时间：2023-10-09 10:59:29
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇电子电源技术，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
1引言
我国电力电子技术中广泛引进信息电子技术以及半导体技术，这使得电力电子技术朝着高频方向发展。电力电子技术主要包括变流电路、电子器件、控制电路。开关电源主要借助电力电子技术，实现对半导体器件开通和关断的控制，保证电压输出稳定。开关电源相较传统的线性稳压电源占地较小且应用效率高，因此广泛应用于各类电子产品中。但与此同时，开关电源在实际应用过程中受到电磁干扰的影响，而且电路分布复杂，受到射频干扰程度较大。开关电源中的整机电路由控制电路以及主电路进行控制，其中，整机电路主电路复杂电网能量的转换和传递，包括输出整流滤波、输入整流滤波以及功率转换。本文中以当前较为常用的高频开关电源为例，阐述高频开关电源的应用特点，并分析电力电子技术在开关电源中的应用。
2高频开关电源的特点
2.1分类
根据开关电源的实际用途以及标准对其进行分类，有着多种分类方式。首先，根据开关电源的驱动方式进行分类，可将开关电源分成他励式、自励式两种[1]。如果按照开关电源的输出/入类型进行划分，则能够分为AC/DC以及DC/DC两种不同变换器。想要实现对开关电源进行精准控制，按照控制方式以及用途不同，可将开关电源分为PFM混合式、PWM脉冲宽度调制式等等。对开关电源进行电路划分，可将开关电源分为谐振型开关电源、非谐振型开关电源。
2.2应用
高频开关电源在实际应用过程中能够实现交流电源的转换工作，从而满足电气设备的供电需求。高频开关电源在运行时，电流经过大功率开关元件的逆变电路，进行低压转换，最终形成稳定的输出电压。一般来说，现代高频开关电源具有重量轻、体积小的显著特点。高频开关电源在使用过程中不需要借助工频变压器，这使得高频开关电源的质量和体积相较于其他开关电源更轻、更小，便于安装和使用。尽管高频开关电源体积以及重量不足其他开关电源的一半，但是高频开关电源却有着极大的功率系数，并且能够利用硅导通角对相变整流器实际功率进行控制。高频开关电源负载的变化也会影响到功率系数的变化，当负载产生变化变小时，对应的系数也会变小。此外，高频开关电源噪声较小也是一大特点[2]。高频开关电源在运行过程中的噪声还不到50db。相比之下，高频开关电源运行时的噪声比相控整流设备运行过程中的噪声降低了35%之多。而且，高频开关电源在开关的瞬间能源消耗较低，这有利于节能减排，并能够有效提升整机的运行效率。
3电力电子技术
3.1电力电子技术在高频开关电源中的应用
电力电子技术在高频开关电源中的应用十分广泛。高频开关电源支持大功率晶体管运行，并能够有效提升整流器功率容量。随着人们对于集成电路所展开的深入研发，促进了高频开关电源在电气工程领域的应用，也使得开关电源朝着模块化、微小化和高效化的方向发展。计算机技术以及通信技术的应用，使得高频开关电源设备更具稳定性。借助UPS经过整流器能够实现电流的直流输出，将交流电转换为两部分。开关电源中的一部分电流传送至转换开关、逆变器等元器，实现设备的正常工作，另一部分则流入电池，为电池进行充电。不间断电源借助大功率IGBT，能够有效降低噪声强度，并在一定程度上保提高了高频开关电源的系统稳定性。高频变频器主要应用于开关电源的电气传动系统中，能够实现对电机变频速度的调控。高频变频器电源经过高频变换器、大功率晶体管，实现电压转换，改变电压的频率、功率，具有节能减排的作用。借助现代高新技术，能够将开关电源中强电和弱电进行结合，能够有效降低开关电源研发的成本，具有节能减排、经济高效的应用优势[3]。
3.2技术优势
采用电力电子技术中的软开关技术能够有效降低开关电源的故障发生率。借助IGBT功率器件对开关电源中PWM进行控制，从而解决大功率电源逆变主电路结构的能源消耗问题，降低开关电源的能耗。应用谐振原理解决传统开关电源的浪涌电流问题，并有助于减缓电压尖峰，降低系统故障发生概率。谐振电路在进行开启和关闭时能够对高频变压器中的电容、电感进行吸收，降低开关电源的能耗，同时能够为晶体管等元件进行减压。相比于传统电路开关启动造成的巨大能耗损失，采用电力电子技术能够有效保证开关电源运行的稳定性，提高开关电源的利用率。此外，电力电子技术中的同步整流技术能够有效提高开关电源的运行效率。同步整流技术将整流开关二极管部位的金属绝缘体的二分之一进行反接，使同步电流通过零电压/电流开关，实现对同步整流的初始脉冲信号驱动，以这种方式实现零电压开关。通常情况下，同步整流技术适用于一些电压较低、电流较大的开关电源中。电力电子技术中的控制技术能够实现对多路电流/电压的控制。在控制技术实施过程中，主电路的设计需符合开关变换器结构要求，并具备离散非线性的特点。控制技术具有其动态性，能够利用时间周期的变化对开关电源进行控制。在开关电源控制技术中应用到的算法包括：基因算法、模糊算法、神经网络控制算法等等。这些算法的应用可以保证计算机的运行速度有所提升，并且使开关电源运行更加智能，实现开关电源的高效化、数字化、模块化。
3.3发展趋势
开关电源在运行过程中具备安全、高效、可靠、节能、低噪等显著优势，现阶段，常见的开关电源中采用双极性晶体管，这种型号的开关电源在频率控制上仍有待提高。因此，开关电源的应用趋势应以提升开关元器件的开关频率为主，这样才能够有效的保证开关电源的频率，达到节能减排的目的。考虑到提升开关电源的开关速度会对电路中分布电感和电容产生干扰，致使二极管存储电荷存在浪涌情况。为例对存储电荷的浪涌情况进行控制，可根据实际情况选择不同的应对方法。一般来说，可采用L-C缓冲器、磁缓冲器等辅助元器件控制浪涌。针对高频开关电源而言，可采用部分谐振转换电路技术对存储电荷涌浪情况进行控制。谐振式开关电源能够降低开关启动过程中的能源损耗，但在实际应用过程中，部分谐振转换电路技术在高频开关电源应用中仍存在诸多难以攻克的技术难题。现阶段，国际上针对开关电源的运行电流耗电情况，已经展开了相关研究，有学者通过降低开关电源运行电流的方式，辅助降低结温措施，控制开关电源中器件应力，从而保证开关电源产品的可靠性，能够解决开关电源存储电荷的涌浪以及噪声等问题，具有一定的实用性。当前，开关电源模块化发展推进了电力电子技术在开关电源中的应用成效。通过设置开关电源中的模块化电源组，能够将开关电源系统进行分布控制。为了能够降低模块化开关电源的开关功率，可在模块化开关电源设计过程中加入滤波器，能够实现对开关电源存储电荷的涌浪的有效控制，从而提高模块化开关电源的实用性。电力电子技术在开关电源中的应用使得开关电源性能更加稳定。
关键词：电力电子；开关电源；应用
1绪论
着半导体和信息技术的推进，电力电子技术的发展带动开关电源由低频向高频，整体化到模块化，由高能耗向低能耗进行技术转变。高频开关电源作用为将交流输入的电流转化为合适的直流输出。经过大功率开关元件，如金属—绝缘体—半导体管等组成的逆变电路，将直流高压转换成方波，之后将方波电压由高压降低为低压，最后输出稳定的直流电压，在现代开关电源的应用中得到极大推崇。高频开关电源主要特点如下：
1.1质量低、体积小。
高频技术可以不使用工频变压器，使质量和体积减少90%。
1.2功率系数大。
随着可控硅导通角的变化使相变整流器的功率系数变化，负载较小时，系数较小，可以达到0.3；完全导通时可以使系数达到0.69以上。
1.3噪声弱。
开关电源噪声只有45db左右，较工频变压器以及滤波电感在相控整流设备中的噪声降低30%。
1.4效率高。
减少开关瞬间消耗，而且由于整机的功率因数补偿，可以使效率达到90%以上。
1.5结构模块化。
模块式结构可以便于整个开关的设计和研发，降低成本。
2现代电力电子的应用领域
