Discusión sobre el desarrollo de la electrónica de potencia moderna y la tecnología de potencia

Resumen: Este artículo expone el proceso de desarrollo de la tecnología de la electrónica de potencia moderna, describe los campos de aplicación de la tecnología de la electrónica de potencia y analiza la tendencia de desarrollo de la tecnología de potencia moderna.

Palabras clave: fuente de alimentación de conmutación de tecnología electrónica de potencia

La tecnología de energía moderna es una tecnología multidisciplinaria de cruce de bordes que utiliza dispositivos semiconductores de electrónica de potencia, control automático integrado, tecnología informática (microprocesador) y tecnología electromagnética. Desempeña un papel clave en varias fuentes de alimentación de alta calidad y alta eficiencia y alta confiabilidad y es la aplicación específica de la tecnología moderna de electrónica de potencia.

En la actualidad, la electrónica de potencia, como base del ahorro de energía, la automatización, la inteligencia y la mecatrónica, se está desarrollando en la dirección de la tecnología de aplicaciones de alta frecuencia, la estructura de hardware modular y el rendimiento de productos ecológicos. En un futuro cercano, la tecnología de la electrónica de potencia hará que la tecnología de suministro de energía sea más madura, económica y práctica, y logrará una alta eficiencia y alta calidad de energía.

1. Desarrollo de la tecnología de la electrónica de potencia

La dirección de desarrollo de la tecnología de electrónica de potencia moderna es desde la electrónica de potencia tradicional con temas de procesamiento de tecnología de baja frecuencia hasta la electrónica de potencia moderna con temas de procesamiento de tecnología de alta frecuencia. La tecnología de la electrónica de potencia comenzó a finales de la década de 1950 y principios de la de 1960, y su desarrollo ha experimentado la era de los rectificadores, inversores e inversores, y ha promovido la aplicación de la electrónica de potencia en muchos campos nuevos. Los dispositivos compuestos de semiconductores de potencia, que se desarrollaron a finales de la década de 1980 y principios de la de 1990 y están representados por MOSFET de potencia e IGBT, que combinan alta frecuencia, alto voltaje y alta corriente, muestran que la tecnología tradicional de la electrónica de potencia ha entrado en la electrónica de potencia moderna. era. .

1.1 era del rectificador

La electricidad industrial de alta potencia es proporcionada por alternadores de frecuencia de potencia (50Hz), pero aproximadamente el 20% de la electricidad se consume en corriente continua, la más típica de las cuales es la electrólisis (los metales no ferrosos y los materiales químicos requieren electrólisis de CC), tracción ( Locomotoras eléctricas, locomotoras diesel de propulsión eléctrica, locomotoras de metro, trolebuses urbanos, etc.) y transmisión de CC (acero laminado, fabricación de papel, etc.) tres áreas principales. Los rectificadores de silicio de alta potencia pueden convertir eficientemente CA a CC de frecuencia industrial. Por lo tanto, en las décadas de 1960 y 1970, el desarrollo y la aplicación de tiristores y rectificadores de silicio de alta potencia se desarrollaron enormemente. En ese momento, China había desencadenado un clímax de la fábrica de rectificadores de silicio a gran escala en varios lugares. En la actualidad, los fabricantes de semiconductores de rectificadores de silicio grandes y pequeños en China son los productos de esa época.

1.2 Era del inversor

En la década de 1970, hubo una crisis energética mundial, y la conversión de frecuencia de los motores de CA en ralentí se desarrolló rápidamente debido al evidente efecto de ahorro de energía. La tecnología clave de la regulación de la velocidad de conversión de frecuencia es invertir la potencia de CC a 0 ~ 100 Hz de CA. En las décadas de 1970 y 1980, con la popularización de los convertidores de frecuencia, los tiristores, los transistores de potencia gigantes (GTR) y los tiristores de apagado de compuerta (GT0) para inversores de alta potencia se convirtieron en los protagonistas de la electrónica de potencia en ese momento. Aplicaciones similares incluyen salida de CC de alto voltaje, compensación dinámica de potencia reactiva estática y más. En este momento, la tecnología de la electrónica de potencia ha podido lograr la rectificación y el inversor, pero la frecuencia de operación es baja, solo limitada al rango de frecuencia baja-media.

