電力電子技術(shù)在開關(guān)電源中的應(yīng)用

1、    電力電子技術(shù)在開關(guān)電源中的應(yīng)用    吳迪【摘 要】現(xiàn)如今，各領(lǐng)域不斷的發(fā)展，電源技術(shù)被人們廣泛的應(yīng)用，正是憑借該項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展，人們的日常生活與生產(chǎn)發(fā)生了重大變化。開關(guān)電源憑借自身突出的技術(shù)優(yōu)勢，在電子設(shè)備、通信設(shè)備以及檢測設(shè)備等領(lǐng)域有著極高的應(yīng)用價值，并在進(jìn)行不斷完善與發(fā)展。毋庸置疑，開關(guān)電源技術(shù)的普及與電子電力技術(shù)的發(fā)展有著十分密切的聯(lián)系，人們在承認(rèn)其應(yīng)用價值的同時要充分認(rèn)識到開關(guān)電源在應(yīng)用實(shí)踐中存在的一些缺陷?；诖耍藗冇斜匾獓@電力電子技術(shù)與電源技術(shù)的融合與發(fā)展進(jìn)行探討、研究，分析開關(guān)電源存在的問題并提出有效策略，將電力電子技術(shù)融入其中

2、，提高開關(guān)電源的技術(shù)水平，克服技術(shù)難題，以此推動電力電子技術(shù)及開關(guān)電源技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展?！娟P(guān)鍵詞】電力電子技術(shù)；開關(guān)電源；應(yīng)用引言我國電力電子技術(shù)中廣泛引進(jìn)信息電子技術(shù)以及半導(dǎo)體技術(shù)，這使得電力電子技術(shù)朝著高頻方向發(fā)展。電力電子技術(shù)主要包括變流電路、電子器件、控制電路。開關(guān)電源主要借助電力電子技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對半導(dǎo)體器件開通和關(guān)斷的控制，保證電壓輸出穩(wěn)定。開關(guān)電源相較傳統(tǒng)的線性穩(wěn)壓電源占地較小且應(yīng)用效率高，因此廣泛應(yīng)用于各類電子產(chǎn)品中。但與此同時，開關(guān)電源在實(shí)際應(yīng)用過程中受到電磁干擾的影響，而且電路分布復(fù)雜，受到射頻干擾程度較大。開關(guān)電源中的整機(jī)電路由控制電路以及主電路進(jìn)行控制，其中，整機(jī)電路主電路

3、復(fù)雜電網(wǎng)能量的轉(zhuǎn)換和傳遞，包括輸出整流濾波、輸入整流濾波以及功率轉(zhuǎn)換。1現(xiàn)代電源技術(shù)在電力電子技術(shù)不斷發(fā)展的背景下，開關(guān)電源技術(shù)逐漸趨于成熟，其發(fā)展方向主要體現(xiàn)在以下幾個方面。第一，技術(shù)模塊化、智能化。模塊化電源技術(shù)一方面指功率器件，另一方面指電源單元。在新型技術(shù)的支持下，電源對不同模塊進(jìn)行集成化處理，如此開關(guān)電源占用空間就會變小，器件更加穩(wěn)定，系統(tǒng)的可靠性得到提升。輸出穩(wěn)壓電路模塊化發(fā)展提高了電源使用的靈活性與便捷性。第二，數(shù)字化與多元化是開關(guān)電源技術(shù)的發(fā)展趨勢。正如上文所述，電子技術(shù)具有很強(qiáng)的綜合性，涉及了諸多學(xué)科領(lǐng)域，其中電源技術(shù)主要包括功率轉(zhuǎn)換、數(shù)字化控制、高頻變換等技術(shù)內(nèi)容。為進(jìn)一步

