电源以及电力电子技术发展趋势
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电力电子技术是发展电源高技术的基础,它拓宽了微电子技术、信息技术与传感器技术的应用领域,推动了新技术与高精技术的发展。随着科学技术的发展,特别是伴随着互联网时代和“工业4.0”时代的不断深入发展,电源将朝着智能化、数字化、高频化、大功率化、纯净化、集成化和模块化的方向发展。
1)智能化
智能化表现在两个方面:一是器件向智能化方向发展,即在器件中集成控制功能、接口功能和保护功能;二是电源变换装置向智能化方向发展,即在电源变换装置中使用高档微处理器对整个系统进行控制,使整机性能指标得到大幅度提高。
2)数字化
由于目前的电源大多采用模拟控制,在环境温度影响下容易产生漂移。随着微处理器和DSP运算速率的快速提高,控制技术在向数字化方向发展,可以提高电源变换装置的精度、性能和效率,同时也可以使电源具备遥控和编程功能。
3)高频化
高频化是电源小型化的重要途径。目前,在高功率密度的开关电源中,工作频率已达到3MHz,体积仅有分立元件装置的几十分之一。在高频化的同时,采用软开关技术来降低开关损耗,可使电源变换装置具有很高的效率和可靠性。
4)大功率化
由于电源变换技术已渗透到许多应用领域,特别是在大功率场合,如大型电机的启动和调速、超导磁浮铁道系统等,需要大容量的电源变换装置,相应的新型器件也在向高电压、大电流、高可靠、易驱动的方向发展。
5)纯净化
纯净化是指电源变换装置具备好的电磁兼容性,既要避免产生干扰,也要能够有效防止外界干扰。国际电工委员会制定的IEC555-2标准也对电器设备产生的干扰提出了严格的要求,由此推动了功率因数矫正技术及净化电源的快速发展。因此,电源产品应在设计时就要采用滤波、屏蔽、接地、合理布线等措施来使设备具有良好的电磁兼容性。
6)集成化
电力电子集成技术是解决电力电子技术发展瓶颈,并进一步拓展电力电子变换电源应用领域的技术。通过集成,可以将现有电力电子装置设计过程中所遇到的元器件、电路、控制、电磁、材料等方面的技术难点问题和主要设计工作解决在集成模块内部,使应用系统的设计简化,成本更低,转换效率更高。
7)模块化
电源的一个重要发展方向是结构模块化,电源技术也相应转为对模块化结构的研究。模块化电源具有以下特点:①工作频率高;②功率密度大;③设计更合理,使产品具有优良的性能、高质量和高可靠度;④可以采用多模块并联冗余运行,具有自我诊断、自我保护功能,并可与计算机通信,实现集中监控。由于今后的电源变换装置结构的模块化,使得电源变换装置易于实现超轻、超薄、高效、高可靠的目标,选用所需的模块进行积木式组合就能方便的达到所需的电源要求。
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