1.3 era del inversor

En la década de 1980, el rápido desarrollo de la tecnología de circuitos integrados a gran escala y ultra gran escala sentó las bases para el desarrollo de la tecnología moderna de electrónica de potencia. Combinando la tecnología de procesamiento fino de la tecnología de circuitos integrados con la tecnología de alto voltaje y alta corriente, un nuevo lote de dispositivos de potencia totalmente controlados, en primer lugar, ha surgido la aparición de MOSFET de potencia, lo que ha llevado al desarrollo de medios - y fuentes de alimentación de pequeña potencia a alta frecuencia, y luego la puerta La aparición de transistores extremadamente bipolares (IGBT) ha traído oportunidades para el desarrollo de alta frecuencia de fuentes de alimentación grandes y medianas. La introducción sucesiva de MOSFET e IGBT es una señal de la transformación de la electrónica de potencia tradicional en electrónica de potencia moderna. Según las estadísticas, a finales de 1995, los MOSFET y GTR de potencia habían alcanzado un nivel de ecualización en el mercado de dispositivos semiconductores de potencia, y la sustitución de los GTR por IGBT fue concluyente en el campo de la electrónica de potencia. El desarrollo de nuevos dispositivos no solo proporciona alta frecuencia para la regulación de la velocidad de conversión de frecuencia del motor de CA, sino que también hace que su rendimiento sea más perfecto y confiable, y hace que la tecnología electrónica moderna continúe desarrollándose a alta frecuencia, que es energéticamente eficiente y ahorra energía para electricidad. equipo. La cuantificación, la mecatrónica y la inteligencia proporcionan una base técnica importante.

2. Campos de aplicación de la electrónica de potencia moderna

2.1 computadora fuente de alimentación verde de alta eficiencia

El rápido desarrollo de la tecnología informática ha llevado a los seres humanos a la sociedad de la información y también ha promovido el rápido desarrollo de la tecnología energética. En la década de 1980, la computadora adoptó por completo la fuente de alimentación conmutada y tomó la iniciativa en completar la generación de energía de la computadora. Luego, la tecnología de suministro de energía conmutada ha entrado en el campo de la electrónica y los equipos eléctricos.

El desarrollo de la tecnología informática ha propuesto computadoras ecológicas y fuentes de alimentación ecológicas. Las computadoras ecológicas se refieren a computadoras personales y productos relacionados que son inofensivos para el medio ambiente. La energía verde se refiere a las fuentes de alimentación eficientes que ahorran energía relacionadas con las computadoras ecológicas. Según el programa "Energy Star" de la Agencia de Protección Ambiental de los EE. UU. Del 17 de junio de 1992, el tipo de tabla PC o dispositivos periféricos relacionados, si el consumo de energía en el estado de suspensión es inferior a 30 vatios, cumple con los requisitos de las computadoras ecológicas y mejora La eficiencia energética es la forma fundamental de reducir el consumo de energía. Para una fuente de alimentación conmutada actual de 200 vatios con una eficiencia del 75%, la fuente de alimentación en sí consume 50 vatios de energía.

