電子技術起始于上個世紀50年代末，80年代末則逐步向現代電力電子技術發展。電力電子的發展是從低頻技術處理到高頻技術處理問題的逐步轉變，實現了從傳統電力電子學到現代電力電子學的過渡。無論是最初的硅整流器件，還是如今的大功率半導體復合器件，都充分表明了現代電力電子技術正在以蓬勃向上的姿態發展。
1.1　整流器時代
20世紀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域。大功率硅整流器把工頻電流轉為直流電，這三大領域就是通過直流電進行消費的。大功率硅整流管和晶閘管在當時非常流行，備受重視，電力電子技術已經開始受到人們的關注。
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70年代的發展現狀，此時變頻調速技術開始進入人們的視線，人們利用此技術來進一步緩解當年的能源危機。80年代以后，變頻調速裝置開始普及，各種電力電子器件成為當時非常普遍的器件，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還并沒有達到先進的狀態，可以實現整流和逆變。
1.3　變頻器時代
80年代以后，大規模和超大規模集成電路技術閃亮登場，這些技術與高壓大電流技術經過有效的融合后，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，顛覆了傳統電力電子技術的領域，為現代電力電子技術的發展奠定了良好的基礎，實現并推動了高頻化的發展。
2.現代電力電子的應用領域
2.1計算機高效率綠色電源
計算機技術的發展促進了電源技術的發展，也促使這個時代轉變為信息化時代。計算機完成電源換代以后，對于開關電源又有了新的要求。綠色電腦和綠色開關是針對保護環境而提出的，綠色電源與綠色電腦搭配，成為一種高效節能、對環境無污染的綠色產品。綠色電源可以有效減少電能損耗，提高工作效率。
2.2　通信用高頻開關電源
目前，高頻小型化的開關電源技術正在不斷的發展，高頻開關電源廣泛地應用在通訊領域中，其代替了相控式穩壓電源，通過開關的控制和高頻化工作，體現了高頻小型化開關電源的優勢。由于通訊設備的電源電壓不同，通常采取高頻高密度的隔離電源模塊經母線電壓轉化成直流電壓，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為可以變換的電壓，起到節省電能的作用。直流斬波器具備調壓和抑制噪聲的作用，而且同樣能起到節省電能的效果。
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制技術和功率M0SFET、IGBT等現代電力電子器件，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到600kVA，并通過微處理器軟硬件技術的管理，實現UPS智能化管理和維護。UPS也正在朝小型和超小型發展，功能更加強大。
2.5　變頻器電源
這種電源主要應用于交流電機的變頻調速，并具備超強的節能效果。變頻器電源已經受到國際的關注，如日本將變頻調速技術應用到空調中，這種空調不僅舒適，而且還充分節能。
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用前景，焊機電源通常處于極其惡劣的環境中開展工作，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工作狀態，根據狀態及時調整，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，還有大功率開關型高壓直流電源、電力有源濾波器、分布式開關電源供電系統等相關電源，這些電源不斷推動著現代電力電子技術的發展，在不同的領域中具備廣泛的應用前景。
3.高頻開關電源的發展趨勢
高頻開關電源與傳統電源相比，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備的體積和重量，調快頻率進行工作對于用電設備而言均可以利用這一原理進行自身的改造，從而達到節省材料和節省電能的目的。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運而生，節省了許多制作材料。模塊化可以進一步提高系統的可靠性，利用多個模塊并聯工作，可以有效分擔電流，提高器件容量。這樣即使模塊發生故障，也不會影響整個系統的正常運行，保持了系統的可靠性。
3.3　數字化
隨著現代電力電子技術的不斷發展，數字化成為這個時代的標志之一。在計算機的處理過程中，數字信號處理技術主要可以增強抗干擾性、避免信號失真等功效。
3.4　綠色化
綠色化主要體現在節電和節能上。環境污染日益嚴重，尤其是各大發電站對環境的影響危害極大，綠色化電源系統可以減少發電對環境造成的影響。而一些節電設備卻很容易污染電網，使電網不能正常運行。
4.結束語
綜上所述，現代電力電子技術是開關電源技術發展的基礎，而現代電源技術更需要與時俱進，按照技術的發展和社會的需要不斷更新換代，并應用到更多的領域當中。
隨著開關電源技術的不斷更新，這一技術已經充分體現了高效率和高性能，其高頻化、模塊化、數字化、綠色化等特征，是對現代電力電子技術最好的證明。在國內通信行業中，開關電源技術吸引了大批人士的目光，并對其進行深入開發和研究，開關電源技術存在著巨大的市場潛力和需求，因此只有不斷的發展和研究，才能摸索出更多、更先進的技術。

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電力電子技術,正在朝更高端技術,綠色化性能方向發展