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电力电子技术在开关电源的应用

2019/10/28 阅读:

电力电子中的能源要经过电力电子设备的转换,才能为使用者提供服务。《电力电子技术》是新时期下一门特殊的教学科目,要求学生掌握一定的电子电力知识,学会利用电力电子器件对电能进行控制和转换。电力电子转换主要包括“电力电子器件、变流电路和控制电路”三个部分,每一部分都非常重要,在开关电源中起到关键的作用。

1电力电子技术的发展及其特点

电力电子技术经历了一个漫长的发展过程。最早应该追溯到第一个晶闸管(FGH)的诞生。“晶闸管”是美国一家通用电气公司的问世标志,为电力电子技术的发展开了先河,并促进了电力电子技术在许多新领域的应用。目前很多家用电源开关内部使用的都是FGH,是第一代半控型器件,不能自行关断,需要使用者根据需求进行操作。以FGH为核心的变流电路在电子能源转换过程中扮演着重要的角色,主要功能是使交流变成直流,为用户提供全面的安全服务。随着科学技术的不断进步,电力电子技术水平也呈现出不断发展的趋势。传统的FGH逐渐被“GTR、GTO”等新颖的电力转换器件所代替,从“传统电力电子技术”向“现代电力电子技术”转变。电力电子器件的研究和开发,也推动了当前电力行业的进步,使人们进入高频化和智能化的电力时代。“IGBT”的出现,更是实现了电网之间的非同期互联,解决了很多电源开关的不稳定问题,避免电路中出现短路和功损。很多家居用品和用电器等,都需要配置相应的开关,才能为用户提供便利,有效的实现开关和电路互通。在电源开关系统中加入电力电子应用,是新时期的科技需求,也是每个家电设计工作者需要掌握的重点技术。影响电力传输的因素有很多,比如“电路的距离、电压的大小、传输电线的质量、电路设备的品牌”等,这些都会影响电流在线路中的传输速率。如果电路距离过长、电压强度不够、电路设备不够完善,就有可能降低电源开关的反应灵敏度,增加电路能量的消耗。此外,有的用户不注意用电安全,反复使用电源开关,就会导致短路电流,烧断保险丝等问题出现,甚至产生漏电的危险,对用户的人身安全产生威胁。所以新时期的电力工作者必须事先预想这些可能存在的安全隐患,做出有效的应对政策和解决措施,加大电力电子技术在电源开关中的应用。传统的电力传输系统比较简单,不存在电容充电电流,电力的功率损耗也相对较小,这适合小家电的用户使用。很多大型的家用电器,比如“电冰箱、洗衣机、电视机、跑步机”等,就需要改变传统的电力传输系统,采用高压直流输电输送的方式,使电源系统拥有较快的调节速度,方便用户的操作,并且投入到市场当中使用。这些大功率的电子器件,电流的传输形式和传统的小电路不同,用户在使用时必须注意安全,建立有效的防范意识,逐渐改善高压直流输电设备的性能。

2开关电源的种类和特点

随着科学技术的不断发展和运用,各种各样的电源开关出现在人们生活当中。根据电路类型和电流传输方式的不同,开关电源主要分为以下几类。(1)传统输入和输出的类型。由于输入和输出方式的区别,可以将开关电源分为“DC/DC和AC/DC”两种变换器。“DC/DC”模式更注重电流的可靠性和安全性,而“AC/DC”注重的是电源开关的低耗和低噪声设计,给用户提供更提心的服务。根据两种电流传输形式不同,用户需要选择适合自己家庭的电源开关,发挥“DC/DC和AC/DC”两种变换器的价值和作用。(2)可以通过驱动方式的不同,可以将开关电源分为“接触式和非接触式”两种。通过字面意思理解,“接触式”需要用户接触电源开关才能进行相关的操作,而“非接触式”则强调智能化和自动化,用户远程即可实现对电源开关的控制。“接触式”的开关比较传统,但是灵敏度极高,“非接触式”的开关虽然更加智能化,但助长了人们懒惰的思想。无论是哪种类型的电源开关,只要是用户需要的,都值得各大企业的充分研究和发展。(3)根据控制方式的不同,还可以将开关电源分为“PWM、PFM、脉冲宽度调制”三种。每一种电源开关都有自己的价值和特点,用户可以根据自己的需要自行选择。PWM是“脉冲宽度调制式”;PFM是“脉冲频率调制式”。只有把握电力电子能量传输的方式和方法,才能不断提高电源开关的使用性能,有效保证开关电源的使用效率,减少不必要的能量损耗。