2.2 Fuente de alimentación conmutada de alta frecuencia para comunicación

El rápido desarrollo de la industria de la comunicación ha promovido en gran medida el desarrollo del poder de la comunicación. La fuente de alimentación conmutada miniaturizada de alta frecuencia y su tecnología se han convertido en la corriente principal de los sistemas modernos de suministro de energía para comunicaciones. En el campo de las comunicaciones, un rectificador a menudo se denomina fuente de alimentación primaria, y un convertidor de corriente continua-corriente continua (CC / CC) se denomina fuente de alimentación secundaria. La función de la fuente de alimentación primaria es convertir la red eléctrica de CA monofásica o trifásica en una fuente de alimentación de CC con un valor nominal de 48V. En la actualidad, en la fuente de alimentación primaria para el interruptor controlado por programa, la fuente de alimentación regulada tradicional controlada por fase ha sido reemplazada por la fuente de alimentación de conmutación de alta frecuencia. La fuente de alimentación de conmutación de alta frecuencia (también llamada rectificador de conmutación SMR) opera a alta frecuencia a través del MOSFET o IGBT, y la frecuencia de conmutación generalmente se controla en el rango de 50-100 kHz, logrando una alta eficiencia y miniaturización. En los últimos años, la capacidad de potencia de los rectificadores de conmutación se ha ampliado continuamente y la capacidad autónoma se ha ampliado de 48 V / 12,5 A y 48 V / 20 A a 48 V / 200 A y 48 V / 400 A.

Debido a la amplia variedad de circuitos integrados utilizados en los equipos de comunicación, el voltaje de la fuente de alimentación también es diferente. En el sistema de suministro de energía de comunicación, se utiliza un módulo de suministro de energía aislado CC-CC de alta frecuencia y alta densidad de potencia, que se convierte a partir del voltaje del bus intermedio (generalmente 48 V CC). Se requieren varios voltajes de CC, que pueden reducir en gran medida la pérdida, facilitar el mantenimiento y es muy conveniente de instalar y aumentar. Generalmente, se puede montar directamente en el tablero de control estándar. El requisito para la fuente de alimentación secundaria es una alta densidad de potencia. A medida que la capacidad de comunicación sigue aumentando, la capacidad de potencia de comunicación seguirá aumentando.

2.3 convertidor DC-DC

El convertidor CC / CC convierte una tensión CC fija en una tensión CC variable. Esta tecnología se usa ampliamente en la transmisión y control continuamente variable de trolebuses, trenes subterráneos, vehículos eléctricos y, al mismo tiempo, el control anterior es acelerado y estable. Rendimiento receptivo y al mismo tiempo recibe el efecto de ahorro de energía. Reemplazar el varistor con un chopper de CC ahorra energía (20 ~ 30)%. El chopper de CC no solo puede funcionar como un regulador de voltaje (fuente de alimentación conmutada), sino que también puede suprimir eficazmente el ruido de corriente armónica del lado de la red.

Se ha comercializado el convertidor CC / CC de la fuente de alimentación secundaria de la fuente de alimentación de comunicación y el módulo adopta la tecnología PWM de alta frecuencia. La frecuencia de conmutación es de aproximadamente 500 kHz y la densidad de potencia es de 5 W ~ 20 W / in3. Con el desarrollo de circuitos integrados a gran escala, es necesario miniaturizar los módulos de potencia. Por lo tanto, es necesario mejorar continuamente la frecuencia de conmutación y adoptar una nueva topología de circuito. En la actualidad, algunas empresas han desarrollado y producido dos tecnologías que utilizan tecnología de conmutación de corriente cero y tecnología de conmutación de voltaje cero. El módulo de potencia secundario tiene una mejora significativa en la densidad de potencia.

2.4 sistema de alimentación ininterrumpida (UPS)

Las fuentes de alimentación ininterrumpida (UPS) son fuentes de alimentación de alta confiabilidad y alto rendimiento que se requieren para computadoras, sistemas de comunicación y donde se requieren aplicaciones ininterrumpidas. La entrada de la red de CA se convierte en CC mediante el rectificador, parte de la energía se carga al paquete de baterías y la otra parte de la energía se convierte en CA a través del inversor y se envía a la carga a través del interruptor de transferencia. Para seguir proporcionando energía a la carga en el caso de una falla del inversor, se implementa otra fuente de energía alternativa mediante un interruptor de transferencia de energía.

Los UPS modernos generalmente adoptan tecnología de modulación de ancho de pulso y dispositivos electrónicos de potencia modernos como MOSFET de potencia e IGBT, y se reduce el ruido de la fuente de alimentación y se mejoran la eficiencia y la confiabilidad. La introducción de tecnología de hardware y software de microprocesador puede realizar una gestión inteligente de UPS, mantenimiento remoto y diagnóstico remoto.