高频开关电源能通过大功率晶体管如IGBT等进行运行，使频率限制在区间60~110kHz。并且整流器功率容量也增大到48V/400A以上。大规模集成电路的突飞猛进更是促进电源模块体积的减小，从而进一步增加电源的功率密度，以实现开关电源的高效化和微小化。整体科技的进步需要计算机和通信设施具有更高的性能和稳定性，UPS不间断电源便顺时而出。输入它的交流电经过整流器转换为直流输出，一部分流入电池给其充电，另一部分经过逆变器、转换开关等元器件到工作设备。不间断电源使用脉宽调制技术和大功率IGBT，降低噪声强度，提高电源利用效率和系统稳定性。变频器主要在电气传动系统中用于交流电机的变频调速，具有节能环保作用。它的电源经过大功率晶体管和高频变换器将电压转换为交流输出，其电压和频率可变，功率可以超过110kW[1]。通过模块科学堆积、程序智能控制、神经网络控制等现代高新技术实现强电和弱电有效结合，降低大功率设备的研发成本和研发难度，并且可以极大的提升生产效率，实现环保节能、经济高效、系统稳定的卓越性能。
3电力电子技术在开关电源中的应用
3.1软开关技术
IGBT功率器件控制的PWM电源可以克服传统大功率电源逆变主电路结构的高耗能问题，是能耗降低30%~40%。软开关技术采用谐振原理，克服传统电路使用缓冲电路消除电压尖峰和浪涌电流问题，从而使系统趋于简单，降低故障发生的可能性。传统电路在开关启动和关闭的瞬间会产生极大的电流和电压，瞬间产生的电压无法有效利用，从而增加能耗。谐振电路可以吸收高频变压器中电感以及电容等，降低晶体管等元件的压力，从而提高电源的利用率和稳定性。
3.2同步整流技术
同步整流技术时在软开关的基础上进一步提升效率的技术，它通过作整流开关二极管的金属绝缘体~半导体管反接，适用于低压、大电流的电源上。同步电流通过零电压开关和零电流开关，它们驱动同步整流的脉冲信号与初始的脉冲信号联动，将其上升沿超过原来的上升沿，降低延迟以实现金属~氧化物半导体场效应晶体管和零电压开关方式。
3.3控制技术
主电路的设计必须满足开关变换器的结构不同、离散非线性的特点，因此开关电源要使用多路控制。开关电源的动态性可以通过电子运动和时间周期的增减来控制实现，开关电源的智能性可以通过基因算法~BP算法、模糊控制、微机控制、人工神经网络等技术实现。MEMS技术发展使微机运算的速度巨大提升，微机或者DSP应用到大功率开关的数字模块的实现更加促进电源数字化和高效化的实现。
3.4功率半导体
MOSFET和IGBT半导体器件的研发，使开关电源的高效利用能源的能力又得到极大的飞跃，两种晶体管的内部电阻都很小，驱动功率需求低，最重要的是能耗极其小。结合同步整流技术和控制技术，将高频化开关电源的实现向前推进了极大的一步。
4结语
电力电子技术在开关电源中的应用会随着技术的不断进步转向更加广泛的应用，高频化、模块化、智能化、节能化等必然成为其未来的应用方向。高频开关技术的应用更是标志着电子电力技术在开关电源上应用的成熟，相信不远的未来，电力电子在开关电源中的应用会进一步的突破。
参考文献：
[1]杨威,卢俊.电力电子技术在高频开关电源中的应用[J].城市建设理论研究,2012(36).
[2]王予倩.电力电子技术的发展及其在开关电源中的应用[J].四川电力电子,2005,28(5):45~47.
一、电力电子技术的发展
现代电力电子技术的发展方向,是从以低频技术处理问题为主的传统电力电子学,向以高频技术处理问题为主的现代电力电子学方向转变。电力电子技术起始于五十年代末六十年代初的硅整流器件,其发展先后经历了整流器时代、逆变器时代和变频器时代,并促进了电力电子技术在许多新领域的应用。八十年代末期和九十年代初期发展起来的、以功率MOSFET和IGBT为代表的、集高频、高压和大电流于一身的功率半导体复合器件,表明传统电力电子技术已经进入现代电力电子时代。
1、整流器时代
大功率的工业用电由工频(50Hz)交流发电机提供,但是大约20%的电能是以直流形式消费的,其中最典型的是电解(有色金属和化工原料需要直流电解)、牵引(电气机车、电传动的内燃机车、地铁机车、城市无轨电车等)和直流传动(轧钢、造纸等)三大领域。大功率硅整流器能够高效率地把工频交流电转变为直流电,因此在六十年代和七十年代,大功率硅整流管和晶闸管的开发与应用得以很大发展。当时国内曾经掀起了-股各地大办硅整流器厂的热潮,目前全国大大小小的制造硅整流器的半导体厂家就是那时的产物。
2、逆变器时代
七十年代出现了世界范围的能源危机,交流电机变频惆速因节能效果显著而迅速发展。变频调速的关键技术是将直流电逆变为0~100Hz的交流电。在七十年代到八十年代,随着变频调速装置的普及,大功率逆变用的晶闸管、巨型功率晶体管(GTR)和门极可关断晶闸管(GT0)成为当时电力电子器件的主角。类似的应用还包括高压直流输出,静止式无功功率动态补偿等。这时的电力电子技术已经能够实现整流和逆变,但工作频率较低,仅局限在中低频范围内。
3、变频器时代
进入八十年代,大规模和超大规模集成电路技术的迅猛发展,为现代电力电子技术的发展奠定了基础。将集成电路技术的精细加工技术和高压大电流技术有机结合,出现了一批全新的全控型功率器件、首先是功率M0SFET的问世,导致了中小功率电源向高频化发展,而后绝缘门极双极晶体管(IGBT)的出现,又为大中型功率电源向高频发展带来机遇。MOSFET和IGBT的相继问世,是传统的电力电子向现代电力电子转化的标志。据统计,到1995年底,功率M0SFET和GTR在功率半导体器件市场上已达到平分秋色的地步,而用IGBT代替GTR在电力电子领域巳成定论。新型器件的发展不仅为交流电机变频调速提供了较高的频率,使其性能更加完善可靠,而且使现代电子技术不断向高频化发展,为用电设备的高效节材节能,实现小型轻量化,机电一体化和智能化提供了重要的技术基础。
二、电力电子技术的应用
1、一般工业
工业中大量应用各种交直流电动机。直流电动机有良好的调速性能，给其供电的可控整流电源或直流斩波电源都是电力电子装置。近年来，由于电力电子变频技术的迅速发展，使得交流电机的调速性能可与直流电机相媲美，交流调速技术大量应用并占据主导地位。大至数千kW的各种轧钢机，小到几百W的数控机床的伺服电机，以及矿山牵引等场合都广泛采用电力电子交直流调速技术。一些对调速性能要求不高的大型鼓风机等近年来也采用了变频装置，以达到节能的目的。还有些不调速的电机为了避免起动时的电流冲击而采用了软起动装置，这种软起动装置也是电力电子装置。电化学工业大量使用直流电源，电解铝、电解食盐水等都需要大容量整流电源。电镀装置也需要整流电源。电力电子技术还大量用于冶金工业中的高频、中频感应加热电源、淬火电源及直流电弧炉电源等场合。
2、交通运输
电气化铁道中广泛采用电力电子技术。电气机车中的直流机车中采用整流装置，交流机车采用变频装置。直流斩波器也广泛用于铁道车辆。在未来的磁悬浮列车中，电力电子技术更是一项关键技术。除牵引电机传动外，车辆中的各种辅助电源也都离不开电力电子技术。电动汽车的电机靠电力电子装置进行电力变换和驱动控制，其蓄电池的充电也离不开电力电子装置。一台高级汽车中需要许多控制电机，它们也要靠变频器和斩波器驱动并控制。飞机、船舶需要很多不同要求的电源，因此航空和航海都离不开电力电子技术。如果把电梯也算做交通运输，那么它也需要电力电子技术。以前的电梯大都采用直流调速系统，而近年来交流变频调速已成为主流。3、电力系统
电力电子技术在电力系统中有着非常广泛的应用。据估计，发达国家在用户最终使用的电能中，有60%以上的电能至少经过一次以上电力电子变流装置的处理。电力系统在通向现代化的进程中，电力电子技术是关键技术之一。可以毫不夸张地说，如果离开电力电子技术，电力系统的现代化就是不可想象的。直流输电在长距离、大容量输电时有很大的优势，其送电端的整流阀和受电端的逆变阀都采用晶闸管变流装置。近年发展起来的柔流输电（FACTS）也是依靠电力电子装置才得以实现的。无功补偿和谐波抑制对电力系统有重要的意义。晶闸管控制电抗器（TCR）、晶闸管投切电容器（TSC）都是重要的无功补偿装置。近年来出现的静止无功发生器（SVG）、有源电力滤波器（APF）等新型电力电子装置具有更为优越的无功功率和谐波补偿的性能。在配电网系统，电力电子装置还可用于防止电网瞬时停电、瞬时电压跌落、闪变等，以进行电能质量控制，改善供电质量。
在变电所中，给操作系统提供可靠的交直流操作电源，给蓄电池充电等都需要电力电子装置。
4、电子装置用电源