4、提高技術(shù)創(chuàng)新性，電源技術(shù)的發(fā)展必然要充分結(jié)合行業(yè)發(fā)展動態(tài)，不斷更新自身知識技能，從而實(shí)現(xiàn)多元化與數(shù)字化發(fā)展。2電力電子技術(shù)2.1電力電子技術(shù)在高頻開關(guān)電源中的應(yīng)用電力電子技術(shù)在高頻開關(guān)電源中的應(yīng)用十分廣泛。高頻開關(guān)電源支持大功率晶體管運(yùn)行，并能夠有效提升整流器功率容量。隨著人們對于集成電路所展開的深入研發(fā)，促進(jìn)了高頻開關(guān)電源在電氣工程領(lǐng)域的應(yīng)用，也使得開關(guān)電源朝著模塊化、微小化和高效化的方向發(fā)展。計算機(jī)技術(shù)以及通信技術(shù)的應(yīng)用，使得高頻開關(guān)電源設(shè)備更具穩(wěn)定性。借助ups經(jīng)過整流器能夠?qū)崿F(xiàn)電流的直流輸出，將交流電轉(zhuǎn)換為兩部分。開關(guān)電源中的一部分電流傳送至轉(zhuǎn)換開關(guān)、逆變器等元器，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的正常工作，

5、另一部分則流入電池，為電池進(jìn)行充電。不間斷電源借助大功率igbt，能夠有效降低噪聲強(qiáng)度，并在一定程度上保提高了高頻開關(guān)電源的系統(tǒng)穩(wěn)定性。高頻變頻器主要應(yīng)用于開關(guān)電源的電氣傳動系統(tǒng)中，能夠?qū)崿F(xiàn)對電機(jī)變頻速度的調(diào)控。高頻變頻器電源經(jīng)過高頻變換器、大功率晶體管，實(shí)現(xiàn)電壓轉(zhuǎn)換，改變電壓的頻率、功率，具有節(jié)能減排的作用。借助現(xiàn)代高新技術(shù)，能夠?qū)㈤_關(guān)電源中強(qiáng)電和弱電進(jìn)行結(jié)合，能夠有效降低開關(guān)電源研發(fā)的成本，具有節(jié)能減排、經(jīng)濟(jì)高效的應(yīng)用優(yōu)勢。2.2技術(shù)優(yōu)勢采用電力電子技術(shù)中的軟開關(guān)技術(shù)能夠有效降低開關(guān)電源的故障發(fā)生率。借助igbt功率器件對開關(guān)電源中pwm進(jìn)行控制，從而解決大功率電源逆變主電路結(jié)構(gòu)的能源消耗

6、問題，降低開關(guān)電源的能耗。應(yīng)用諧振原理解決傳統(tǒng)開關(guān)電源的浪涌電流問題，并有助于減緩電壓尖峰，降低系統(tǒng)故障發(fā)生概率。諧振電路在進(jìn)行開啟和關(guān)閉時能夠?qū)Ω哳l變壓器中的電容、電感進(jìn)行吸收，降低開關(guān)電源的能耗，同時能夠?yàn)榫w管等元件進(jìn)行減壓。相比于傳統(tǒng)電路開關(guān)啟動造成的巨大能耗損失，采用電力電子技術(shù)能夠有效保證開關(guān)電源運(yùn)行的穩(wěn)定性，提高開關(guān)電源的利用率。此外，電力電子技術(shù)中的同步整流技術(shù)能夠有效提高開關(guān)電源的運(yùn)行效率。同步整流技術(shù)將整流開關(guān)二極管部位的金屬絕緣體的二分之一進(jìn)行反接，使同步電流通過零電壓/電流開關(guān)，實(shí)現(xiàn)對同步整流的初始脈沖信號驅(qū)動，以這種方式實(shí)現(xiàn)零電壓開關(guān)。通常情況下，同步整流技術(shù)適用于一