En la actualidad, la capacidad máxima de los UPS en línea puede alcanzar los 600 kVA. El desarrollo de UPS ultrapequeños también es muy rápido, y ya existen varias especificaciones de productos como 0.5kVA, 1kVA, 2kVA, 3kVA.

2.5 fuente de alimentación del inversor

La fuente de alimentación del inversor se utiliza principalmente para la regulación de la velocidad de conversión de frecuencia de los motores de CA, y su posición en el sistema de accionamiento eléctrico es cada vez más importante y se han obtenido enormes efectos de ahorro de energía. El circuito principal de la fuente de alimentación del inversor adopta el esquema AC-DC-AC. La fuente de alimentación de frecuencia de potencia se convierte en un voltaje de CC fijo a través de un rectificador, y luego un convertidor de alta frecuencia PWM compuesto por un transistor de alta potencia o un IGBT convierte el voltaje de CC en una salida de CA de voltaje y frecuencia variable, y la forma de onda de salida de potencia se aproxima a una onda sinusoidal. Se utiliza para impulsar un motor asíncrono de CA para lograr una regulación de velocidad continua.

Se han introducido productos internacionales de suministro de energía para inversores por debajo de 400 kVA. A principios de la década de 1980, Toshiba Corporation de Japón aplicó por primera vez la tecnología de control de velocidad de frecuencia variable de CA a los acondicionadores de aire. En 1997, su participación de mercado había alcanzado más del 70% de los acondicionadores de aire domésticos japoneses. Los acondicionadores de aire Inverter tienen las ventajas de comodidad y ahorro de energía. A principios de la década de 1990, China comenzó a investigar los acondicionadores de aire inverter. En 1996, introdujo líneas de producción para producir acondicionadores de aire inverter y gradualmente formó el desarrollo y la producción de acondicionadores de aire inverter. Se espera que se forme un clímax alrededor del año 2000. Además de la fuente de alimentación de frecuencia variable, el aire acondicionado inverter también requiere un motor de compresor adecuado para la regulación de velocidad de frecuencia variable. La optimización de la estrategia de control y la selección de componentes funcionales es la dirección de desarrollo posterior del desarrollo de la fuente de alimentación de frecuencia variable para acondicionadores de aire.

2.6 fuente de alimentación de la soldadora del rectificador del tipo inversor de alta frecuencia

La fuente de alimentación de la máquina de soldadura rectificadora de inversor de alta frecuencia es un nuevo tipo de fuente de alimentación de máquina de soldadura con alto rendimiento, alta eficiencia y bajo costo, que representa la dirección de desarrollo de la fuente de alimentación de la máquina de soldadura actual. Debido a la comercialización de módulos IGBT de alta capacidad, esta fuente de alimentación tiene una amplia perspectiva de aplicación.

La mayor parte de la fuente de alimentación de la máquina de soldadura con inversor adopta el método de conversión AC-DC-AC-DC (AC-DC-AC-DC). La potencia de CA de 50 Hz se convierte en CC mediante rectificación de puente completo. La parte de conversión de alta frecuencia PWM compuesta por IGBT invierte la potencia de CC en una onda rectangular de alta frecuencia de 20k Hz. Después del acoplamiento del transformador de alta frecuencia, el transformador de alta frecuencia lo estabiliza y filtra, y se utiliza el arco de la fuente de alimentación.

Debido a las duras condiciones de trabajo de la fuente de alimentación de la máquina de soldar, los frecuentes cortocircuitos, arcos y cambios de circuito abierto, el problema de confiabilidad del trabajo de la fuente de alimentación de la máquina rectificadora de tipo inversor de alta frecuencia se ha convertido en el problema más crítico, y es también el tema más preocupante para los usuarios. . El microprocesador se utiliza como controlador relacionado con la modulación de ancho de pulso (PWM). A través de la extracción y análisis de múltiples parámetros e información múltiple, se logra el propósito de predecir varios estados de trabajo del sistema, y luego el sistema se ajusta y procesa con anticipación para resolver el problema. La fiabilidad actual de la fuente de alimentación del inversor IGBT de alta potencia.