各种电子装置一般都需要不同电压等级的直流电源供电。通信设备中的程控交换机所用的直流电源以前用晶闸管整流电源，现在已改为采用全控型器件的高频开关电源。大型计算机所需的工作电源、微型计算机内部的电源现在也都采用高频开关电源。在各种电子装置中，以前大量采用线性稳压电源供电，由于高频开关电源体积小、重量轻、效率高，现在已逐渐取代了线性电源。因为各种信息技术装置都需要电力电子装置提供电源，所以可以说信息电子技术离不开电力电子技术。
5、家用电器
照明在家用电器中占有十分突出的地位。由于电力电子照明电源体积小、发光效率高、可节省大量能源，通常被称为“节能灯”，它正在逐步取代传统的白炽灯和日光灯。变频空调器是家用电器中应用电力电子技术的典型例子。电视机、音响设备、家用计算机等电子设备的电源部分也都需要电力电子技术。此外，有些洗衣机、电冰箱、微波炉等电器也应用了电力电子技术。电力电子技术广泛用于家用电器使得它和我们的生活变得十分贴近。
6、其他
【关键词】 电力电子 可控整流 变频装置 柔流输电 有源电力滤波器
电力电子技术是职业教育中电气类专业的一门重要课程，研究采用电力电子器件实现对电能的控制和变换的科学，是介于电气工程三大主要领域――电力、电子和控制之间的交叉学科，在电力、工业、交通、航空航天等领域具有广泛的应用。电力电子技术的应用已经深入到工业生产和社会生活的各个方面，成为传统产业和高新技术领域不可缺少的关键技术，可以有效地节约能源。
1、一般工业
工业中大量应用各种交直流电动机。直流电动机有良好的调速性能，给其供电的可控整流电源或直流斩波电源都是电力电子装置。近年来，由于电力电子变频技术的迅速发展，使得交流电机的调速性能可与直流电机相媲美，交流调速技术大量应用并占据主导地位。大至数千kW的各种轧钢机，小到几百W的数控机床的伺服电机，以及矿山牵引等场合都广泛采用电力电子交直流调速技术。一些对调速性能要求不高的大型鼓风机等近年来也采用了变频装置，以达到节能的目的。还有些不调速的电机为了避免起动时的电流冲击而采用了软起动装置，这种软起动装置也是电力电子装置。电化学工业大量使用直流电源，电解铝、电解食盐水等都需要大容量整流电源。电镀装置也需要整流电源。电力电子技术还大量用于冶金工业中的高频、中频感应加热电源、淬火电源及直流电弧炉电源等场合。
2、交通运输
电气化铁道中广泛采用电力电子技术。电气机车中的直流机车中采用整流装置，交流机车采用变频装置。直流斩波器也广泛用于铁道车辆。在未来的磁悬浮列车中，电力电子技术更是一项关键技术。除牵引电机传动外，车辆中的各种辅助电源也都离不开电力电子技术。电动汽车的电机靠电力电子装置进行电力变换和驱动控制，其蓄电池的充电也离不开电力电子装置。一台高级汽车中需要许多控制电机，它们也要靠变频器和斩波器驱动并控制。飞机、船舶需要很多不同要求的电源，因此航空和航海都离不开电力电子技术。如果把电梯也算做交通运输，那么它也需要电力电子技术。以前的电梯大都采用直流调速系统，而近年来交流变频调速已成为主流。
3、电力系统
电力电子技术在电力系统中有着非常广泛的应用。据估计，发达国家在用户最终使用的电能中，有60%以上的电能至少经过一次以上电力电子变流装置的处理。电力系统在通向现代化的进程中，电力电子技术是关键技术之一。可以毫不夸张地说，如果离开电力电子技术，电力系统的现代化就是不可想象的。直流输电在长距离、大容量输电时有很大的优势，其送电端的整流阀和受电端的逆变阀都采用晶闸管变流装置。近年发展起来的柔流输电（FACTS）也是依靠电力电子装置才得以实现的。无功补偿和谐波抑制对电力系统有重要的意义。晶闸管控制电抗器（TCR）、晶闸管投切电容器（TSC）都是重要的无功补偿装置。近年来出现的静止无功发生器（SVG）、有源电力滤波器（APF）等新型电力电子装置具有更为优越的无功功率和谐波补偿的性能。在配电网系统，电力电子装置还可用于防止电网瞬时停电、瞬时电压跌落、闪变等，以进行电能质量控制，改善供电质量。 在变电所中，给操作系统提供可靠的交直流操作电源，给蓄电池充电等都需要电力电子装置。
4、电子装置用电源
各种电子装置一般都需要不同电压等级的直流电源供电。通信设备中的程控交换机所用的直流电源以前用晶闸管整流电源，现在已改为采用全控型器件的高频开关电源。大型计算机所需的工作电源、微型计算机内部的电源现在也都采用高频开关电源。在各种电子装置中，以前大量采用线性稳压电源供电，由于高频开关电源体积小、重量轻、效率高，现在已逐渐取代了线性电源。因为各种信息技术装置都需要电力电子装置提供电源，所以可以说信息电子技术离不开电力电子技术。
5、家用电器
照明在家用电器中占有十分突出的地位。由于电力电子照明电源体积小、发光效率高、可节省大量能源，通常被称为"节能灯"，它正在逐步取代传统的白炽灯和日光灯。变频空调器是家用电器中应用电力电子技术的典型例子。电视机、音响设备、家用计算机等电子设备的电源部分也都需要电力电子技术。此外，有些洗衣机、电冰箱、微波炉等电器也应用了电力电子技术。电力电子技术广泛用于家用电器使得它和我们的生活变得十分贴近。
6、其他
一、电力电子技术的发展
现代电力电子技术是从以低频技术处理问题为主的传统电力电子学，向以高频技术处理问题为主的现代电力电子学方向转变，主要经历了三个时代。
1、整流器时代。大功率的工业用电由工频（50Hz）交流发电机提供，但是大约20%的电能是以直流形式消费的，其中最典型的是电解（有色金属和化工原料需要直流电解）、牵引（电气机车、电传动的内燃机车、地铁机车、城市无轨电车等）和直流传动（轧钢、造纸等）三大领域。
2、逆变器时代。上世纪七十年代出现了世界范围的能源危机，交流电机变频惆速因节能效果显著而迅速发展。变频调速的关键技术是将直流电逆变为0～100Hz的交流电。在上世纪七十年代到八十年代，随着变频调速装置的普及，大功率逆变用的晶闸管、巨型功率晶体管（GTR）和门极可关断晶闸管（GT0）成为当时电力电子器件的主角。
3、变频器时代。进入上世纪八十年代，大规模和超大规模集成电路技术的迅猛发展，为现代电力电子技术的发展奠定了基础。将集成电路技术的精细加工技术和高压大电流技术有机结合，出现了一批全新的全控型功率器件。首先是功率M0SFET的问世，使中小功率电源向高频化发展，而后绝缘门极双极晶体管（IGBT）的出现，又为大中型功率电源向高频发展带来机遇。MOSFET和IGBT的相继问世，是传统的电力电子向现代电力电子转化的标志。
二、现代电力电子的应用领域
1、通信用高频开关电源。通信业的迅速发展极大的推动了通信电源的发展。高频小型化的开关电源及其技术已成为现代通信供电系统的主流。在通信领域中，通常将整流器称为一次电源，而将直流―直流（DC/DC）变换器称为二次电源。一次电源的作用是将单相或三相交流电网变换成标称值为48V的直流电源。目前在程控交换机用的一次电源中，传统的相控式稳压电源己被高频开关电源取代，高频开关电源（也称为开关型整流器SMR）通过MOSFET或IGBT的高频工作，开关频率一般控制在50-100kHz范围内，实现高效率和小型化。
2、不间断电源（UPS）。不间断电源（UPS）是计算机、通信系统以及要求提供不能中断场合所必须的一种高可靠、高性能的电源。交流电输入经整流器变成直流，一部分能量给蓄电池组充电，另一部分能量经逆变器变成交流，经转换开关送到负载。为了在逆变器故障时仍能向负载提供能量，另一路备用电源通过电源转换开关来实现。
3、变频器电源。变频器电源主要用于交流电机的变频调速，其主电路均采用交流―直流―交流方案。工频电源通过整流器变成固定的直流电压，然后由大功率晶体管或IGBT组成的PWM高频变换器，将直流电压逆变成电压、频率可变的交流输出，电源输出波形近似于正弦波，用于驱动交流异步电动机实现无级调速。
4、高频逆变式整流焊机电源。高频逆变式整流焊机电源是一种高性能、高效、省材的新型焊机电源，代表当今焊机电源的发展方向。由于IGBT大容量模块的商用化，这种电源更有着广阔的应用前景。
5、大功率开关型高压直流电源。大功率开关型高压直流电源广泛应用于静电除尘、水质改良、医用X光机和CT机等大型设备。电压高达50～l59kV，电流达到0.5A以上，功率可达100kW。
6、电力有源滤波器。传统的交流―直流（AC―DC）变换器在运行时，会向电网注入大量的谐波电流，引起谐波损耗和干扰，还出现装置网侧功率因数恶化的现象，即所谓“电力公害”。例如，不可控整流加电容滤波时，网侧三次谐波含量可达（70～80）%，网侧功率因数仅为0.5～0.6。
