電力電子的概念已經(jīng)發(fā)展，如今它與與電力轉(zhuǎn)換、其控制和相對(duì)效率相關(guān)的技術(shù)相關(guān)聯(lián)。該部門還與適合能源轉(zhuǎn)換的所有電氣和電子系統(tǒng)密切相關(guān)。在電力電子中進(jìn)行的電路研究主要集中在效率上。能源是一種非常寶貴的資源，必須以盡可能最便宜的方式使用。正是由于這個(gè)原因，必須盡量減少電子設(shè)備中的散熱和功率損耗。

換句話說(shuō)，從設(shè)備的輸入端傳遞到輸出端的能量不應(yīng)該減少和減少。電力電子系統(tǒng)的應(yīng)用越來(lái)越多，跨越不同的領(lǐng)域。DC/DC、AC/DC 和 AC/AC 轉(zhuǎn)換器、不間斷電源、電池充電器和電源只是功率因數(shù)校正和絕緣概念發(fā)揮作用的一些示例。在企業(yè)、工廠甚至家庭中，有許多設(shè)備會(huì)吸收大量能量。它們必須以最佳方式設(shè)計(jì)，以確保極高的安全性和可靠性，但最重要的是，要超過(guò)政府和當(dāng)局為獲得認(rèn)證而規(guī)定的規(guī)格。電力電子的目的是節(jié)省電力，降低運(yùn)營(yíng)成本并提高電氣系統(tǒng)的安全性。它們必須以最佳方式設(shè)計(jì)，以確保極高的安全性和可靠性，但最重要的是，要超過(guò)政府和當(dāng)局為獲得認(rèn)證而規(guī)定的規(guī)格。

電力電子的目的是節(jié)省電力，降低運(yùn)營(yíng)成本并提高電氣系統(tǒng)的安全性。它們必須以最佳方式設(shè)計(jì)，以確保極高的安全性和可靠性，但最重要的是，要超過(guò)政府和當(dāng)局為獲得認(rèn)證而規(guī)定的規(guī)格。電力電子的目的是節(jié)省電力，降低運(yùn)營(yíng)成本并提高電氣系統(tǒng)的安全性。

電路效率

在電力電子領(lǐng)域，效率為 99.9% 的設(shè)備能夠使用所有可用能源而不會(huì)造成浪費(fèi)。

另一方面，效率為 45% 的設(shè)備能夠使用發(fā)電機(jī)吸收的不到一半的功率，其余的則在未使用的熱量中損失掉。在某些應(yīng)用中，設(shè)備需要產(chǎn)生熱量，例如廚房烤箱和加熱器。在大多數(shù)應(yīng)用中，有效利用能源是一個(gè)關(guān)鍵因素。超過(guò) 95% 的效率會(huì)帶來(lái)出色的結(jié)果，但現(xiàn)代設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)更高的效率。電路的效率越高，浪費(fèi)的能量就越少，這會(huì)導(dǎo)致熱量散發(fā)并降低電子元件的平均壽命。為了最小化能量損失，電源電路中的電子設(shè)備和組件被用作電子開(kāi)關(guān)，在開(kāi)關(guān)和高頻模式下，以最小化功耗。對(duì)于非常高功率的轉(zhuǎn)換器，可持續(xù)性。效率可以很容易地用輸出功率除以輸入功率的百分比來(lái)計(jì)算。計(jì)算電路效率的基本公式如下：

效率高，電子元件工作更好，散熱更少，可靠性和安全性更高。圖 3 中的圖表顯示了新材料如何提高器件效率。顯然，這是一個(gè)不排除對(duì)未來(lái)新發(fā)現(xiàn)的任何技術(shù)影響的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。今天的研究集中在可以減少組件體積和重量的新技術(shù)上，這是一個(gè)重要因素，尤其是在汽車、航天和醫(yī)療領(lǐng)域。未來(lái)幾年將至關(guān)重要，隨著解決方案越來(lái)越接近完美，公司當(dāng)然會(huì)采取越來(lái)越小的步驟。技術(shù)一直在尋找對(duì)電子具有最低電阻的材料。只有這樣才能獲得更高效、更可靠的系統(tǒng)。

圖 3：隨著時(shí)間的推移，逆變器的預(yù)測(cè)平均效率

結(jié)論

如引言所述，電流是有組織的電子流。對(duì)于 10-mA 和 80-A 電流，此通道是相同的。只有參與流動(dòng)的電子數(shù)量會(huì)發(fā)生變化，就像塑料管中的水一樣。然而，結(jié)果卻大相徑庭。如前所述，低電流和高電流電路之間的限制相當(dāng)窄，大約為 5-10 A。由于最近的材料技術(shù)進(jìn)步，今天的電力電子設(shè)備非常高效。GaN和 SiC毫無(wú)疑問(wèn)，在提高電導(dǎo)率以及操作和開(kāi)關(guān)速度方面，都為該行業(yè)的改善做出了重大貢獻(xiàn)。與石墨烯一起，它們?yōu)槟茉聪膬?yōu)化做出了重大貢獻(xiàn)。創(chuàng)新應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，電力電子將在不久的將來(lái)發(fā)揮舉足輕重的作用。