電力電子效率?是指電力電子設(shè)備在轉(zhuǎn)換電能過(guò)程中的效率，通常定義為輸出功率與輸入功率的比值。具體來(lái)說(shuō)，電力電子效率可以通過(guò)以下公式計(jì)算：電力電子效率=輸出功率輸入功率×100%電力電子效率=輸入功率輸出功率×100%提高電力電子效率的方法

?使用寬禁帶半導(dǎo)體?：寬禁帶半導(dǎo)體如碳化硅(SiC)和氮化鎵(GaN)能夠顯著降低開(kāi)關(guān)和傳導(dǎo)損耗，提高效率。例如，基于SiC的設(shè)計(jì)在廣泛溫度范圍內(nèi)提供高魯棒性和效率，與基于硅(Si)的設(shè)計(jì)相比，顯著降低了開(kāi)關(guān)和傳導(dǎo)損耗?1。優(yōu)化電路設(shè)計(jì)?：通過(guò)優(yōu)化電路設(shè)計(jì)，如采用多級(jí)降壓轉(zhuǎn)換器，可以有效降低導(dǎo)通壓降，提高轉(zhuǎn)換效率。例如，通過(guò)將電壓分兩步轉(zhuǎn)換，可以在中間設(shè)置一個(gè)中間電壓，從而減少電感峰值電流，降低功率損耗?2。?采用高效冷卻技術(shù)?：高效的冷卻技術(shù)可以幫助降低設(shè)備運(yùn)行溫度，減少因過(guò)熱導(dǎo)致的效率損失，從而提高整體系統(tǒng)的穩(wěn)定性?1。電力電子效率對(duì)于電力系統(tǒng)的高效運(yùn)行至關(guān)重要。高效率的電力電子設(shè)備能夠減少能源浪費(fèi)，降低運(yùn)行成本，減少溫室氣體排放，符合可持續(xù)發(fā)展的要求。此外，高效電力電子設(shè)備還能提高系統(tǒng)的可靠性和壽命，減少維護(hù)成本，從而在整體上提升電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性和環(huán)境友好性?34。

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(mén)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(huà)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。

電力電子技術(shù)是半導(dǎo)體電子在電力控制和轉(zhuǎn)換方面的應(yīng)用[2]。這些半導(dǎo)體是功率晶體管和二極管，它們將輸入電壓接通和斷開(kāi)，形成無(wú)源組件網(wǎng)絡(luò)，將其轉(zhuǎn)換為不同的電壓電平。功率半導(dǎo)體技術(shù)的進(jìn)步促使電能處理效率得到進(jìn)一步提升。

為確保電能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)正確運(yùn)行，需要通過(guò)嵌入式數(shù)字計(jì)算機(jī)，采用每秒運(yùn)行數(shù)千次的復(fù)雜算法來(lái)予以控制。該計(jì)算機(jī)負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行情況，并根據(jù)各種參數(shù)和設(shè)定的目標(biāo)來(lái)調(diào)整系統(tǒng)行為。這種調(diào)整能力被嵌入到包含了系統(tǒng)和應(yīng)用知識(shí)的數(shù)字算法中。

電力電子技術(shù)將數(shù)字字節(jié)(信息)與電子流相融合，從而以最優(yōu)的方式工作。電力電子技術(shù)與數(shù)字技術(shù)的結(jié)合，是促使電網(wǎng)成為碳中和能源系統(tǒng)支柱的關(guān)鍵因素。