7、分布式开关电源供电系统。分布式电源供电系统采用小功率模块和大规模控制集成电路作基本部件，利用最新理论和技术成果，组成积木式、智能化的大功率供电电源，从而使强电与弱电紧密结合，降低大功率元器件、大功率装置（集中式）的研制压力，提高生产效率。
三、高频开关电源的发展趋势
1、高频化。理论分析和实践经验表明，电气产品的变压器、电感和电容的体积重量与供电频率的平方根成反比。所以当把频率从工频50Hz提高到20kHz，提高400倍时，用电设备的体积重量大体下降至工频设计的5～l0%。无论是逆变式整流焊机，还是通讯电源用的开关式整流器，都是基于这一原理。
2、模块化。模块化有两方面的含义，其一是指功率器件的模块化，其二是指电源单元的模块化。在常见的器件模块中，含有一单元、两单元、六单元直至七单元，包括开关器件和与之反并联的续流二极管，实质上都属于“标准”功率模块（SPM）。
3、数字化。在传统功率电子技术中，控制部分是按模拟信号来设计和工作的。在上世纪六、七十年代，电力电子技术完全是建立在模拟电路基础上的。但是，现在数字式信号、数字电路显得越来越重要，数字信号处理技术日趋完善成熟，显示出越来越多的优点：便于计算机处理控制、避免模拟信号的畸变失真、减小杂散信号的干扰（提高抗干扰能力）、便于软件包调试和遥感遥测遥调，也便于自诊断、容错等技术的植入。
当前,电力电子作为节能、节才、自动化、智能化、机电一体化的基础,正朝着应用技术高频化、硬件结构模块化、产品性能绿色化的方向发展。在不远的将来,电力电子技术将使电源技术更加成熟、经济、实用,实现高效率和高品质用电相结合。
1.电力电子技术的发展
现代电力电子技术的发展方向,是从以低频技术处理问题为主的传统电力电子学,向以高频技术处理问题为主的现代电力电子学方向转变。电力电子技术起始于五十年代末六十年代初的硅整流器件,其发展先后经历了整流器时代、逆变器时代和变频器时代,并促进了电力电子技术在许多新领域的应用。八十年代末期和九十年代初期发展起来的、以功率MOSFET和IGBT为代表的、集高频、高压和大电流于一身的功率半导体复合器件,表明传统电力电子技术已经进入现代电力电子时代。
1.1整流器时代
大功率的工业用电由工频(50Hz)交流发电机提供,但是大约20%的电能是以直流形式消费的,其中最典型的是电解(有色金属和化工原料需要直流电解)、牵引(电气机车、电传动的内燃机车、地铁机车、城市无轨电车等)和直流传动(轧钢、造纸等)三大领域。大功率硅整流器能够高效率地把工频交流电转变为直流电,因此在六十年代和七十年代,大功率硅整流管和晶闸管的开发与应用得以很大发展。当时国内曾经掀起了-股各地大办硅整流器厂的热潮,目前全国大大小小的制造硅整流器的半导体厂家就是那时的产物。
1.2逆变器时代
七十年代出现了世界范围的能源危机,交流电机变频惆速因节能效果显著而迅速发展。变频调速的关键技术是将直流电逆变为0~100Hz的交流电。在七十年代到八十年代,随着变频调速装置的普及,大功率逆变用的晶闸管、巨型功率晶体管(GTR)和门极可关断晶闸管(GT0)成为当时电力电子器件的主角。类似的应用还包括高压直流输出,静止式无功功率动态补偿等。这时的电力电子技术已经能够实现整流和逆变,但工作频率较低,仅局限在中低频范围内。
1.3变频器时代
进入八十年代,大规模和超大规模集成电路技术的迅猛发展,为现代电力电子技术的发展奠定了基础。将集成电路技术的精细加工技术和高压大电流技术有机结合,出现了一批全新的全控型功率器件、首先是功率M0SFET的问世,导致了中小功率电源向高频化发展,而后绝缘门极双极晶体管(IGBT)的出现,又为大中型功率电源向高频发展带来机遇。MOSFET和IGBT的相继问世,是传统的电力电子向现代电力电子转化的标志。据统计,到1995年底,功率M0SFET和GTR在功率半导体器件市场上已达到平分秋色的地步,而用IGBT代替GTR在电力电子领域巳成定论。新型器件的发展不仅为交流电机变频调速提供了较高的频率,使其性能更加完善可靠,而且使现代电子技术不断向高频化发展,为用电设备的高效节材节能,实现小型轻量化,机电一体化和智能化提供了重要的技术基础。
2.现代电力电子的应用领域
2.1计算机高效率绿色电源
关键词：电力电子；技术；应用
随着经济技术水平的不断提高，电能的应用已经普及到社会生产和生活的方方面面，现代电力电子技术无论对传统工业的改造还是对高新技术产业的发展都有着至关重要的作用，它涉及的应用领域包括国民经济的各个工业部门，将成为21世纪的重要关键技术之一。
一、电力电子技术的应用
1、电气节能的应用
节能是当前社会发展的必然趋势。电气节能主要包括变频调速、电能质量控制、有源滤波等，当前阶段，在电气节能的应用中又以变频调速为主要研究内容。电机变频调速节能是当前工业节能发展的一个主要途径，在未来的发展时期，三大发展因素将会进一步促进电机变频调速行业的快速发展：一是变频器产品日趋成熟，应用范围越来越广，技术越来越新，企业投资产品的成本将会越来越低；二是电机变频调速节能的效果非常明显，具有广泛的社会效益，这样能够更好的调动企业生产的积极性；三是国家对重点耗能企业也会采取一系列措施，发展电气节能能够有效的降低企业能源消耗，减少资源浪费，为社会创造财富。
2、新能源发电的应用
当前，社会发展的速度越来越快，人们消耗的资源也越来越多，全球范围内的石油储量、煤炭资源总量逐步在减少。在传统能源逐步减少的同时，生态平衡也受到严重的破坏，环境污染日益严重。因此，新能源在未来的一段时期有很大的发展前景。现在通过新能源发电的方法越来越多，比如通过地面太阳能发电、风电等，其中太阳能光伏发电在上海世博会上被充分利用，这对于新能源的开发有很好的借鉴意义。上海世博会的太阳能发电项目不仅是我国当前规模最大、采用技术最多的项目，同时也是世博会历史上新能源发电技术的最大规模应用，可以说，新能源的世界已经离我们越来越近。新能源发电中的电力电子技术应用特点主要有：新能源在供给过程中能源供给随机性较大，比如风能、太阳能等都会随着天气的变化而变化，并对电网发电的要求比较高，在新兴的能源使用中，可以充分考虑海洋能等随意性不大的资源。
3、电力牵引的应用
电力牵引是利用电能为动力的轨道运输牵引动力形式。它是以电力系统或发电厂为电源，通过牵引变电所使电力系统受电，经过降压、变频成交流电源，由接触网向电力机车、动车组供电。比如电力机车或动车的牵引电动机将电能充分转换为机械能，驱动铁路列车运行，这给人们的生活提供了极大的方便。但电力牵引也存在一些不足，主要表现在增加了供电系统装置，使其一次性投资比其他牵引动力形式要高些，同时，电力机车在运行时，会产生高次谐波和负序电流，谐波的存在和高压接触网及其回流网的不对称，对沿线不平行接近的电信线路将产生干扰电压，对电力系统的安全、经济运行有一定的影响，对通信质量和人身安全也存在一定的影响。因此，需要采取有效措施进行防护和限制，要在以后的发展过程中不断改进技术，通过新技术来改进电力牵引的缺点，使其达到合理，为社会发展贡献力量。
4、智能电网的应用
智能电网，就是将电网进行智能化改造，它是建立在集成的高速双向通信网络的基础之上的，在运行的过程中，通过先进的传感和测量技术、控制技术以及先进的决策管理体系的应用，实现电网的可靠运输、实现经济、高效、环境友好和使用安全的目标。从更高的层次来讲，当前社会发展的电网变得比以往更大、更安全及更高能效，但其智能化程度仍旧较低，因此，其在未来的发展过程中有很好的发展前景。智能电网的核心就是智能电表。通过借助智能电表，电力事业机构能够知道用户在任意时间所使用的电能，便于他们根据用户的个性化需求提供针对性的服务，不断的满足社会的需求。
5、在工业中广泛应用
工业中大量应用各种交直流电动机。直流电动机有良好的凋速性能，给其供电的可控整流电源或直流斩波电源都是电力电子装置。近年来，由于电力电子变频技术的迅速发展。使得交流电机的调速性能可与直流电机相媲美，交流调速技术大量应用并占据主导地位。大至数千Kw的各种轧钢机，小到几百W的数控机床的伺服电机，以及矿山牵引等场合都广泛采用电力电子交直流调速技术。一些对调速性能要求不高的大型鼓风机等近年来也采用了变频装置，以达到节能的目的。还有些不调速的电机为了避免起动时的电流冲击而采用了软起动装置，这种软起动装置也是电力电子装置。电化学工业大量使用直流电源，电解铝、电解食盐水等都需要大容量整流电源。电镀装置也需要整流电源。电力电子技术还大量用于冶金工业中的高频、中频感应加热电源、淬火电源及直流电弧炉电源等场合。