La máquina de soldadura con inversor extranjero puede alcanzar una corriente de soldadura nominal de 300 A, una duración de carga del 60%, un voltaje de carga completa de 60 ~ 75 V, un rango de ajuste de corriente de 5 ~ 300 A y un peso de 29 kg.

2.7 Fuente de alimentación de CC de alto voltaje de tipo de conmutación de alta potencia

Las fuentes de alimentación de CC de alto voltaje de tipo interruptor de alta potencia se utilizan ampliamente en equipos a gran escala, como precipitadores electrostáticos, mejora de la calidad del agua, máquinas de rayos X médicos y máquinas de TC. El voltaje es tan alto como 50 ~ l59kV, la corriente alcanza los 0.5A y la potencia puede alcanzar los 100kW.

Desde la década de 1970, algunas empresas en Japón han adoptado la tecnología de inversor para rectificar la red a una frecuencia media de unos 3 kHz y luego aumentarla. En la década de 1980, la tecnología de suministro de energía de conmutación de alta frecuencia se desarrolló rápidamente. Siemens Alemania utiliza transistores de potencia como componentes de conmutación principales para aumentar la frecuencia de conmutación de la fuente de alimentación a más de 20 kHz. La tecnología de transformador de tipo seco se aplicó con éxito a la fuente de alimentación de alta frecuencia de alto voltaje y se eliminó el tanque de combustible del transformador de alto voltaje, por lo que el volumen del sistema de transformador se redujo aún más.

Se ha desarrollado la investigación nacional sobre la fuente de alimentación de CC de alto voltaje del precipitador electrostático. La red eléctrica se rectifica en CC, y el circuito inversor resonante en serie del interruptor de corriente cero de puente completo se utiliza para invertir el voltaje de CC en un voltaje de alta frecuencia, que luego es impulsado por un transformador de alta frecuencia y finalmente rectificado. Es CC de alto voltaje. En condiciones de carga resistiva, la tensión de CC de salida alcanza los 55 kV, la corriente alcanza los 15 mA y la frecuencia de funcionamiento es de 25,6 k Hz.

2.8 Filtro activo de potencia

Cuando se pone en funcionamiento el convertidor AC-DC convencional, se inyectará una gran cantidad de corriente armónica en la red, provocando pérdidas armónicas e interferencias, y el fenómeno de que el factor de potencia del lado de la red del dispositivo se deteriora, es decir, el tan -llamada "Contaminación de energía, por ejemplo, cuando la rectificación no controlada más el filtrado de condensadores, el contenido del tercer armónico del lado de la red puede alcanzar (70 ~ 80)%, y el factor de potencia del lado de la red es solo 0.5 ~ 0.6".

El filtro de potencia activa es un nuevo tipo de dispositivo electrónico de potencia capaz de suprimir dinámicamente los armónicos. Puede superar las deficiencias de los filtros LC tradicionales y es un método de supresión de armónicos prometedor. El filtro consta de un convertidor de potencia de conmutación de puente y un circuito de control específico. La diferencia con la fuente de alimentación conmutada tradicional es: (1) no solo el voltaje de salida de retroalimentación, sino también la corriente uniforme de entrada de retroalimentación; (2) la señal de referencia del bucle de corriente es el producto de la señal de error del bucle de voltaje y la señal de muestreo de voltaje rectificado de onda completa.

2.9 Sistema de suministro de energía de conmutación distribuida

El sistema de fuente de alimentación distribuida utiliza pequeños módulos de potencia y circuitos integrados de control a gran escala como componentes básicos, y utiliza los últimos logros teóricos y técnicos para formar una fuente de alimentación modular e inteligente de alta potencia, de modo que las potencias fuertes y débiles estén estrechamente combinadas. para reducir la alta potencia. La presión de desarrollo de componentes y dispositivos de alta potencia (centralizados) para mejorar la eficiencia de producción.