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。電力電子滿(mǎn)載效率是電力電子裝置在額定電流或額定功率下的效率水平。這個(gè)指標(biāo)是描述電力電子器件或電路在最大負(fù)載情況下的能量利用率的重要參數(shù)之一。在實(shí)際應(yīng)用中，電力電子滿(mǎn)載效率的高低直接影響到整個(gè)電力系統(tǒng)的能效水平。電力電子滿(mǎn)載效率通常是以百分比形式表示，計(jì)算方法是將輸出功率除以輸入功率，再乘以100%。電力電子滿(mǎn)載效率越高，代表著能量的損耗越小，能量轉(zhuǎn)化效率越高。因此，提高電力電子滿(mǎn)載效率可以有效節(jié)約能源，減少對(duì)環(huán)境的影響。在實(shí)際工作中，電力電子滿(mǎn)載效率的提高需要從多方面進(jìn)行優(yōu)化，如選擇合適的器件和電路結(jié)構(gòu)、優(yōu)化控制算法等。值得注意的是，電力電子裝置的運(yùn)行狀態(tài)通常會(huì)發(fā)生變化，因此除了滿(mǎn)載效率，還應(yīng)該關(guān)注其在不同工作狀態(tài)下的能效特性，以達(dá)到最佳的能量利用效果。在實(shí)際生產(chǎn)和能源管理中，對(duì)于電力電子滿(mǎn)載效率的重視，也促進(jìn)了節(jié)能技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，推動(dòng)整個(gè)能源行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

能量轉(zhuǎn)換效率是一個(gè)重要的指標(biāo)，各制造商摩拳擦掌希望在95%的基礎(chǔ)上再有所提升。為了實(shí)現(xiàn)這一提升，開(kāi)始逐漸采用越來(lái)越復(fù)雜的轉(zhuǎn)換拓?fù)?，如移相全?PSFB)和LLC變換器。而且二極管將逐漸被功耗更低的MOSFET所取代，寬帶隙(WBG)器件更是以其驚人的開(kāi)關(guān)速度被譽(yù)為未來(lái)的半導(dǎo)體業(yè)明珠。

然而，最終用戶(hù)要放眼全局，更關(guān)心的是整個(gè)系統(tǒng)或流程的效率，即在履行環(huán)保義務(wù)的同時(shí)謀求利潤(rùn)最大化。他們明白，當(dāng)考慮到整個(gè)壽命周期成本時(shí)，逐步減少能量轉(zhuǎn)換過(guò)程中的小部分損失并不一定會(huì)帶來(lái)總體成本或環(huán)境效益的大幅提升。另一方面，將更多能量轉(zhuǎn)換設(shè)備集成到更小的封裝中，即提高“功率密度”，可以更有效地利用工廠或數(shù)據(jù)中心的占地面積，并以現(xiàn)有的管理成本創(chuàng)造出更多的價(jià)值。

在電力電子領(lǐng)域，效率是一個(gè)很容易被概念化的術(shù)語(yǔ)——100%就是好，0%就是差。但這與你所占的角度有關(guān)，例如，對(duì)于數(shù)據(jù)中心而言，其整體電力效率近乎為零，也就是說(shuō)從電網(wǎng)獲取的所有電力幾乎全部轉(zhuǎn)換為刀片服務(wù)器、電源和冷卻系統(tǒng)電子設(shè)備所產(chǎn)生的熱量。但如果能充分利用這些熱量為數(shù)據(jù)中心帶來(lái)收入，效果就完全不同了，這也是在多數(shù)行業(yè)廣為采納的一種方法。所以如果你想在獲取利益的同時(shí)節(jié)省成本和空間，真正的問(wèn)題是如何在最大化生產(chǎn)力的同時(shí)最小化總功耗。

數(shù)據(jù)中心管理人員深知這一點(diǎn)，而且每天都需要考慮如何在提升數(shù)據(jù)處理能力和速度的同時(shí)盡可能降低電費(fèi)，并從資本投資中獲得回報(bào)。他們別無(wú)選擇，只能增加服務(wù)器，即使會(huì)帶來(lái)數(shù)千瓦的功耗，但可以計(jì)算出因此而得到的貨幣價(jià)值，并抵消掉額外的能源和資金成本。在工業(yè)上，如果需要增加一臺(tái)100kw的電機(jī)，在產(chǎn)生更多凈輸出的同時(shí)，也會(huì)不可避免地增加電機(jī)驅(qū)動(dòng)及供電壓力。在所有行業(yè)中，電源本身沒(méi)有增加任何商業(yè)價(jià)值，但又不可缺少，因此，電力供應(yīng)中消耗的每一項(xiàng)運(yùn)營(yíng)費(fèi)用和每一點(diǎn)功率損耗都被視為降低了利潤(rùn)。這無(wú)形中給電力電子制造商帶來(lái)了更多壓力，要求他們通過(guò)提高電力效率來(lái)降低損失。

