电力电子转化器应用日本研发超高效电力转换器，成本更低，性能更佳！|上海羊羽卓进出口贸易有限公司

日本研发超高效电力转换器，成本更低、性能更佳！

神户大学开发的一种新型电力转换器设计，以其显著提高的效率、降低的成本和维护，预示着电力和电子组件在各个领域，包括发电、医疗保健、移动性和信息技术的发展将受到重大影响。

所谓的“升压转换器”是一种将低电压直流输入转换为高电压直流输出的设备，它在从阳光或振动中收集能量的设备、医疗设备或氢燃料汽车中扮演着关键角色。这种组件的普遍性和关键性意味着它需要尽可能少的组件以减少维护和成本，同时以最高的效率运行，不产生电磁噪声或热量。

神户大学电力电子研究员三嶋朋和的研究团队在开发一种新的直流功率转换电路方面取得了显著进展。他们设法将高频开关（比以前快约10倍）与一种称为“软开关”的技术相结合，该技术减少了由于热耗散引起的电磁噪声和功率损耗，同时还减少了组件数量，因此保持了低成本和复杂性。

研究团队在《IEEE电力电子学刊》上展示了他们的新电路设计及其评估。他们的关键成就是使用了“共振罐”电路，这些电路可以在开关期间存储能量，因此损耗要小得多。此外，他们使用了一种节省组件的设计，将平面组件印刷在电路板上，称为“平面变压器”，该变压器非常紧凑，具有很好的效率和热性能。

三嶋朋和及其同事还构建了一个电路原型并测量了其性能。“我们确认我们的无缓冲器设计大大减少了电磁噪声，并且具有高达91.3%的高能效，这在MHz驱动与高电压转换比的应用中是前所未有的。这个比率也比现有设计高1.5倍以上。”然而，他们希望通过减少所使用的磁性组件的功耗来进一步提高效率。

考虑到电力设备在我们社会中的普遍性，具有高电压倍增比的直流电源的高效率和低噪声运行极为重要。神户大学的发展将对电力、可再生能源、运输、信息和电信以及医疗保健领域的应用具有重要意义。

三嶋朋和解释他们未来的计划说：“目前的开发是100W级的小型容量原型，但我们的目标是通过改进电子电路板和其他组件，将来将功率容量扩大到更大的千瓦级容量。”

这项研究不仅展示了电力转换技术的潜力，而且强调了日本在推动这一领域创新方面的领导作用。那么，您如何看待这种新型电力转换器的发展前景？您认为它将如何影响未来的电力供应和电子设备设计？欢迎在评论区分享您的想法，与我们共同探讨这一激动人心的技术进步。

参考资料：DOI： 10.1109/TPEL.2024.3380069

日本科学家设计出超高效的直流升压转换器成本更低还更好用

神户大学开发的一种新型电力转换器设计可显著提高效率，降低成本，减少维护。这种直流升压转换器将对发电、医疗保健、移动和信息技术等各个领域的电气和电子元件的发展产生重大影响。

神户大学开发的直流升压转换器大大降低了电磁噪声，能源效率高达 91% 以上，这对于具有高电压倍增比的 MHz 驱动器来说是前所未有的。这一比率也比现有设计高出 1.5 倍以上。资料来源：Mishima Tomokazu

从阳光或振动中获取能量的设备，或为医疗设备或氢燃料汽车提供动力的设备，都有一个共同的关键部件。这种所谓的"升压转换器"将低压直流输入转换为高压直流输出。由于它是一个无处不在的关键部件，因此需要使用尽可能少的部件以减少维护和成本，同时以尽可能高的效率运行，而不产生电磁噪声或热量。升压转换器的主要工作原理是在电路的两种状态之间快速切换，一种状态储存能量，另一种状态释放能量。切换速度越快，元件的体积就越小，从而可以缩小整个设备的尺寸。然而，这也会增加电磁噪声和发热，从而降低功率转换器的性能。

神户大学电力电子学研究员三岛友和的团队在开发新型直流电源转换电路方面取得了重大进展。他们成功地将高频开关（约为以前的 10 倍）与一种可减少电磁噪声和散热造成的功率损耗的技术（称为"软开关"）结合起来，同时还减少了元件数量，从而降低了成本和复杂性。

神户大学的团队展示了一种新的电路设计，该设计采用了"谐振槽"电路，可以在开关期间储存能量，因此损耗要低得多。此外，他们还采用了一种节省元件的设计，将平面元件印刷到电路板上，称为"平面变压器"，这种设计非常紧凑，具有良好的效率和散热性能。资料来源：Mishima Tomokazu

"当电路在两种状态之间变化时，开关有一段短暂的时间没有完全闭合，此时开关两端既有电压又有电流。这意味着在这段时间内，开关就像一个电阻器，因此会散热。开关状态变化越频繁，散热量就越大。"Mishima 博士解释说："软开关是一种确保开关转换在零电压下进行的技术，因此可以最大限度地减少热量损失。传统上，这种技术是通过缓冲器来实现的，缓冲器是一种在过渡期间提供替代能源的元件，因此会导致能量损失。"

神户大学团队在《电气和电子工程师学会电力电子学期刊》（IEEE Transactions on Power Electronics）上介绍了他们的新电路设计及其评估结果。他们取得这一成就的关键在于使用了"谐振槽"电路，这种电路可以在开关期间储存能量，因此损耗要低得多。此外，他们还采用了一种节省元件的设计，将扁平元件印刷到电路板上，称为"平面变压器"，这种变压器非常紧凑，具有良好的效率和散热性能。

Mishima 和他的同事还制作了电路原型，并对其性能进行了测量："我们的无缓冲器设计大大降低了电磁噪声，能量效率高达 91.3%，这对于具有高电压转换率的 MHz 驱动器来说是前所未有的。这一比率也比现有设计高出 1.5 倍以上。"不过，他们希望通过降低所用磁性元件的功率耗散来进一步提高效率。

考虑到电气设备在我们的社会中无处不在，具有高电压倍增比的直流电源的高效率和低噪声运行极为重要。神户大学的这项研发成果对电力、可再生能源、交通、信息和电信以及医疗保健等领域的应用具有重大意义。三岛介绍了他们的未来计划，他说："目前开发的是 100 瓦级的小容量原型，但我们的目标是通过改进电子电路板和其他元件，在未来将功率容量扩大到更大的千瓦级容量。"

编译来源：ScitechDaily