6、在交通运输中的应用
电气化铁道中广泛采用电力电子技术。电气机车中的直流机车中采用整流装置，交流机车采用变频装置。直流斩波器也广泛用于铁道车辆。在未来的磁悬浮列车中，电力电子技术更是一项关键技术。除牵引电机传动外，车辆中的各种辅助电源也都离不开电力电子技术。电动汽车的电机靠电力电子装置进行电力变换和驱动控制，其蓄电池的充电也离不开电力电子装置。一台高级汽车中需要许多控制电机，它们也要靠变频器和斩波器驱动并拧制。飞机、船舶需要很多不同要求的电源，因此航空和航海都离不开电力电子技术。如果把电梯也算做交通运输，那么它也需要电力电子技术。以前的电梯大都采用直流调速系统，而近年来交流变频调速已成为主流。
7、计算机高效率绿色电源
高速发展的计算机技术带领人类进入了信息社会，同时也促进了电源技术的迅速发展。八十年代，计算机全面采用了开关电源，率先完成计算机电源换代。接着开关电源技术相继进入了电子、电器设备领域。随着计算机技术的发展，人们提出绿色电脑和绿色电源的概念。绿色电脑泛指对环境无害的个人电脑和相关产品，绿色电源系指与绿色电脑相关的高效省电电源，根据美国环境保护署 “能源之星”计划规定，桌上型个人电脑或相关的设备，在睡眠状态下的耗电量若小于30瓦，就符合绿色电脑的要求，提高电源效率是降低电源消耗的根本途径。就目前效率为75%的200瓦开关电源而言，电源自身要消耗50瓦的能源。
二、电力电子技术发展趋势及应用前景
电力电子技术已进入高频化、标准模块化、集成化和智能时代。理论和实验证明电气产品的体积与质量反比于供电频率的平方根，频率提高对其设备的制造省材，运行节能和系统性能改善意义十分深远。电力电子器件高频化是其创新的主导方向，硬件结构的标准模块是器件发展的必然趋势。目前先进模块已和包括开关元件和与其反向并联的续流二极管及驱动保护电路多个单元且均以器件标准化和产品系列化，其一致性与可靠性达到极高水平。现代电力电子技术是开关电源技术发展的基础。电力电子及开关电源技术因应用需求不断向前发展，新技术的出现又会使许多应用产品更新换代，还会开拓更多更新的应用领域。开关电源高频化、模块化、数字化、绿色化等的实现，将标志着这些技术的成熟，实现高效率用电和高品质用电相结合。开关电源代替线性电源和相控电源是大势所趋。
结语
电力电子技术随着新元器件的研发及现代计算机、控制技术的迅速发展而应用领域更加广泛，应用性能更加完善可靠，并引起了电力系统的重大变革，新的大功率电力电子器件的研发和应用将成为21世纪电力研究的前沿，必将为人类社会的发展与进步作出更大的贡献。■
参考文献
【关键词】环氧树脂 霓虹灯 电源 应用
1 霓虹灯电源和环氧树脂相关概述
霓虹灯电源，一般有两种，一种是漏磁式霓虹灯电源，也就是俗称的电感电源，它具有工作稳定可靠，负载能力强（可带12m长、φ11-12mm霓虹灯管），恒流能力强（可带动2-10m范围内的霓虹灯管）的优点，但其单只电源功耗达到450VA、功率因数最高仅为0.6、重量重、体积大、价格高，尤其是耗能和不环保，已经逐步被市场淘汰。另一种是现在普遍使用的电子式霓虹灯电源，也称高频冷启动管形放电灯（霓虹灯）电子转换器。虽然早期的电子式霓虹灯电源由于输出功率小、恒流特性差、电磁干扰大、抗开路和高压击穿较差以及多支灯管工作时两头亮中间暗等现象使电子式霓虹灯电源各方面的性能存在一些欠缺，但随着科学技术的不断发展和环氧等新材料的应用，现在电子霓虹灯电源已基本上克服了上述存在的各种缺陷，更由于节能（功率因数为0.9～接近于1）、重量约比漏磁式霓虹灯电源轻4倍左右、体积减小1/3、寿命长、具有灯管开路和短路的全自动保护功能及亮度不随输入市电电压变化而改变等优点而越来越受广告商家的喜爱。
环氧树脂通常是在呈液体的状态下，经常温或加热进行固化，达到最终的使用目的：作为一种液态体系的环氧树脂固化后对金属和非金属材料的表面具有优异的粘接强度，介电性能和散热性优异，收缩率小，硬度高，柔韧性较好等特点。因此，它在电子、电气、机械制造和航空航天等工业领域中具有十分重要的作用，已成为各工业领域中不可缺少的基础材料。
2 环氧树脂在霓虹灯电源中的应用
2.1 环氧树脂在电子式霓虹灯电源高压包的应用
电子霓虹灯电源高压包工作时因为漏感大、温度极高、其尖峰电压>1000V，且电子霓虹灯电源输出端的空载电压高达十几kV。因此，对电子霓虹灯电源高压包（高低压绕组间）的散热降温及接地间的绝缘强度有特别高的要求。为了增强电源高压包的绝缘强度和提高产品可靠性，电子霓虹灯电源高压包绝缘结构必须采用高温环氧树脂来灌注绕组，因为高温环氧树脂材料在常温下为低粘度液体，有良好的流动性和快速固化性能，高压包采用浸渍处理，能快速完成电源的绝缘处理技术。在灌封环氧树脂时，应首先对环氧A料预热，经过预热后的环氧A料其自身的粘度会有所降低，方便脱泡和灌封，使其水份在预热的过程中得到排除。然后对环氧树脂严格按规定比例（环氧树脂与固化剂比例范围为100:30）调配环氧，用搅拌机搅拌5～10分钟，搅拌调配好的环氧倒入高低压绕组需灌封位置，灌注厚度大于3mm。对灌封好的高压包放进抽真空箱，关好真空箱门，然后关闭放气阀门，开通抽气阀门，接通电源观察真空表指针运转情况，当真空表针指示在（－0.095～－0.1）之间,维持30分钟时间后停止真空泵运行,然后关闭抽气阀门. 缓慢开通放气阀门，使真空表针缓慢回复原位，注意放气过程不要瞬间开大阀门，防止气流对高低压绕组产生冲击，便能有效地消灭气泡。再把已经过抽真空处理的高压包放进恒温箱施加85℃温度进行加热4个小时以上，促进其固化效果并减少固化时间。当然，相应的热量也会在此时释放出来。但反应太热也会因为温度过高而导致释放时间不够，以致绝缘体受到损坏，同时较强的内应力也会在灌封料与漆包线、骨架中产生，使绝缘结构开裂和变形，达不到绝缘的效果，这是高温环氧树脂灌封工艺在电子霓虹灯电源高压包应用中必须注意的问题。
2.2 环氧树脂在电子式霓虹灯电源低压部份的应用
电子霓虹灯电源一般在室外使用，产品安装室外容易受到日晒雨淋，影响电子元器件使用性能，造成严重质量和安全隐患，且大功率三极管、电解电容器和固定电阻器等电子元器件工作时温度高会降低其使用性能甚至损坏。因此，对电子霓虹灯电源的电子元器件密封防水和散热降温要求显得特别重要。而环氧树脂固化后对金属和非金属材料的表面具有优异的粘接强度，介电性能和散热性优异，收缩率小，硬度高，柔韧性较好等特点恰好弥补上述存在的不足。所以，环氧树脂在电子霓虹灯电源低压部份应用同样重要。通过应用环氧灌封材料能极大地满足大功率三极管、电解电容器和固定电阻器等电子元器件对散热的要求，既保证器件的可靠性，也兼顾生产成本。具体应用是先对环氧树脂A料预热，经过预热后的环氧A料其自身的粘度会有所降低，方便脱泡和灌封，使其水份在预热的过程中得到排除。然后对环氧树脂严格按规定比例（环氧树脂与固化剂比例范围为5:1）调配环氧，用搅拌机搅拌5～10分钟，搅拌调配好的环氧倒入电子霓虹灯电源低压部份需灌封位置（为了节省成本，可以在低压部份填充一些直径在1～2mm之间的石英砂，填充石英砂高度不得高于电子元器件高度），灌注厚度以覆盖电源低压部份的电子元器件为宜。除了上述几个环节外，还要注意环境温度，如果固化温度较低会造成固化时间过长或环氧不固化，则生产周期相应延长，环氧树脂会在这过程中分层，填充剂下沉，表面因固化时上下层收缩差异而开裂，这时应适当添加一些催干剂，保证环氧树脂能在12～14小时固化。
3 结语
综上所述，进入21世纪后，人类逐渐把追求过渡到了绿色环保照明，在电子霓虹灯电源中运用了环氧树脂等环保新材料，对减少环境污染、电磁干扰、提高功率因素和亮度及可靠性方面做出相应的改进，节能环保型霓虹灯电子电源乃大势所趋，提高了霓虹灯电源的整体质量水平，降低了生产成本，增强了霓虹灯电源等产品在未来市场中的竞争力。
参考文献
[1]乔琨.改性高温高韧环氧树脂及其CF增强复合材料环境适应性研究[D].山东大学,2013.