7、些電壓較低、電流較大的開關(guān)電源中。電力電子技術(shù)中的控制技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對多路電流/電壓的控制。在控制技術(shù)實(shí)施過程中，主電路的設(shè)計需符合開關(guān)變換器結(jié)構(gòu)要求，并具備離散非線性的特點(diǎn)。控制技術(shù)具有其動態(tài)性，能夠利用時間周期的變化對開關(guān)電源進(jìn)行控制。在開關(guān)電源控制技術(shù)中應(yīng)用到的算法包括：基因算法、模糊算法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制算法等等。這些算法的應(yīng)用可以保證計算機(jī)的運(yùn)行速度有所提升，并且使開關(guān)電源運(yùn)行更加智能，實(shí)現(xiàn)開關(guān)電源的高效化、數(shù)字化、模塊化。2.3現(xiàn)代電力電子技術(shù)的發(fā)展趨勢在知識經(jīng)濟(jì)時代背景下，技術(shù)創(chuàng)新成為社會各領(lǐng)域的焦點(diǎn)話題，政府與企業(yè)的創(chuàng)新意識不斷強(qiáng)化。作為一項(xiàng)新興技術(shù)，電力電子技術(shù)集多門學(xué)科于一體，在

8、工業(yè)領(lǐng)域中具有重大應(yīng)用價值。基于此，未來建設(shè)電力電子技術(shù)的創(chuàng)新機(jī)制具有重要意義，是優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、推動產(chǎn)業(yè)發(fā)展的有效途徑。20世紀(jì)90年代，電力電子器件的發(fā)展趨于高頻化、標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化以及智能化。根據(jù)電力電子技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀可知，高頻化與智能化已經(jīng)成為電力電子技術(shù)的主流趨勢，在此背景下，機(jī)電設(shè)備的響應(yīng)速度與工作效率必然得到全面提升。3電力電子技術(shù)的發(fā)展歷程第一，整流器時代。在大功率背景下，工業(yè)用電主要源自于工頻為50hz的交流發(fā)電機(jī)，但其中有一部分電能屬于直流形式，所占比重約為1/5，最典型的領(lǐng)域?yàn)殡娊狻恳约爸绷鱾鲃拥?。在這一階段，大功率硅整流管與晶閘管的應(yīng)用逐漸普及。第二，逆變器時代。這一階段

9、為20世紀(jì)70年代，在微機(jī)得到普及的背景下，電力電子裝置的智能化水平有所提升。在電力電子電路不斷完善的背景下，工業(yè)領(lǐng)域開始涌現(xiàn)由晶閘管組成的不同種類的電力電子裝置。這一階段，電力電子器件主要為大功率逆變用的晶閘管、門極可關(guān)斷晶閘管以及巨型功率晶體管。逆變器時代，整流與逆變問題已得到解決，電力電子技術(shù)應(yīng)用實(shí)踐中，主要問題在于工頻難以提升，大部分依然處于中低頻水平。第三，變頻器時代。20世紀(jì)80年代，大規(guī)模與超大規(guī)模集成電路技術(shù)研究取得了重大突破，這對電力電子技術(shù)的發(fā)展有著里程碑意義?；诩呻娐芳夹g(shù)的發(fā)展，憑借精細(xì)加工技術(shù)和高壓大電流技術(shù)，全控型功率器件得以形成。在新型器件不斷發(fā)展的背景下，交流電機(jī)的性能得到優(yōu)化；同時，高頻化成為電力電子技術(shù)的主要發(fā)展方向。在此背景下，電力設(shè)備的節(jié)能性得到極大提升，并且趨向于小型輕量化發(fā)展。就技術(shù)層面而言，機(jī)電一體化與智能化對電力電子技術(shù)的發(fā)展發(fā)揮了重要作用。結(jié)語總而言之，電力電子技術(shù)在開關(guān)電源中具有很高的應(yīng)用價值。未來電源技術(shù)的發(fā)展進(jìn)程中，人們應(yīng)致力于研究電力電子技術(shù)與電源技術(shù)的融合問題，提高開關(guān)電源的技術(shù)水平，促使其在實(shí)踐中充分發(fā)揮應(yīng)有的