A principios de la década de 1980, la investigación sobre sistemas distribuidos de suministro de energía de conmutación de alta frecuencia se centró en la investigación de la tecnología de convertidores en paralelo. A mediados y finales de la década de 1980, con el rápido desarrollo de la tecnología de conversión de energía de alta frecuencia, han surgido varias topologías de convertidores que combinan circuitos integrados a gran escala y tecnologías de componentes de energía para permitir la integración de dispositivos de energía pequeños y medianos. así promovió rápidamente el desarrollo de sistemas distribuidos de suministro de energía de conmutación de alta frecuencia. Desde finales de la década de 1980, esta dirección se ha convertido en un tema de investigación candente en la industria internacional de la electrónica de potencia. El número de artículos ha aumentado año tras año y el campo de aplicación se ha ido ampliando.

El modo de suministro de energía distribuida tiene las ventajas de ahorro de energía, confiabilidad, alta eficiencia, economía y mantenimiento conveniente. Ha sido adoptado gradualmente por grandes computadoras, equipos de comunicación, aeroespaciales, sistemas de control industrial, etc. También es la fuente de alimentación más ideal para fuentes de alimentación de bajo voltaje (3.3V) de circuitos integrados de ultra alta velocidad. En aplicaciones de alta potencia, como galvanoplastia, suministro de energía de electrólisis, suministro de energía de tracción de locomotora eléctrica, suministro de energía de calentamiento por inducción de frecuencia intermedia, suministro de energía de accionamiento de motor y otros campos, también tienen amplias perspectivas de aplicación.

3. La tendencia de desarrollo de la fuente de alimentación conmutada de alta frecuencia.

En la aplicación de la tecnología de electrónica de potencia y varios sistemas de potencia, la tecnología de fuente de alimentación conmutada es fundamental. Para grandes fuentes de alimentación de revestimiento electrolítico, el circuito tradicional es muy grande y voluminoso. Si se adopta la tecnología de fuente de alimentación de conmutación de alto voltaje, el volumen y el peso se reducirán en gran medida, y la eficiencia de utilización de energía, el ahorro de material y la reducción de costos se pueden mejorar en gran medida. En los vehículos eléctricos y los variadores de frecuencia, la tecnología de la fuente de alimentación conmutada es indispensable, y la fuente de alimentación conmutada cambia la frecuencia de alimentación para lograr una adaptación de carga y un control de la transmisión casi óptimos. La tecnología de fuente de alimentación de conmutación de alta frecuencia es la tecnología central de varias fuentes de alimentación de conmutación de alta potencia (máquina de soldadura con inversor, fuente de alimentación de comunicación, fuente de alimentación de calefacción de alta frecuencia, fuente de alimentación láser, fuente de alimentación eléctrica, etc.).

3.1 Alta frecuencia

El análisis teórico y la experiencia práctica muestran que el peso volumétrico de los transformadores, inductores y condensadores de productos eléctricos es inversamente proporcional a la raíz cuadrada de la frecuencia de suministro. Por lo tanto, cuando aumentamos la frecuencia de 50 Hz a 20 kHz y aumentamos 400 veces, el peso volumétrico del equipo eléctrico se reduce aproximadamente al 5 ~ 10% del diseño de frecuencia de potencia. Tanto el soldador rectificador inversor como el rectificador de conmutación para la fuente de alimentación de comunicación se basan en este principio. De manera similar, varias fuentes de alimentación de CC como galvanoplastia, electrólisis, procesamiento eléctrico, carga, carga flotante y cierre de energía para la "industria de rectificación" tradicional se pueden modificar de acuerdo con este principio para convertirse en una "fuente de alimentación de tipo de conversión de conmutación", y su los materiales principales se pueden ahorrar un 90% o más y un 30% o más. Debido al progreso gradual del límite superior de la frecuencia de operación de los dispositivos electrónicos de potencia, muchos dispositivos tradicionales de alta frecuencia que originalmente usaban tubos de electrones se han solidificado, lo que tiene obvios beneficios económicos de ahorro de energía, ahorro de agua y ahorro de material, y puede reflejar el valor del contenido técnico.