[2]吴启保,青双桂,熊陶等.大功率LED器件封装材料的研究现状[J].化工技术与开发,2009,38(2):15-17.
[3]于冰,陈大华等.霓虹灯原理与制造技术[M].中国轻工业出版社,1993.
现代电力电子技术自上世纪六十年代开始出现，其发展势头迅猛。这是一项能够对电能进行控制和转换的技术，在多个行业都起到非常重要的作用，应用领域十分广泛。文中分析了现代电力电子技术的发展趋势，并进一步对现代电力电子技术的应用进行了具体的阐述。
关键词：
电力电子技术 发展趋势 应用
前言
现代电力电子技术的发展经历了几个不同的阶段，整流器时代、逆变器时代和变频器时代，现代电力电子技术属于变频器时代，同时又与微电子技术有效地进行了结合，这不仅使其应用范围十分广泛，而且在国民经济中的地位也变得越来越重要。
1现代电力电子技术的发展趋势
在当前科学技术快速发展的新形势下，随着电力电子技术的不断革新，其发展达到了一个较高的水平。现代电力电子技术主要是对电源技术进行开发和应用，可以说电源技术的发展是当前电力电子技术发展的主要方向。
1.1现代电力电子技术向模块化和集成化转变
电源单元和功率器件作为现代电力电子技术的重要组成部分，是电子器件智能化的核心所在，其组成器件具有微小性，因此电力电子器件结构也更为紧凑，体积较小，但其能够与其他不同器件的优点进行有效综合，所以其具有显著的优势。也加快了现代电力电子技术向模块化和集成化转变的进程，为电力系统使用性能的提升奠定了良好的基础。
1.2现代电力电子技术从低频向高频化转变
变压器供电频率与变压器的电容体积、电感呈现反比的关系，在电力电子器件体积不断缩小的情况下，现代电力电子技术必然会加快向高频化方向转化。可控制关断型电力电子器件的出现即是现代电力电子技术向高频转化的重要标志。而且随着科学技术发展速度的加快，电力电子技术也必然会向着更高频的方向发展。
1.3现代电力电子技术向全控化和数字化转变
传统的电力电子器件在使用过程中存在着一些限制，而且关断电器时还会产生一些危险，自关断的全控型器件在市场上出现后，有效地弥补了这些限制和避免了危险的发生，这也是现代电力电子技术变革的重要体现，表明现代电力电子技术加快了数字化发展的进程。
1.4现代电力电子技术向绿色化转变
现代电力电子技术向绿色化转变主要表现在节能和电子产品两个方面。相比于传统的电力电子技术来讲，现代电力电子技术的节能性更好，这也实现了发电容量的有效节约，对环境保护带来了较好的效果。一直以来一些电子设备会将严重的高次谐波电流入到电网中，给电网带来较大的污染，导致电网总功率质量下降，电网电压出现不同程序的畸变。到了上世纪末期，各种有源滤波器和补偿器的面世，实现了对功率参数的修正，从而为现代电力电子技术的绿色化发展奠定了良好的基础。
2现代电力电子技术的应用
现代电力电子技术的功能具有多样性的特点，其在多个领域都有着广泛的应用，这也决定了现代电力电子技术在国民经济发展中占据非常重要的地位，有着不可替代的作用。
2.1电源方面
（1）一般电源。现代电力电子技术在开关电源和供电电源方面都取得了较大的进展，交流电直接由整流器转变为直流电，这部分直流电一部分由逆变器转换为交流，然后经由转换开关到达负载，而另一部分则直接对蓄电池组进行充电。一旦逆变器发生故障，蓄电池组则作为备用电源开始直接向负载提供能量。在现在的电力电子器件中普遍采用MOSFET和IGBT作为电源，不仅具有较好的降噪性，而且电源的效率和可靠性也能够得到有效的保障。（2）专用电源。高频逆变式焊机电源和大功率开关型高压直流电源是比较典型的两种应用现代电力电子技术的专用电源。高频逆变式焊机电源是一种高性能的电源，由于大容量模块IGBT的普遍使用，使得这种电源有着更加广阔的应用前景，逆变式焊机电源基本采用的都是交流-直流-交流-直流的转换方法，由于焊机工作的环境条件恶劣，所以燃弧、短路等就成为了司空见惯的问题，而采用IGBT组成的PWM相关控制器，能够提取和分析参数和信息，进而预先对系统做出处理和调整。大功率开关型高压直流电源主要应用CT机、静电除尘等比较大型的设备上，因为这类设备电压比较高，甚至达到了50-159kV，将市电经过整流器整流变为直流，然后与谐振逆变电路串联，逆变为高频电压，再升压，最后整流成为直流高压。
2.2传动控制及牵引
这主要应用在无轨电车、地铁列车、电动车的无级变速和控制等等方面，通过将一个固定的直流电压转换为一个可以变化的直流电压，这样就能够使控制更加的平稳和快速，而且还可以节能。
2.3在电力系统中的应用
在发电系统中现代电力电子技术的应用更是广泛，比如说水力风力发电、用电系统、配电、输电等等都和现代电力电子技术有着密切的联系。目前的风力电力机组已经结合了机械制造、空气动力学、计算机控制技术、电力电子技术等等，而现代电力电子技术就是发电系统中不可或缺的重要技术，它对于电能的转换、机组的控制和改善电能质量等都很重要。
2.4在节能和改造传统行业中的应用
现代工作的发展离不开电能的支持，电能是现代工业的重要动力和能量源头。随着我国工业用电量不断增加，用电的不合理及浪费现象也日益显现出来。这就需要有效的降低能源的消耗，提高电能的利用效率，以便于能够对当前能源紧缺的局面起到一定的缓解作用。因此需要充分的发挥现代电力电子技术的性能优势，有效的提高现代电力电子技术的效率，应用现代电力电子技术，通过工业控制有效的将电能转换为劳动力，建成现代化的智能车库，从而降低工人的劳动强度，实现人力资源的节约，确保劳动生产力的提高，以便于推动传统行业的改造进程。
2.5在家用电器方面的应用
现代电力电子技术在我们日常生活中应用也较为广泛，当前家用电器普遍应用现代电力电子技术，给我们的日常生活带来了较大的便利。许多电器都只需要按下按钮就能进行工作，而不需要人们新自动手。
3应用展望
在今后现代电力电子技术应用过程中，需要重视以下几个方面的问题：首先，需要对节能和环保给予充分的重视，通过完善控制设备和设计专用的电机来有效的提高电机系统的使用性能和效率；其次，为了实现节能和环保，则需要使用中高压直流转电系统，使其实现低能耗及低污染；最后，需要加快解决电力系统中储电装置的设置问题，需要电力系统设计者从控制技术等方面来制定切实可行的解决方案，从而对电能储备中存在问题进行有效解决，更好的推动电力系统的持续、稳定发展。
4结束语
现代电力电子技术在多个领域都得到了广泛的应用，特别是对电网的控制和转换上发挥着非常重要的作用。通过现代电力电子技术的应用，使大功率电能成为其他高新技术的重要基础，这也决定了现代电力电子技术在国民经济发展中的重要地位具有不可替代性，对推动经济和社会的发展发挥着非常重要的作用。
作者：蒋天予 单位：哈尔滨理工大学荣成校区电气工程系
参考文献
[1]刘增金.电力电子技术的发展及应用探究[J].电子世界，2011，9：19+25.
