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極限溫度下的電力電子技術(shù)分析論文
摘要：隨著(zhù)社會(huì )發(fā)展，發(fā)現電力電子學(xué)在各個(gè)領(lǐng)域當中逐漸涌現，同時(shí)出現了各種新技術(shù)，同時(shí)還包括了在高溫條件下出現的新型碳化硅電力電子器件，各種器件冷卻時(shí)間相對比較短，模塊功率和散熱模塊的設計相對復雜，有很多專(zhuān)家對低溫環(huán)境下的電力電子技術(shù)和高溫超導技術(shù)進(jìn)行分析，對未來(lái)電力電子技術(shù)在極限溫度下的發(fā)展做出了趨勢上的研究。
關(guān)鍵詞：電子技術(shù)論文發(fā)表
1高低溫下的功率電路器件
從目前的角度來(lái)看，大部分電力電子設備在100攝氏度以?xún)冗M(jìn)行工作，大部分電路元件和電路結構需要控制在一定范圍內，當工作溫度過(guò)高或者過(guò)低時(shí)，各個(gè)元件的特性都會(huì )出現新的變化，電路會(huì )出現新的變化，因此在討論技術(shù)之前，我們需要對電力電路中的一些器件進(jìn)行研究分析，在低溫情況下的表現給出相應分析。從目前的角度來(lái)看，電力電子中標志是目前最主要的器件，這些器件會(huì )受到溫度的影響，如果高頻電子電路中出現了MOSFET，我們可以說(shuō)這種溫度系統相對比較正常，如果器件溫度越高，電阻通態(tài)也會(huì )隨著(zhù)增加，正溫度系數能夠減少熱件中的電流，導致電流會(huì )以低溫的形式流向各個(gè)器件當中，避免由于溫度過(guò)高，導致器件失控，從MOSFET中能夠看出，該器件具有負溫度系數，采用并聯(lián)單位結構，需要解決可靠性問(wèn)題。電感、變壓器是電子裝置中主要的元件。按照傳統角度思想來(lái)分析，大部分電磁元件體積相對較大，在元件運行中會(huì )發(fā)熱，因此電路設計經(jīng)常出現短路問(wèn)題，會(huì )根據散熱條件的具體情況，適當增加繞線(xiàn)中的電流，電感和變壓器所產(chǎn)生的熱量也會(huì )增大。一旦磁鐵的材料溫度得到了一個(gè)提高，那么鐵磁材料會(huì )轉化成一種弱磁性物質(zhì)，可以把轉化的溫度當做居里點(diǎn)。按照磁鐵相關(guān)理論，一旦溫度升高，超過(guò)原有的居里點(diǎn)，那么鐵磁材料磁疇在運動(dòng)過(guò)程中會(huì )出現破壞現象，導致整個(gè)電腦完全被破壞，這個(gè)時(shí)候鐵磁物質(zhì)轉化成磁導，并且磁性相對較強，磁性會(huì )始終保持不變。所以磁性元件的設計制造顯得相對比較重要，并沒(méi)有體積過(guò)小，重量較輕耐溫高的鐵磁元件，一般新型開(kāi)關(guān)器件的作用是不能夠完全表現出來(lái)的。很多地區或者廠(chǎng)家選擇使用磁性元件，是因為該元件工作溫度一般情況下不超過(guò)100攝氏度，在極為特殊情況下可能會(huì )達到150攝氏度。為了能夠更好的提高這一溫度指標，世界各地對該工作溫度做出了詳細研究。同時(shí)美國空軍也制處1.5kW，可以在超過(guò)300攝氏度溫度環(huán)境下運行超過(guò)600小時(shí)時(shí)間，這完全依靠變換器中的變壓器。這種變壓器一般會(huì )采用居里溫度超過(guò)300攝氏度以上的錳新材料，經(jīng)過(guò)反復仿真，把這種變壓器投入到市場(chǎng)當中。
2SIC器件及其應用
經(jīng)過(guò)最近這些年的研究，發(fā)現硅器件是基礎的電力電子技術(shù)，該元件一直不斷改進(jìn)當中，更應該降低通態(tài)和開(kāi)關(guān)損耗，提高工作頻率和器件的集成。從目前的角度來(lái)看，硅器件的結構和設計相對比較完善，在高溫度情況下，其發(fā)展潛力也十分有限。SIC電力電子器件的誕生主要是因為碳和硅之間的組合，所以SIC器件會(huì )對電場(chǎng)進(jìn)行10倍的擊穿，而且導熱性是其3倍，這讓SIC器件具有更高的性能，擊穿場(chǎng)強能夠幫助電力器件摻雜更多更薄，濃度更大的電子產(chǎn)物，這恰恰降低了通態(tài)電阻的性能，同時(shí)也減少了電阻的消耗，還可以提高器件工作頻率。我們發(fā)現導熱性能夠讓SIC器件在固定溫度情況下得到比較高的開(kāi)關(guān)的容量。另外，該材料的溫度最高可以達到600攝氏度。這些特定內容都決定了SIC器件能夠在電子技術(shù)中的應用價(jià)值，電力電子器件在發(fā)展過(guò)程中，功率頻率可以更好的反映處器件水平的研究進(jìn)展，以及使用狀態(tài)。SIC材料在很多種電子器件中都得到了明顯應用。
