電力電子技術在開關電源中的應用

文/孫德水

電力電子技術主要是控制和轉換電能，電力電子技術的使用被用于開發相關的電力電子器件。電力電子技術包含三個主要部分:第1 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。以及電力電子技術主要是由電力，電子和控制3 個電氣工程技術的交叉而實現的。隨著社會發展和科學技術的發展，作為集成三個主要技術領域學科，電力電子技術與現代控制理論之間的連接更加緊密，與材料科學、電氣工程學和微電子技術密切相關。作為總括性的技術規律，那個可以在多個領域發揮共同的作用。

1 電力電子技術的發展歷程

1.1 整流器時代

在大功率的狀況下，其工業的用電是有功率頻率為50Hz 的交流發電機所提供，其中一些是DC 形式，并且大約是1/5。最典型的領域是電解、牽引和dc 傳動。該階段，高輸出硅整流器和晶閘管的應用日益普及。

1.2 變頻器時代

在此階段，在20 世紀70年代，電力電子設備的智能水平在微計算機具有高人氣的背景下。在電力電子電路連續改進的背景下，工業領域出現了由晶閘管組成的不同類型電力電子器件。在此階段，電力電子裝置主要用于大功率變頻器、晶閘管。在變頻器時代，整流變頻器的問題正在被解決。在電力電子技術的實現中，主要問題在于功率頻率難以改善，其大部分仍處于低頻和中頻水平。

1.3 變頻器時代

1980年代，大規模、超大規模集成電路技術研究中進行了主要的突破。通過集成電路技術的發展，通過微加工技術和高電壓電流技術形成完全控制功率元件。在新設備連續開發的環境下，優化了交流電動機的性能，高頻部成為電力電子技術的主要開發方向。在這樣的環境下，電力設備的能量效率大幅改善，傾向于小型輕量化。在技術層面上，機電工程和智能化技術在發展中起了重要作用。

2 電力電子技術在開關電源中的應用

2.1 高頻開關電源

在高頻開關電源中，電力電子技術不廣泛的使用在其中，其中，高輸出晶體管的操作可以依賴已高頻開關電源，同時還能夠對高整流器的功率容量進行很好的提高。通過對集成電路進行徹底的研究開發，在電氣工程學領域開發出高頻率開關電源、模塊化、小型化以及高效開關電源。通過應用計算機技術和通信技術，高頻開關電源設備將更加穩定。通過整流器將交流電轉換為兩個部分，由UPS 實現直流電輸出。開關電源的一部分電流被傳送到開關、變頻器等，實現裝置的通常動作，其他部件流入電池來充電電池。采用高功率IGBT 可以有效地降低無功率電源裝置的噪聲強度，并且可以某種程度上改進高頻開關電源的系統穩定性。

高頻變頻器主要用于開關電源的電驅動系統，并且能夠實現馬達的頻率轉換速度的調整。高頻變頻器電源具有通過高頻變頻器和高輸出晶體管進行電壓轉換，改變電壓的頻率和功率，降低節能和發光的功能。現代的高科技的幫助下，開關電源的強力，弱力的組合是有效開關電源的研究開發費用，而且可以減少，這是節能，釋放減少和高性價比的優勢。

2.2 計算機高效率綠色電源

隨著計算機技術的飛速發展，開關電源的應用和開發已經進入電子電氣領域。從計算機技術的應用角度看，綠色功率和綠色計算機的要求很高。例如，綠色能源的使用不僅效率高，能源效率也很好。由于綠色電源的實際應用效果，可減少功率操作的消耗和改進功率操作效率，且臺式計算機和支撐裝置處于睡眠狀態，且功率消耗不超過30w。市場上出現了一種新的綠色電力管理方法，可以有效降低個人電腦和筆記本電腦的功耗。例如，NXP 引入了綠色芯片PFC 芯片、綠色芯片同步整流控制器等一系列LFEPAK 封裝。利用30v 功率MOSFET 元件的端口石綠色芯片，提高了功率芯片的智能水平，實現了端子產品的節能。通過集成在芯片上的高電壓SOI 過程和綠色芯片解，電源PFC 可以實現最大效率。二級PFC 的使用輸出正確的電壓，以便改進電壓效率。此外，使用低/零電壓開關實現最低開關損耗。綠色芯片同步整流器取代傳統二極管整流器電路以改善芯片設計水平，更加方便電源同步整流器，具有與某些功率控制芯片兼容的性能且更加穩定。從產品使用效果來看，節能性強。

2.3 高頻逆變式整流焊機電源

從開關電源開發的角度來看，效率和能源效率是主要特征。焊接機目前正在以達成高效率的能源效率標準而上市。在開發展望中，對高頻率變頻器整流電源的開發前景良好。在功率使用方面，采用了AC-DC-AC-DC。實際應用方面，通過全橋整流器將50Hz 交流轉換為dc 電流。使用PWN 高頻轉換將直流功率轉換為高頻矩形波。高頻轉位裝置可以執行耦合過程來實現DC 的DC 穩定化。在整流處理之后，將濾波轉換為穩定的直流。從實用性的觀點來看，焊接機電源存在的環境比較苛刻，關于電源的穩定性和可靠性有很高的要求。因此，有必要有效地控制微處理器，預測系統的實際操作并合理選擇微處理器來解決問題。

主要分析了開關電源中電力電子技術的應用。在能源、環境保護及生命科學及材料方面，電力電子技術的有效應用在所有領域都發揮了非常重要的作用。作為重要的科學技術支持，電力電子技術在經濟各領域廣泛使用，并具有非常有前途的發展前景。