【关键词】电流脉宽调制;PWM;Pspice
1.概述
电源是电子设备的心脏部分，其质量的好坏直接影响电子设备的可靠性，电子设备故障60%来自电源，开关稳压电源的调整工作在开关状态，主要优越性是高达70%-95%变换效率。
目前，空间技术、计算机、通信、雷达、电视及家用电器中的稳压电源已逐步被开关电源取代。开关稳压电源的优越性主要表现在：功耗小，稳压范围宽，体积小、重量轻[1] [2]。
传统的线性电源具有稳压性能好、输出纹波电压小、使用可靠等优点，但工频变压器体积庞大，调整管工作于线性放大状态，导致电源功耗大、效率低、发热严重。开关电源采用功率管作为开关器件，工作于开关状态，损耗小;工作频率在几十到上百千赫兹，滤波电容、电感的数值较小。线性稳压电源允许电网波动范围为220v×（1±10%）， 对电网的适应能力很强。另外，由于功耗小、机内温升低，提高了整机的稳定性和可靠性[3]。
2.系统整体概述
开关电源可分成：机箱（或机壳）、电源主电路、电源控制电路三部分。机箱既可起到固定的作用，也可起到屏蔽的作用;电源主电路负责进行功率转换，通过适当控制电路将市电转换为所需的直流输出电压;控制电路根据实际需要产生主电路所需的控制脉冲及提供保护。开关电源的结构框图如图1所示：
图1 开关电源的结构框图
电源主电路通过输入整流滤波、DC-DC变换、输出整流滤波将市电转为所需的直流电压。开关电源主回路可以分为：输入整流滤波回路、功率开关桥、输出整流滤波三部分。输入整流滤波回路通过整流模块将交流电变换成含有脉动成分的直流电，通过输入滤波电容使脉动直流电变为较平滑的直流电;功率开关桥将滤波所得直流电变换为高频方波电压，通过高频变压器传送至输出侧。由输出整流滤波回路将高频方波电压滤波为所需直流电压或电流。
控制电路为主回路提供正常功率变换所需的触发脉冲。具有以下功能：控制脉冲产生电路、驱动电路、电压反馈控制电路、各种保护电路、辅助电源电路[4] [5]。
3.软开关技术
软开关技术指零电压开关（ZVS）和零电流开关（ZCS）。图4所示为功率开关管在软开关及硬开关下的波形：
图2 软开关理想波形和硬开关波形
软开关包括软开通和软关断。软开通包括零电流开通及零电压开通，软关断包括零电流关断及零电压关断，可按照驱动信号时序来判断。
零电流关断：关断命令在t2时刻或其后给出，开关器件端电压由通态值上升到断态值，开关器件进入截止状态。
电压关断：关断命令在t1时刻给出，开关器件电流由通态值下降到断态值后，端电压由通态值上升到断态值，开关器件进入截止状态。在t2前，开关器件端电压必须维持在通态值（约等于零）。
零电压开通：开通命令在t2时刻或其后给出，开关器件电流由断态值上升到通态值，开关器件进入导通状态。在t2前，开关器件端电压必须下降到通态值（约等于零），电流上升到通态值以前维持在零。
零电流开通：开通命令在t1时刻给出，开关器件端电压由断态值下降到通态值以后，电流由断态值上升到通态值，开关器件进入导通状态。在t2以前开关器件电流必须维持在断态值（约等于零）[6] [7]。
图3 电源控制电路框图
4.控制电路
根据电路功能将控制电路分为几部分：脉冲产生电路、触发电路、电压反馈控制电路、软启动电路、保护电路、辅助电源电路等[8]，控制电路如图3所示。
脉冲产生电路是控制电路的核心。脉冲产生电路根据电压反馈控制电路、保护电路及软启动电路等提供的控制信号产生所需脉冲信号，该脉冲信号经过触发电路的放大驱动开关元件，使开关管导通或关断。
控制电路输出的PWM信号，电平幅值和功率能力均不足以驱动大功率开关元件，需要选择合适的驱动电路。驱动电路将控制电路输出PWM脉冲信号经过电隔离后进行功率放大及电压调整驱动大功率开关管，脉冲幅度以及波形关系到开关管的开关过程，直接影响损耗，需合理设计驱动电路，实现开关管最佳开通与关断[9][10]。
5.系统仿真
5.1 总电路设计
利用理想电源代替振荡器，通过设置时钟周期给定振荡频率，仿真时控制震荡频率外接定时电阻和电容的6、7脚均可不接。简化输出电路，利用两个晶体管模拟输出级，关闭控制端用数字激励驱动，内部逻辑利用数字仿真器进行仿真。电路参数选择和设计时，应考虑上述简化对系统的影响[11] [12]。
图4 总电路设计图
5.2 PWM模块
根据PWM产生的原理得到仿真模块，用以产生可调的PWM信号。工频脉冲信号，通过比较器，经积分器产生三角锯齿波，通过比较取符号产生一路脉冲信号，由分频器产生两路互补驱动脉冲，输入调节PWM信号的占空比[13]。
图5 PWM仿真图
6.结论
采用组合式变换器实现多路输出、多种保护。通过Pspice仿真，验证了设计思路的正确，理论性的可实现。
参考文献
[1]丁道宏，陈东伟.电力电子技术应用（第四版）[M].航空工业出版社，2004.
[2]许文龙.胡信国.现代通信电源技术[M].北京：人民邮电出版社，2002.
[3]李宣江.开关电源的设计与应用[M].西安交通大学出版社，2004.
[4]王水平，史俊杰，田安庆.开关稳压电源设计及实用电路[M].西安电子科技大学出版社，2005.
[5]辛伊波，陈文清.开关电源基础与应用[M].西安电子科技大学出版社，2009.
[6]周志敏.开关电源实用技术[M].人民邮电出版社，2005.
[7]刘胜利.现代高频电源实用技术[M].电子工业出版社，2003.
[8]张占松.高频开关稳压电源[M].广东科技出版社，1993.
[9]赵广林编著.Protel 99 SE电路设计与制作[M].电子工业出版社，2005.
[10]张廷鹏.吴铁军.通信用高频开关电源[M].北京：人民邮电出版社1999.
[11]王水平.付敏江.开关稳压电源[M].西安：西安电子科技大学出版社，1997.
[12]李爱文.现代通信基础开关电源的原理和设计[M].北京：科学出版社，2001.
[13]汪阳.智能高频开关电源的研究[D].武汉大学硕士学位论文，2002.
关键词：现代飞机；电源；发展趋势
中图分类号：V242.2 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2013） 04-0029-01
一、引言
飞机上的电源系统主要是向飞机上所有的用电设备提供电能服务的，如：飞行控制系统、武器控制系统、照明及防冰设置、各种电子设备、生活设施等。飞机电源系统的供电质量及其可靠性程度影响着飞机的正常工作，是保证飞机完成安全飞行和作战任务的基础。随着科学技术的不断进步，飞机电源系统逐渐发生了变化。
现代飞机有很多各种电子设备组成，这些电子设备加大了飞机的用电负载，也使得用电负载出现了复杂的特性。如：雷达、导航设备内部的开关电源，当电网电压降低时将会吸取更大的电流，这属于恒功率负载。再例如：各种电力回传机构、电动机等属于再生性负载。这些负载的存在都将影响着飞机电源系统的稳定，这也会对飞机机载电子系统带来不利影响，严重的环江 导致飞机产生危险操作。因此，必须对飞机的电源系统的发展趋势进行研究和分析，以此来确定更适合的电源系统。
二、飞机电源系统的发展过程
随着国际航空科学技术的迅猛发展，飞机在飞行速度、飞行高度、飞行航程、作战性能等方面均有了较大提高。因此，飞机上的各种电子设备在不断增加，用电量的增加也对飞机电源系统的系统结构和控制程度提出了较高的要求。现代飞机电源系统的发展主要经历了28V低压直流电源、270V高压直流电源、400Hz恒频交流电源、360-800Hz 115/200V变频交流电源。
（一）低压直流电源系统
这是飞机最早采用的电源系统，50年代以前的飞机电源系统都是这汇总电源系统。目前仍在很多小型飞机和直升飞机上使用。这是飞机电源系统发展的重要里程碑。飞机的这种直流电源系统的发展经历了将近一百年的时间，它的额定电压也由最初的6V、12V转变为如今的28V。该电源系统主要由直流发电机、调压器、保护器、滤波器组成。
（二）高压直流电源系统
270V的直流高压电源系统曾经被美国的F-14A战斗机使用，在局部配置了高压直流供电技术。该系统有发电机、控制器组成。美国的F-22、F-35两款战斗机分别采用了65kW＼250kW的270V高压直流发电系统。这也将是今后飞机电源发展的主要方向之一。
（三）恒频交流电源系统
随着科学技术的不断进步，飞机上的电子设备不断增加，也就增加了飞机上的用电量。同时还对飞机电源的供电质量提出了较高的要求，原来的低压直流电源已经不能继续满足飞机用电发展的需要，面对这样的挑战，飞机交流电源系统得到了发展。恒频交流电源系统主要是指恒速恒频交流电系统、变速恒频交流电系统。恒频交流电源系统主要是通过恒速的传动装置来使发电机进行恒速运转，最终产生恒频的交流电。这也是目前全球各国飞机使用较为普遍的一种飞机电源系统。而变速恒频交流电源系统则是通过电子功率变换器将变频发电机输出的变频交流电转变为恒频交流电。该电源系统主要是由飞机的发动机直接来驱动，输出的交流电频率随着飞机转速的变化而发生变化，最后通过功率变换器转变为恒频交流电。
（四）变频交流电源系统
飞机上最早使用的交流电源系统中就包含变频交流电源。该电源系统主要是由飞机的发动机通过减速器直接驱动发电机的，它所输出的交流电频率随着发动机转速的变化而变化。目前，装有涡轮螺旋桨发动机或涡轮轴发动机的飞机上使用该电源系统。又将该系统成为：窄变频交流电源系统。
三、现代飞机电源发展趋势
目前，大部分飞机上的辅助能源是液压能、电能、气压能三者并存的。这三大辅助能源的存在大大降低了飞机发动机的性能，使得飞机系统变的更为复杂，飞机重量增加，飞机的耗费也增加。对于不同类型的飞机而言所采用的电源系统是不同的，如果用电能取代了气压能和液压能，将大大降低飞机的重量，能在很大程度上提高飞机飞行的可靠性和维修性，并且对于降低飞机的易损性、延长飞机的使用寿命有着积极的作用。因此，未来飞机电源系统的发展方向将是：由电能来逐步取代液压能和气压能。而现代飞机也正朝着多电飞机、全电飞机的方向发展。国外最新研制的机型中Boeing787、A380等民用客机正采用变频交流电源系统。
Boeing787飞机项目研究的进展，使“多电”飞机将成为飞机发展的趋势。其大容量的供电系统、广泛的采用电力动作技术，不仅可以减低飞机的重量，还能提高飞机的可靠性和维修性，更能降低飞机的运营成本。例如：Boeing787飞机就是一款典型的“多电”商用飞机，它的设计更接近于“全电”飞机，它的总发电功率是1450KVA。这款飞机的电源系统不同于过去的波音飞机，飞机上的电源来自于安装在发动机上的4个230V交流250kW的变频发电机和安装在辅助动力装置上的两个230V交流225kV的变频发电机共同构成的。Boeing787飞机取消了原有的气源系统。这种设计不仅又花了飞机能源的使用，更提高了飞机发动机的使用效率。再例如：F-35战斗机就是一款典型的“多电”战斗机，它的技术更先进，它是完全按照“多电”飞机来设计的，这样的设计使得该款战斗机能携带更多的高能武器。
总之，飞机的电源系统的优劣将直接决定飞机的使用性能，随着科技的进步、社会的发展，飞机的性能将被不断提升，从飞机电源系统的发展规律，我们可以猜测到未来飞机电源系统的发展方向：未来飞机电源将朝着大功率、小型化、可靠性高的方向发展，这也是各国战斗机、民用飞机电源系统发展的必然趋势。
参考文献：
[1]戴卫力等.航空起动/发电系统的发展趋势与研究现状[J].航空科学技术，2010，05.