3.2 Modular

La modularidad tiene dos significados, uno de los cuales se refiere a la modularización de los dispositivos de potencia y el otro se refiere a la modularización de las unidades de suministro de energía. Nuestros módulos de dispositivos comunes, que constan de una unidad, dos unidades, seis unidades hasta siete unidades, incluidos los dispositivos de conmutación y sus diodos de rueda libre antiparalelos, son esencialmente módulos de potencia "estándar" (SPM). En los últimos años, algunas empresas han instalado el circuito de protección del variador del dispositivo de conmutación en el módulo de potencia para formar un módulo de potencia "inteligente" (IPM), que no solo reduce el tamaño de toda la máquina, sino que también facilita el diseño y la fabricación. de toda la máquina. De hecho, debido a la mejora continua de la frecuencia, la influencia de la inductancia parásita del cable y la capacitancia parásita es más grave, provocando una mayor tensión eléctrica en el dispositivo (expresada como sobretensión, falla de sobrecorriente). Para mejorar la confiabilidad del sistema, algunos fabricantes han desarrollado un módulo de potencia "específico del usuario" (ASPM), que instala casi todo el hardware de una máquina completa en un módulo en forma de chip, de modo que los componentes son Ya no Con las conexiones de cables tradicionales, dichos módulos han sido sometidos a un diseño térmico, eléctrico y mecánico riguroso y justo para lograr condiciones óptimas y perfectas. Es similar a un circuito integrado de aplicación específica (ASIC) en microelectrónica. Siempre que el software de control esté escrito en el chip del microprocesador en el módulo, y luego todo el módulo esté fijo en el disipador de calor correspondiente, constituye un nuevo tipo de dispositivo de fuente de alimentación de conmutación. Se puede ver que el propósito de la modularización no es solo facilitar el uso, sino también reducir el tamaño de toda la máquina. Lo más importante es eliminar la conexión tradicional y minimizar los parámetros parásitos, minimizando así la tensión eléctrica en el dispositivo y mejorando la fiabilidad del sistema. . Además, las fuentes de alimentación conmutadas de alta potencia, debido a las limitaciones de capacidad del dispositivo y a una mayor confiabilidad y consideraciones de confiabilidad, generalmente usan múltiples unidades modulares independientes para trabajar en paralelo, usando tecnología de intercambio de corriente, todos los módulos comparten la corriente de carga, una vez que uno de ellos los módulos fallan y los otros módulos comparten uniformemente la corriente de carga. De esta manera, no solo se mejora la capacidad de potencia, la salida de alta corriente se satisface en el caso de capacidad limitada del dispositivo, y la potencia del sistema se mejora enormemente al aumentar el módulo de fuente de alimentación redundante con una potencia pequeña en relación con todo el sistema. incluso si se produce una falla en un solo módulo, no afectará el funcionamiento normal del sistema y proporcionará tiempo suficiente para la reparación.

3.3 Digitalización

En la electrónica de potencia tradicional, la sección de control está diseñada y operada como una señal analógica. En las décadas de 1960 y 1970, la tecnología de la electrónica de potencia se basaba completamente en circuitos analógicos. Sin embargo, las señales digitales y los circuitos digitales son cada vez más importantes en la actualidad. La tecnología de procesamiento de señales digitales se está volviendo cada vez más madura, mostrando cada vez más ventajas: fácil control del procesamiento por computadora, evitando la distorsión de las señales analógicas y reduciendo las señales espurias. Interferencia (capacidad antiinterferente progresiva), fácil depuración de paquetes y ajuste de teledetección a distancia, y también facilita el autodiagnóstico, la tolerancia a fallas y otras tecnologías. Por lo tanto, en las décadas de 1980 y 1990, la tecnología analógica fue útil para el diseño de varios circuitos y sistemas, especialmente: diseños como placas impresas, problemas de compatibilidad electromagnética (EMC) y corrección del factor de potencia (PFC). La solución al problema es inseparable del conocimiento de la tecnología analógica, pero para las fuentes de alimentación conmutadas inteligentes, cuando se requiere control digital, la tecnología digital no se puede separar.