3新型冷卻和散熱技術(shù)
隨著(zhù)目前電力電元容量逐漸增加，從中能看出頻率也會(huì )出現一定變動(dòng)，導致器件中的問(wèn)題展現的比較明顯，尤其是在溫度比較高的情況下，沒(méi)有合適的散熱措施，那么很有可能會(huì )導致器件上出現了一些損傷，所以對于電路設計，合理選擇冷卻或更好的散熱方式來(lái)進(jìn)行設計，應該把潛能發(fā)到頂點(diǎn)，這是目前我們目前必須完成的任務(wù)，對于電力設備器件應該按照傳熱學(xué)原理制作，是為了能夠更好的設計一種熱阻，盡可能的降低熱流通路，讓器件在發(fā)出熱量的時(shí)候把熱流散發(fā)出去，當保證器件運行時(shí)，內部溫度始終都保持在穩定范圍內。按照長(cháng)期的打算，可以根據空氣制冷的原理，來(lái)制定一套簡(jiǎn)單便捷方式進(jìn)行實(shí)施，這種方法使用起來(lái)相對比較廣泛，如果仔細觀(guān)察冷卻形式，能夠看出空氣冷卻是一種自冷的方式，自冷式制定可以當做是假裝散熱的一種簡(jiǎn)單方式，即使散熱效率比較低，同時(shí)具有簡(jiǎn)單的結構進(jìn)行可靠性的處理，一般比較適合20A以下器件或者簡(jiǎn)單的裝置作為電流的器件，同時(shí)可以采用備風(fēng)機作為主要的散熱裝置，這種電流裝置能夠承載大量容量，操作起來(lái)比較復雜，噪聲比較大，在維護的過(guò)程中已經(jīng)嚴重阻礙了電流的流動(dòng)。在高溫的情況下，電力電子裝置由于散熱條件影響，導致電力出現不穩定現象，會(huì )影響到裝置的運行，甚至會(huì )破壞裝置，在我們仔細研究中，發(fā)現在溫度較低的環(huán)境下，功率開(kāi)關(guān)器件會(huì )影響到通態(tài)阻的運行，那么開(kāi)關(guān)損耗也會(huì )出現減少，低溫更有利于熱量的散發(fā)，所以整個(gè)裝置效率會(huì )受到嚴重影響，目前高溫超導體是低溫領(lǐng)域中比較常用的材料，低溫環(huán)境下低溫電子裝置具有特殊性。按照目前的情況來(lái)看，電力技術(shù)已經(jīng)逐漸延伸到各個(gè)領(lǐng)域當中，很多低溫場(chǎng)所中能夠看到電力技術(shù)的身影，例如海洋中的地質(zhì)考核，需要對生物種群進(jìn)行研究，需要對石油勘探。這些工作環(huán)境一般會(huì )維持在零下80度到0度之間。有些工作場(chǎng)合電力電子設備各種科學(xué)考察儀器，在這種低溫情況下散熱相對比較好。
4結束語(yǔ)
本文主要用三方面對極限溫度下的電力技術(shù)進(jìn)行全面分析，總的來(lái)說(shuō)，電力技術(shù)所設計到的領(lǐng)域相對比較廣泛，在這里我們只能簡(jiǎn)單的說(shuō)出一些所涉及到的內容，目前開(kāi)始向高海拔以及外太空進(jìn)行拓展。在這種極端的環(huán)境下，高溫和低溫會(huì )對電力系統產(chǎn)生很大的影響。所以為了進(jìn)一步拓展人類(lèi)生存空間，我們需要了解功率器件，對電力電子電路和控制方法進(jìn)行全面研究。
參考文獻
[1]城軌輔助變流器熱設計方法研究[J].鐵道標準設計，2016(08).
[2]陳思哲，盛況.4700V碳化硅PiN整流二極管[J].電工技術(shù)學(xué)報，2015(22).
[3]何駿偉，陳思哲，任娜，等.4500V碳化硅SBD和JFET功率模塊的制備與測試[J].電工技術(shù)學(xué)報，2015(17).
[4]鄒高域，趙爭鳴，袁立強，等.雙PWM變換器的系統安全工作區及其應用[J].電力自動(dòng)化設備，2014(03).
[5]易潤華，冀春濤.大功率點(diǎn)焊逆變器熱設計與仿真[J].焊接技術(shù)，2013(10).
[6]何文志，丘東元，肖文勛，等.高頻大功率開(kāi)關(guān)電源結構的熱設計[J].電工技術(shù)學(xué)報，2013(02).
[7]嚴曉湘，賀風(fēng)華.礦用隔爆型變頻器功率器件熱損計算及散熱設計[J].煤礦機械，2013(01).
[8]任峰.變頻器的溫升與試驗方法分析[J].企業(yè)技術(shù)開(kāi)發(fā)，2012(28).
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