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2021年8月28日

电力电子及电源技术,现代电力电子技术实训台

电力电子及电源技术,现代电力电子技术实训台

现代电力电子技术经过不断的发展以后，已经实现了多种功能，如节能、自动化和智能化、机电一体化等，电力电子正在朝更高端的技术、绿色化的性能方向发展。电源技术则是充分利用用电力电子半导体器件，综合自动控制、计算机（微处理器）技术和电磁技术的多学科边缘交又技术。电源技术是电力电子技术内容的具体延伸，在电源中起到了关键作用，为电源的质量、效率和可靠性提供了良好的保障。
正在朝更高端技术、绿色化性能方向发展的电力电子及电源技术

1、电力电子技术的发展
电力电子技术起始于上个世纪50年代末，80年代末则逐步向现代电力电子技术发展。电力电子的发展是从低频技术处理到高频技术处理问题的逐步转变，实现了从传统电力电子学到现代电力电子学的过渡。无论是最初的硅整流器件，还是如今的大功率半导体复合器件，都充分表明了现代电力电子技术正在以蓬勃向上的姿态发展。
1.1　整流器时代
20世纪60年代至70年代，电解、牵引、直流传动是整流器时代衍生的领域。大功率硅整流器把工频电流转为直流电，这三大领域就是通过直流电进行消费的。大功率硅整流管和晶闸管在当时非常流行，备受重视，电力电子技术已经开始受到人们的关注。
1.2　逆变器时代
由于能源危机，整流器时代逐渐不再适合20世纪70年代的发展现状，此时变频调速技术开始进入人们的视线，人们利用此技术来进一步缓解当年的能源危机。80年代以后，变频调速装置开始普及，各种电力电子器件成为当时非常普遍的器件，如大功率逆变用的晶闸管、巨型功率晶体管等。此时的电力电子技术还并没有达到先进的状态，可以实现整流和逆变。
1.3　变频器时代
80年代以后，大规模和超大规模集成电路技术闪亮登场，这些技术与高压大电流技术经过有效的融合后，就诞生了各种全控型功率器件，从功率M0SFET到绝缘门极双极晶体管的相继问世，颠覆了传统电力电子技术的领域，为现代电力电子技术的发展奠定了良好的基础，实现并推动了高频化的发展。
2、现代电力电子的应用领域
2.1　计算机高效率绿色电源
计算机技术的发展促进了电源技术的发展，也促使这个时代转变为信息化时代。计算机完成电源换代以后，对于开关电源又有了新的要求。绿色电脑和绿色开关是针对保护环境而提出的，绿色电源与绿色电脑搭配，成为一种高效节能、对环境无污染的绿色产品。绿色电源可以有效减少电能损耗，提高工作效率。
2.2　通信用高频开关电源
目前，高频小型化的开关电源技术正在不断的发展，高频开关电源广泛地应用在通讯领域中，其代替了相控式稳压电源，通过开关的控制和高频化工作，体现了高频小型化开关电源的优势。由于通讯设备的电源电压不同，通常采取高频高密度的隔离电源模块经母线电压转化成直流电压，这种方式操作方便、灵活，还可以减少能源的损耗。
2.3　直流-直流（DC/DC）变换器
直流-直流（DC/DC）变换器主要应用于无轨电车、地铁列车、电动车的无级变速和控制，其工作原理就是将直流电压从固定变为可以变换的电压，起到节省电能的作用。直流斩波器具备调压和抑制噪声的作用，而且同样能起到节省电能的效果。
2.4　不间断电源（UPS）
不间断电源（UPS）是计算机和通信系统中的一种重要的电源，这种可靠性极强、性能极高的电源普遍采用了脉宽调制技术和功率M0SFET、IGBT等现代电力电子器件，大大减少了电源的噪声，并提高了其可靠性和安全性。不间断电源的容量最大可以达到600kVA，并通过微处理器软硬件技术的管理，实现UPS智能化管理和维护。UPS也正在朝小型和超小型发展，功能更加强大。
2.5　变频器电源
这种电源主要应用于交流电机的变频调速，并具备超强的节能效果。变频器电源已经受到国际的关注，如日本将变频调速技术应用到空调中，这种空调不仅舒适，而且还充分节能。
2.6　高频逆变式整流焊机电源
这种电源有着非常广阔的应用前景，焊机电源通常处于极其恶劣的环境中开展工作，因此对于高频逆变式整流焊机电源的工作是否能够可靠也是人们最为关心的问题。利用微处理器来处理信息，这样就可以提前知晓系统工作状态，根据状态及时调整，提高了高频逆变式整流焊机电源的可靠性和安全性。
除此之外，还有大功率开关型高压直流电源、电力有源滤波器、分布式开关电源供电系统等相关电源，这些电源不断推动着现代电力电子技术的发展，在不同的领域中具备广泛的应用前景。
3、高频开关电源的发展趋势
高频开关电源与传统电源相比，更加精致，还可以提高电源的利用率。
3.1　高频化
高频可以用于减少电气设备的体积和重量，调快频率进行工作对于用电设备而言均可以利用这一原理进行自身的改造，从而达到节省材料和节省电能的目的。对电镀、电解、电加工等各种直流电源也可以改造成类似这样的电源，会受到良好的效果。
3.2　模块化
模块化分为功率器件和电源单元的模块化。一些智能化的功率模块应运而生，节省了许多制作材料。模块化可以进一步提高系统的可靠性，利用多个模块并联工作，可以有效分担电流，提高器件容量。这样即使模块发生故障，也不会影响整个系统的正常运行，保持了系统的可靠性。
3.3　数字化
随着现代电力电子技术的不断发展，数字化成为这个时代的标志之一。在计算机的处理过程中，数字信号处理技术主要可以增强抗干扰性、避免信号失真等功效。
3.4　绿色化
绿色化主要体现在节电和节能上。环境污染日益严重，尤其是各大发电站对环境的影响危害极大，绿色化电源系统可以减少发电对环境造成的影响。而一些节电设备却很容易污染电网，使电网不能正常运行。
4、结束语
综上所述，现代电力电子技术是开关电源技术发展的基础，而现代电源技术更需要与时俱进，按照技术的发展和社会的需要不断更新换代，并应用到更多的领域当中。
随着开关电源技术的不断更新，这一技术已经充分体现了高效率和高性能，其高频化、模块化、数字化、绿色化等特征，是对现代电力电子技术最好的证明。在国内通信行业中，开关电源技术吸引了大批人士的目光，并对其进行深入开发和研究，开关电源技术存在着巨大的市场潜力和需求，因此只有不断的发展和研究，才能摸索出更多、更先进的技术。