吳重重

摘 要：現(xiàn)如今全世界的能源消耗逐年遞增，而電力能源在所有能源中所占的比例大約是40%，而在電力能源之中，經(jīng)過電力電子設(shè)備轉(zhuǎn)換的電力能源也占有40%，根據(jù)現(xiàn)代電力能源的增長(zhǎng)速度，電力電子設(shè)備的電子能源轉(zhuǎn)換預(yù)計(jì)達(dá)到80%，所以在二十一世紀(jì)中電力電子技術(shù)所發(fā)揮的作用將越來越大。本文主要在電力電子技術(shù)的發(fā)展基礎(chǔ)上，將其應(yīng)用到開關(guān)電源內(nèi)，分析其原理和發(fā)展的趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：電力電子；開關(guān)能力；運(yùn)用

電力電子技術(shù)主要是控制和轉(zhuǎn)換電能的學(xué)科，通過電力電子器件的利用來展開相關(guān)的電力電子技術(shù)運(yùn)用。電力電子技術(shù)主要包括有三個(gè)部分：第一部分是電力電子器件，第二部分是變流電路，第三部分是控制電路，而電力電子技術(shù)也是電力、電子和控制三大電氣工程技術(shù)領(lǐng)域的交叉，作為融合三大技術(shù)領(lǐng)域的學(xué)科，隨著社會(huì)的進(jìn)步和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電子電力技術(shù)與現(xiàn)代控制理論之間的聯(lián)系更加緊密，與材料科學(xué)和電機(jī)工程以及微電子技術(shù)等領(lǐng)域聯(lián)系密切，因此作為一門綜合性的技術(shù)學(xué)科，能夠發(fā)揮多門學(xué)科共同的作用。

1 電力電子技術(shù)的廣泛應(yīng)用

電力電子技術(shù)作為一門學(xué)科，具有高技術(shù)性，并且在社會(huì)中的應(yīng)用較為廣泛，能夠有效地減少社會(huì)環(huán)境污染，起到節(jié)能和改善工作條件的作用，在傳統(tǒng)工業(yè)中的運(yùn)用十分普遍，例如電力產(chǎn)業(yè)、機(jī)械產(chǎn)業(yè)和化工產(chǎn)業(yè)等。隨著社會(huì)的進(jìn)步，電力電子技術(shù)在高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)中的運(yùn)用也十分廣泛。以下主要探討了電力電子技術(shù)的運(yùn)用。

1.1 高壓直流輸電

直流輸電的技術(shù)性較強(qiáng)，具有許多的優(yōu)勢(shì)：

①有效實(shí)現(xiàn)非同期電網(wǎng)互聯(lián)，不會(huì)出現(xiàn)系統(tǒng)穩(wěn)定問題；②有效限制了短路電流；③不存在電容充電電流；④線路的功率損耗較?。虎莞邏褐绷鬏旊娸斔拖嗤墓β实臅r(shí)候，線路造價(jià)比較低；⑥擁有較快的調(diào)節(jié)速度；運(yùn)行可靠；⑦在海下輸電中比較合適。

隨著不斷提高大功率電子器件的開斷能力，不斷出現(xiàn)新的大功率電力電子器件，并且投入到市場(chǎng)當(dāng)中使用，逐漸地改善高壓直流輸電設(shè)備的性能，簡(jiǎn)化設(shè)備器件的結(jié)構(gòu)，有效的減少換流站的面積，還能夠降低工程造價(jià)。例如可關(guān)斷的和MOS控制的晶閘管，以及絕緣門極、雙極性三極管等。

1.2 柔性交流輸電系統(tǒng)

隨著柔性交流輸電技術(shù)的不斷快速發(fā)展，電力電子技術(shù)和控制理論以及通訊技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)成為一種趨勢(shì)，為FACIS的發(fā)展創(chuàng)造了條件，因此我們可以利用IGBT等可關(guān)斷器件組成的FACTS原件，對(duì)系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行快速、平滑的調(diào)節(jié)，改變系統(tǒng)的潮流分布。

1.3 電力諧波治理

在電力系統(tǒng)諧波當(dāng)中，最理想的治理方式是有源濾波，主要是利用可控的功率半導(dǎo)體器件在電網(wǎng)中注入原有諧波電流幅值相等的電流，或是相位相反的電流，使得電源總諧波的電流為0，有利于實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)補(bǔ)償諧波電流。而隨著電能質(zhì)量治理工作的不斷深入，有源濾波器主要以瞬時(shí)無功功率理論作為基礎(chǔ)，展開諧波治理的市場(chǎng)將會(huì)擴(kuò)大。