引言
目前，电子设备广泛应用在各种不同领域中，各种的电子设备都离不开开关电源，这些设备在运行中会产生的高密度、宽频谱的电磁信号，一些复杂的环境要求电子设备具有更高的电磁兼容性，于是关于EMC的设计方案就显得十分重要。
一、电磁兼容性（EMC）的体系组成
电磁兼容性（EMC），其主要由电磁敏感性（EMS）和电磁干扰（EMI）组成。电子设备既要兼备使设备本身对外产生的噪声较少，又要有对抗来自外部噪声的功能。能满足此两项条件的电子设备，才能同时使用，互无干扰。电磁敏感性（EMS）指在存在电磁骚扰的情况下，装置、设备或系统不能避免性能降低的能力也就是抗干扰能力；电磁干扰（EMI）指电子设备的输出噪声。所以电磁干扰和电磁敏感性既是一对难解难分的“冤家对头”，又是相互关联的矛盾统一体。
二、电磁兼容的基本概念
国际电工委员会（IEC）定义电磁兼容为：电磁兼容是电子设备的一种功能，电子设备在电磁环境中能完成其功能，而不产生不能容忍的干扰。我国颁布的电磁兼容标准中定义电磁兼容为：设备或系统的在其电磁环境中能正常工作且不对该环境中任何其他事物造成不能承受的电磁骚扰的能力。说明了电磁兼容的三层意思：一是电子设备应具有的抑制外部电磁干扰的能力；二是该电子设备所产生的电磁干扰应低于规定的限度，不得影响同一电磁环境中其他电子设备的正常工作；三是任何电子设备的电磁兼容性都是可以测量的。
电磁兼容性研究的领域主要包括电磁干扰的产生与传输、电磁兼容的设计标准、电磁干扰的诊断与抑制、电磁兼容性的测试四部分。所研究的对象有自然干扰源和人为干扰源，自然干扰源有大气干扰源（雷电）、天电干扰源（太阳）、热噪声（电阻热噪声），人为干扰源有电网、电刷、家电、点火系统、手机等。我国在该领域起步较晚，但也制定了电磁兼容性的标准，特别在无线电、家电、电动工具等方面制定了规范的测量方法以及标准。
三、电磁兼容性的常见解决方案
目前电磁干扰（EMI）所带来的问题已经是电磁兼容的主要问题，下面就电磁干扰的产生原因、解决方法、以及元件选择和电路板的制作方法做简单介绍。
1、开关电源电磁干扰（EMI）的产生及解决方法
1.1开关电源外部电磁干扰和内部电磁干扰的产生原因
220V/50HZ交流电网或115V/400HZ交流发机电机发电机，都存在各式各样的EMI噪声，还有人为的EMI干扰源如各种雷达、导航、通信等设备的列线电发射信号，会在电源线上和电子设备的连接电缆上感应出电磁干扰信号。
开关电源本身工作时也会产生各种各样的电磁干扰噪声，比如线性稳压电源中，因整流而形成的单向脉 动电流也会产生电磁干扰，开关电源本身在功率变换时也会产生很强的EMI噪声源，这些EMI噪声也会严重影响其它电子设备的正常工作。
1.2针对EMI噪声源采用的对策方法
常用对策就是采用无源噪声滤波器，无源噪声滤波器主要作用是防止外来电磁噪声干扰电源设备本身控制电路的工作和外来电磁噪声干扰负载工作，同时抑制电源设备本身产生的EMI还可以抑制由其它设备产生而经过电源传播的EMI。无源噪声滤波器有两种类型，一种是共模噪音，一种是差模噪音，我们把两条交流输入引线上传输电位相等相同的干扰信号称之为差模噪音，而把交流输入线对大地的干扰称之为共模噪音，对于任何电源输入线上传导的EMI噪声，都可以用差模和共模噪音来表示，一般主要是抵制共模噪声，因为共模噪声在全频域特别是高频占主要部分而在低频内差模噪声比例较大，所以应根据实际情况设计合理的噪声滤波器。
电源噪声滤波器主要由共模线圈，差模电感，以及共模电容和差电容组成，其主要设计原则是选择合理的共模电感线圈，使用磁芯有环形、巨形和U形，材料是铁氧体，而差模电感线圈一般采用金属粉压磁芯，差模电容接在交流输入线两端安全等级分两种，一种适合一般场合，另一种适用于会出现高的噪音峰值电压的应用击倒，共模电容接在交流进线与机壳地之间，它的容量是个重要参数，使其在额定频率电压漏电流小于安全规范值。
2、元器件选择
元器件的选择也是单板 EMC性能的主要影响因素。每种类型的电子元器件都有她自己的特性，这就需要仔细考虑设计。电子元器件的选择方法可以来减少或者抑制EMI。
2.1器件封装
电子元器件的封装可以分为两类，无铅封装和有铅封装。有铅封装的元器件会产生寄生效应，特别是在高频范围中，铅的低值电感大概是1nH/mmlead. 在终端也可以产生小的电容效应，在4pf附近。因此应当尽可能的减少铅的长度。无铅和表面贴的元器件相比来说有更小的寄生效应，首选应当是表面帖元器件，然后是径向的有铅封装元器件，然后才是轴向的有铅封装元器件。
2.2电阻
要想低的寄生效应，表面贴电阻是首选。有铅封装类型的电阻，选择顺序由高到低的次序是 炭膜电阻>金属氧化膜电阻>线绕电阻。在放大电路设计中，电阻的选择极为重要。在高频范围内，由于在电阻上的感应影响，阻抗会增大。因此，增益调整的电阻应尽可能地放置在靠近放大电路的地方，来降低板子的感应系数。
2.3电容
选择合适的电容不是一件容易的事情，因为电容有不同的类型及行为反应。电容是解决许多 EMC问题的重要器件，旁路电容和去耦电容应当在电源入口的地方尽力靠近放在一起，来滤掉高频噪声，去耦电容的取值大约是旁路电容的1/100到1/1000，去耦电容应当尽可能的靠近IC，因为导线电阻会降低去耦电容的作用。
2.4电感
电感是电场和磁场的连接器件.因为可以和磁场相互影响固有的本性，所以电感比其他元器件更敏感。和电容一样，当我们恰当的应用电感时， 它可以解决许多EMC问题。
2.5二极管以及集成电路
二极管是最简单的半导体器件。结合它们独特的个性，一些二极管可以解决或者改善有关 EMI的问题。集成电路的制作技术也会影响到设备的电磁兼容性（EMC）。
3、印刷电路板Layout技术
印刷电路板的Layout技术也是EMC性能的重要影响因素之一。PCB是系统中固有的一部分，所以通过PCBlayout技术来改进EMC性能对最终产品不会增加任何额外的费用。
采用常见的一些设计技术：例如分割、局部电源和IC的去耦、基准面的射频电流、走线分离、保护和分流走线、采用接地技术等。在这里就不一一说明了。