能源轉(zhuǎn)換設(shè)備供應(yīng)商可能會(huì)為了在非常特定的條件下聲稱(chēng)的效率而相互競(jìng)爭(zhēng)，但對(duì)最終用戶(hù)來(lái)說(shuō)，重要的是其生產(chǎn)效率及盈利能力。通過(guò)消耗更少的能源節(jié)省幾美元是一件好事，但通過(guò)增加機(jī)柜或機(jī)架中的設(shè)備密度以及提高每立方英尺的生產(chǎn)率所獲得的收益可能更有吸引力。數(shù)據(jù)中心和制造業(yè)的建筑面積有一種“美元密度”的說(shuō)法，這是實(shí)現(xiàn)收入所必須達(dá)到的一項(xiàng)貨幣價(jià)值，以千美元/平方英尺為單位，因此縮小電子設(shè)備的規(guī)模，以提供更高的生產(chǎn)空間，才能獲得真正的收益。如果這意味著在需要擴(kuò)展時(shí)不再急需采購(gòu)?fù)暾念~外機(jī)柜，那么從短期和長(zhǎng)期來(lái)看都將節(jié)省更多的成本。

通過(guò)相關(guān)的能源轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)更高的電子密度，正促使系統(tǒng)架構(gòu)師將“功率密度”視為一個(gè)越來(lái)越重要的指標(biāo)。然而，與端到端電氣效率不同，完整系統(tǒng)的功率密度非常難以比較，因?yàn)樾枰紤]的因素太多。比如，在典型工業(yè)機(jī)柜中，可能有開(kāi)關(guān)設(shè)備、連接器、安裝在機(jī)箱上的電磁干擾(EMI)濾波器、產(chǎn)生中間電壓的AC/DC轉(zhuǎn)換器、大電流母線(xiàn)、負(fù)載處的DC/DC轉(zhuǎn)換器、風(fēng)扇及其自身的電源和安裝硬件，甚至還包括空調(diào)機(jī)組。在控制柜中，負(fù)載可能是外部的，例如電動(dòng)機(jī)。在這種情況下，能源轉(zhuǎn)換設(shè)備的體積占整個(gè)空間的很大一部分，任何節(jié)省下來(lái)的空間都可用于安裝更多的控制電子設(shè)備。不過(guò)，因?yàn)樘砑釉O(shè)備會(huì)消耗更多的功率，所以收益也會(huì)減少。控制柜還可能受到要求使用標(biāo)準(zhǔn)化硬件(如用于設(shè)備安裝的DIN導(dǎo)軌)帶來(lái)的限制，同時(shí)供應(yīng)商推出的產(chǎn)品越來(lái)越窄，而輸入/輸出連接器尺寸的可用性也往往定義了最低要求。30W AC/DC的寬度現(xiàn)在只有21mm左右，而480W部件的尺寸可以達(dá)到48mm寬x124mm高。機(jī)柜內(nèi)的冷卻系統(tǒng)(如果有)可能只是由入口溫度不確定的風(fēng)扇組成，因此能源轉(zhuǎn)換器的額定值往往只能針對(duì)在沒(méi)有底盤(pán)散熱的高溫氣流中運(yùn)行的前提條件來(lái)確定。這使得能源轉(zhuǎn)換密度的值相對(duì)較低，每25立方毫米約為10到20瓦。