1.4 不間斷電源

不間斷電源可以簡(jiǎn)稱為UPS，主要是保證電力自動(dòng)化系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行，能夠在計(jì)算機(jī)和通信系統(tǒng)之中，提供不中斷場(chǎng)合的高可靠和高性能的電源。現(xiàn)代的不間斷電源主要是采用脈寬調(diào)制技術(shù)和功率MOSFET和IGBT等現(xiàn)代電力電子器件，能夠有效降低電源噪聲，從而提高效率和可靠性。

2 電力電源技術(shù)在開關(guān)電源中的運(yùn)用

開關(guān)電源主要是為了維持穩(wěn)定輸出電壓，通過現(xiàn)代電力電子技術(shù)，控制公路半導(dǎo)體器件的開通和關(guān)斷時(shí)間比率。開關(guān)電源與線性穩(wěn)壓電壓相比，開關(guān)電源具有一定的優(yōu)勢(shì)，主要有體積小和效率高以及重量輕等優(yōu)點(diǎn)，因此在電子設(shè)備中得到了廣泛的運(yùn)用。二十世紀(jì)末期開關(guān)電源在電子和電氣設(shè)備領(lǐng)域中的運(yùn)用逐漸增加，在通信、電子檢測(cè)設(shè)備和控制設(shè)備電源等領(lǐng)域展開廣泛的運(yùn)用，有利于開關(guān)電源技術(shù)的快速發(fā)展，但是開關(guān)電源也有一些缺點(diǎn)，主要有開關(guān)電源的電路比較復(fù)雜，容易受到射頻和電磁干擾。但是隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，開關(guān)電源的缺點(diǎn)正在不斷被克服。在開關(guān)電源中征集電路可以分為主電路和控制電路兩種，而在主電路中，包含三個(gè)環(huán)節(jié)：首先是輸入整流濾波；其次是功率轉(zhuǎn)換；最后是輸出整流濾波。主電路主要有將電網(wǎng)能力傳遞給負(fù)載的功能。而結(jié)構(gòu)框圖除了主電路外為控制電路，主要是為了保護(hù)電路正常的工作。

2.1 開關(guān)電源的分類

①可以根據(jù)輸入和輸出的類型，將開關(guān)電源分為DC/DC和AC/DC變換器兩種。②可以通過驅(qū)動(dòng)方式的不同將開關(guān)電源分為自勵(lì)式和他勵(lì)式兩種。③可以根據(jù)控制方式的不同，將開關(guān)電源劃分為三種：一是脈沖寬度調(diào)制式（PWM）；二是脈沖頻率調(diào)制式（PFM）；三是脈沖寬度調(diào)制式和脈沖頻率調(diào)制式混合。④依據(jù)電路組成可以將開關(guān)電源分為諧振型和非諧振型。

除了以上四種分類，還可以將開關(guān)電源分為單端正激式和單端反激式；推免式和降壓式、升壓式或者升降壓式等。

2.2 開關(guān)電源的發(fā)展趨勢(shì)

開關(guān)電源逐漸朝著高頻、高可靠、低耗和低噪聲等方向發(fā)展，不斷地提高自身的抗干擾性和模塊化性。就現(xiàn)如今市場(chǎng)中的開關(guān)電源，主要是利用雙極性晶體管制作而成的，需要進(jìn)一步的提高其頻率，并且也要提高開關(guān)頻率，通過高速開關(guān)元器件的運(yùn)用達(dá)成。為了有效保證開關(guān)電源的效率，需要不斷減少開關(guān)的損耗。在提高開關(guān)速度之后，電源電路中的電感和電容以及二極管中的儲(chǔ)存電荷會(huì)受到影響，從而產(chǎn)生浪涌或是噪聲。因此為了有效地控制浪涌，需要對(duì)不同的情況進(jìn)行分析，利用R-C或是L-C的緩沖器和非晶態(tài)等磁芯制成的磁緩沖器以及諧振式。諧振式開關(guān)在進(jìn)行浪涌控制的時(shí)候，能夠有利于降低損耗。

為了追求開關(guān)電源的高頻化，可能會(huì)導(dǎo)致噪聲的增加，因此需要采用諧振轉(zhuǎn)換電路技術(shù)，在實(shí)現(xiàn)高頻化的同時(shí)降低噪音，但是還存在實(shí)用化方面的問題，因此需要展開不斷的研究。

3 結(jié)語

本文主要分析了電力電子技術(shù)在開關(guān)電源中的運(yùn)用，電力電子技術(shù)在能源、環(huán)保和生命科學(xué)以及材料方面都有效的運(yùn)用，在每一個(gè)領(lǐng)域當(dāng)中都發(fā)揮了極其重要的作用。電力電子技術(shù)作為重要的科技支撐，在經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域中都得到了廣泛的運(yùn)用，擁有十分美好的發(fā)展前景。

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