3.4 Verde

La ecologización del sistema de energía tiene dos significados: en primer lugar, obviamente ahorra electricidad, lo que significa ahorrar capacidad de generación de energía, y la generación de energía es una causa importante de contaminación ambiental, por lo que el ahorro de energía puede reducir la contaminación ambiental; En segundo lugar, estas fuentes de energía no pueden (o menos) la contaminación de la red eléctrica, la Comisión Electrotécnica Internacional (IEC) ha desarrollado una serie de normas, como IEC555, IEC917, IECl000 y así sucesivamente. De hecho, muchos dispositivos electrónicos de potencia de ahorro de energía a menudo se convierten en fuentes de contaminación para la red eléctrica: inyectan intensas corrientes armónicas de alto orden en la red, lo que hace que el factor de potencia total disminuya, lo que hace que el voltaje de la red se acople a muchos picos de rebaba e incluso curvas y distorsión. A finales del siglo XX, nacieron varias soluciones de filtro activo y compensador activo, con una variedad de métodos para corregir el factor de potencia. Estos sentaron las bases para la producción en masa de varios productos de energía de conmutación ecológicos en el siglo XXI.

La tecnología moderna de electrónica de potencia es la base para el desarrollo de la tecnología de fuentes de alimentación conmutadas. Con la aparición de nuevas topologías de circuitos y electrónica de potencia para frecuencias de conmutación más altas, las tecnologías de potencia modernas crecerán rápidamente con las necesidades del mundo real. Con la tecnología de aplicación tradicional, el rendimiento de la fuente de alimentación conmutada se ve afectado debido a la limitación del rendimiento del dispositivo de alimentación. Para maximizar las características de varios dispositivos de alimentación y minimizar el impacto del rendimiento del dispositivo en el rendimiento de las fuentes de alimentación conmutadas, la nueva topología del circuito de alimentación y la nueva tecnología de control pueden hacer que el interruptor de alimentación funcione en estado de voltaje cero o corriente cero. Mejore enormemente la frecuencia de trabajo, mejore la eficiencia de trabajo de la fuente de alimentación conmutada y diseñe una fuente de alimentación conmutada con un rendimiento excelente.

Con todo, la electrónica de potencia y la tecnología de fuentes de alimentación conmutadas continúan avanzando debido a los requisitos de la aplicación. La aparición de nuevas tecnologías dará lugar a la sustitución de muchos productos de aplicación y abrirá áreas de aplicación más actualizadas. La realización de conmutación de alta frecuencia, modularización, digitalización y ecologización de fuentes de alimentación conmutadas marcará la madurez de estas tecnologías y hará realidad la combinación de electricidad de alta eficiencia y electricidad de alta calidad. En los últimos años, con el desarrollo de la industria de las comunicaciones, la fuente de alimentación conmutada para la comunicación con la tecnología de la fuente de alimentación conmutada como núcleo tiene solo una demanda de mercado de más de 2 mil millones de RMB en China, lo que atrae a una gran cantidad de personal científico y técnico. en casa y en el extranjero para realizar investigación y desarrollo. Las fuentes de alimentación conmutadas son la tendencia principal en lugar de las fuentes de alimentación lineales y las fuentes de alimentación controladas por fase. Por lo tanto, están comenzando y pronto se desarrollarán los mercados nacionales de sistemas de energía operados por energía que también tienen miles de millones de requisitos de producción. Hay muchas otras fuentes de alimentación dedicadas y fuentes de alimentación industriales con tecnología de fuente de alimentación conmutada como núcleo, que están esperando que las personas se desarrollen.

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