电力电子技术简介内容（电力电子技术简介）

电在今天起着重要的作用能源管理变得极其重要。除了安全，提高所有设备的效率也是保护环境的责任。

这门课程将以通俗易懂的方式涵盖广泛的主题。它将包括各种技术解释，数学概念，图表和电子模拟。

介绍

它是电流在导电空间中的有序运动和位移。

后者通常由铜、银、铝或金等金属制成。

一个端子和另一个端子之间的任何电位差都会引起这种运动(电压)。如果电路两端的电势相等，由于热搅动，电子将无序地向各个方向运动。

在这种情况下，它们的运动没有热效应，它们的行为类似于池塘中的静水。另一方面，如果在两个极端之间连接一个可充电电池，电子的运动就会变得有序，因为电路中会产生电位差。电子以极快的速度有组织、有序地运动，以恢复系统中的平衡，从负极到正极，从一个原子到另一个原子，就像水在管中受迫流动一样。传统上，使用电流的方向，从正到负。电流最重要的一个特征就是通过一定时间和空间的量。即一定时间间隔内通过导体的电子数。在国际体系中，电流的计量单位是安培。根据下面的公式，1 A相当于在约6.28 10的导线中每秒通过18个电子：

当电流流过导体时，会产生热量，因为每个导体对电流都会有一定的电阻。耗散的(和未使用的)功率必须由优秀的冷却系统来处理，这些冷却系统通常体积大、体积大且昂贵。了解电流的安培数非常重要，因为流入导体的安培数越多，产生的热量就越多(见图1)。你可以通过触摸强电设备(如电烤箱或洗衣机)的电缆来体验这种热效应。通过测量产生的热量，您可以正确确定电线的尺寸和横截面，以避免导体过热甚至着火我承受不了传输中的电流量。图1显示了两个电导体。底部有几个电子穿过，它的工作温度很低。顶部有很多电子通过，它的工作温度很高。在这种情况下，设计者必须立即干预，修改电路或以不同的方式确定连接系统的尺寸。

图1:电子在导体中通过会产生与其数量成正比的热量。

电力电子

电力系统的基本特征之一是它们以非常高的能量效率运行。如果没有很好地理解连接所有量的数学概念，就谈不上电流、电压、功率、电阻。欧姆定律综合了电路运行中涉及的所有电气参数，因此不可能忽略作为计算和选择电气元件基础的公式。

欧姆定律是描述电路中基本量之间关系的公式。即电路中的电压、电流、电阻和功率。电力电子学是通用电子学的一个领域，研究电流大于5-10 A时的电流管理方法，换句话说，如果你想设计一个小放大器来处理几毫安的微弱电流，你不不需要电力电子设备。相反，如果你需要设计一个能够提供20到30A电流的电源，那么电力电子设备就要发挥作用了。

图2显示了两个基本电路图。左边的一个与带有15个led的照明系统有关，通过直接连接到230-VAC家用电网。虽然该系统在相当高的电压下运行，但它不是电源电路，因为只有几毫安的电流通过它。相反，右边的电路是大功率方案，因为它指的是在低电压下工作时能提供20 A电流的电源。

图2:低功率(左)和高功率(右)接线图

电的概念已经发展，现在它与电力转换、控制和相对效率相关的技术联系在一起。该部门还与所有适用于能量转换的电气和电子系统密切相关。电力电子中的电路研究主要关注效率。能源是非常宝贵的资源，必须尽可能以最便宜的方式使用。正是由于这个原因，电子设备中的散热和功率损耗必须最小化。换句话说，从设备的输入转移到输出的能量不应减少或减少。电力系统的应用越来越多，跨越了不同的领域。DC/DC、交流/DC和交流/交流转换器、不间断电源、电池充电器和电源都是功率因数校正和绝缘概念的应用实例。在企业、工厂甚至家庭中，有许多设备可以吸收大量的能量。它们必须以最佳方式设计，以确保极高的安全性和可靠性，但最重要的是，它们必须超过政府和权威机构设定的认证规范。电的目的是节约用电，降低运行成本，提高电气系统的安全性。它们必须以最佳方式设计，以确保极高的安全性和可靠性，但最重要的是，它们必须超过政府和权威机构设定的认证规范。电的目的是节约用电，降低运行成本，提高电气系统的安全性。它们必须以最佳方式设计，以确保极高的安全性和可靠性，但最重要的是，它们必须超过政府和权威机构设定的认证规范。电的目的是节约用电，降低运行成本，提高电气系统的安全性。

电路效率

在电力电子领域，效率为99.9%的设备可以利用所有可用的能源，而不会造成浪费。

另一方面，效率为45%的设备可以使用发电机吸收的不到一半的功率，其余的都损失在未使用的热量中。在某些应用中，设备需要产生热量，如厨房烤箱和加热器。在大多数应用中，能源的有效利用是一个关键因素。95%以上的效率会带来极佳的效果，但现代设备可以达到更高的效率。电路的效率越高，浪费的能量就越少，从而导致散热，降低电子元器件的平均寿命。为了最小化能量损失，在开关和高频模式下，电源电路中的电子设备和组件被用作电子开关，以最小化功耗。超高功率转换器的可持续性。通过将输出功率除以输入功率的百分比，可以很容易地计算出效率。计算电路效率的基本公式如下：

效率高，电子元件运行更好，散热更少，可靠性和安全性更高。图3中的图表显示了新材料如何提高器件效率。显然，这是一个不排除对未来新发现产生任何技术影响的统计数据。今天美国的研究集中在可以减少零部件体积和重量的新技术上，这是一个重要因素，特别是在汽车、航空航天和医疗领域。未来几年至关重要，随着解决方案接近完美，公司肯定会迈出越来越小的步伐。技术一直在寻找对电子电阻最低的材料。只有这样，才能获得更高效、更可靠的系统。

图3:一段时间内逆变器的预测平均效率

结论

如引言中所述，电流是有组织的电子流。该通道适用于10mA和80 A电流。只有参与流动的电子数量会发生变化，就像塑料管里的水一样。然而结果却大相径庭。如前所述，小电流和大电流电路之间的界限非常窄，大约为5-10 A。今天由于最近材料技术的进步，美国的电力电子设备效率很高。毫无疑问，GaN和SiC在改善导电性、操作和开关速度方面为这个行业的改善做出了巨大贡献。它们与石墨烯一起为优化能耗做出了重大贡献。当创新应用于各个领域时，电力电子将在不久的将来发挥重要作用。审计唐子红