3电力电子技术在开关电源中的应用

在了解电源开关之后,需要对电力电子技术在开关电源中的应用进行分析。通常情况下,电源开关都是利用“R-C或是L-C”的缓冲器。这种缓冲器有利于降低开关电源的能量损耗,为用户解决“开关反应慢”等问题,追求开关电源的高频化。但这种缓冲器的使用,可能会导致开关噪声的增加,还存在多种实用化方面的问题。相关的技术人员可以引入“谐振转换电路技术”,为用户提供较高的服务保障,在实现高频化的同时降低噪音。随着智能科技的持续进步,不间断电源(UPS)逐渐出现在大众的视野中。UPS是结合了计算机、通信系统等多种高科技、高性能的电源,能实现智能化的管理和控制系统,极大的提高了开关电源的使用效率。很多较大功率的“M0SFET、IGBT”等现代化电力电子器件,也可以作为不间断电源的应用模块,以便实现对UPS的智能化管理,使电力电子系统趋于简单化和科技化。此外,开关电源中的主电路设计,也有特定的需求,不能胡乱搭配电器元件。电路中的电子设备,必须满足非线性的特点,才能实现对电路的多路控制,使控制系统更加的结构化和内容化。开关电源的使用频率,可以通过电路的时间周期来控制实现,必要时可以引入通过“模糊控制、微机控制、人工控制”等多种技术来实现,以便为用户提供有效的控制系统。有的用户对家电的用电安全有较高的要求。比如“母婴室”、“儿童用电器”、“家用熨斗”等,使用者一般都是女性或小孩子,他们不懂得电力的传输流程,缺乏一定的安全意识。小孩子在使用这些大功率用电器时,容易发生危险,漏电和跳闸时不知道如何解决,甚至发生安全隐患。为了避免这些现象的发生,电力系统的设计者可以采用“柔性交流输电系统”,从本质上强化家用电器的防漏电功能,才能极大的保障用户的使用安全,为广大群众提供切实可行的电力服务。科学技术和通讯技术的发展,使电力传输系统成为各行各业的重点研究项目,同时也为“FACIS”技术的发展创造了先行性的条件。我们可以运用电力电力科技,在电源开关中加入“IGBT、FACTS”等可关断器件原件,改变系统的结构,提升电源开关的灵敏程度。无论是电路传输系统一致还是相位相反的电流,都要做好详细的设计规划,才能有利于实现电路传输的可靠性,扩大开关电源结合电力电子的市场活动。新时代在不断向前发展,只有结合新时代的科学技术,才能提高开关电源的使用价值。电力企业要广招贤才,收贤纳士,让更多的专业技术人员参与电力行业的研究和开发过程。

总而言之,开关电源是现代电力电子技术最常见的应用。但是,开关电源在运行过程中也存在着电路复杂、电磁干扰等多种电路问题,严重时还会影响用户的使用体验。为了保证电力电子输出能量的可靠性,相关的技术人员一定要了解电力电子技术的发展及其特点,才能促进开关电源技术的发展进程,保证主电路正常工作,为人类的社会发展和生活动态提供各方面的支持。

参考文献

[1]杨波,胡鑫,边党伟.现代电源技术的应用和发展[J].通信电源技术,2019,36(08):251-252.

[2]李镇江.基于共模干扰的开关电源电磁兼容性研究[J].中国新通信,2019,21(11):196-197.

[3]孙德水.电力电子技术在开关电源中的应用[J].电子技术与软件工程,2019(11):217.

作者:顾德峰 单位:江苏省沭阳中等专业学校

电力电子技术在开关电源的应用

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