?使用寬禁帶半導體?：寬禁帶半導體如碳化硅(SiC)和氮化鎵(GaN)能夠顯著降低開關和傳導損耗，提高效率。例如，基于SiC的設計在廣泛溫度范圍內(nèi)提供高魯棒性和效率，與基于硅(Si)的設計相比，顯著降低了開關和傳導損耗?1。優(yōu)化電路設計?：通過優(yōu)化電路設計，如采用多級降壓轉(zhuǎn)換器，可以有效降低導通壓降，提高轉(zhuǎn)換效率。例如，通過將電壓分兩步轉(zhuǎn)換，可以在中間設置一個中間電壓，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?：高效的冷卻技術可以幫助降低設備運行溫度，減少因過熱導致的效率損失，從而提高整體系統(tǒng)的穩(wěn)定性?1。電力電子效率對于電力系統(tǒng)的高效運行至關重要。高效率的電力電子設備能夠減少能源浪費，降低運行成本，減少溫室氣體排放，符合可持續(xù)發(fā)展的要求。此外，高效電力電子設備還能提高系統(tǒng)的可靠性和壽命，減少維護成本，從而在整體上提升電力系統(tǒng)的經(jīng)濟性和環(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、其控制和相對效率相關的技術相關聯(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。在電力電子中進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。正是由于這個原因，必須盡量減少電子設備中的散熱和功率損耗。

　　換句話說，從設備的輸入端傳遞到輸出端的能量不應該減少和減少。電力電子系統(tǒng)的應用越來越多，跨越不同的領域。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，有許多設備會吸收大量能量。它們必須以最佳方式設計，以確保極高的安全性和可靠性，但最重要的是，要超過政府和當局為獲得認證而規(guī)定的規(guī)格。電力電子的目的是節(jié)省電力，降低運營成本并提高電氣系統(tǒng)的安全性。它們必須以最佳方式設計，以確保極高的安全性和可靠性，但最重要的是，要超過政府和當局為獲得認證而規(guī)定的規(guī)格。

　　電力電子技術是半導體電子在電力控制和轉(zhuǎn)換方面的應用[2]。這些半導體是功率晶體管和二極管，它們將輸入電壓接通和斷開，形成無源組件網(wǎng)絡，將其轉(zhuǎn)換為不同的電壓電平。功率半導體技術的進步促使電能處理效率得到進一步提升。

　　為確保電能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)正確運行，需要通過嵌入式數(shù)字計算機，采用每秒運行數(shù)千次的復雜算法來予以控制。該計算機負責監(jiān)測系統(tǒng)運行情況，并根據(jù)各種參數(shù)和設定的目標來調(diào)整系統(tǒng)行為。這種調(diào)整能力被嵌入到包含了系統(tǒng)和應用知識的數(shù)字算法中。

　　電力電子技術將數(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。電力電子技術與數(shù)字技術的結(jié)合，是促使電網(wǎng)成為碳中和能源系統(tǒng)支柱的關鍵因素。

　　電力電子的目的是節(jié)省電力，降低運營成本并提高電氣系統(tǒng)的安全性。它們必須以最佳方式設計，以確保極高的安全性和可靠性，但最重要的是，要超過政府和當局為獲得認證而規(guī)定的規(guī)格。電力電子的目的是節(jié)省電力，降低運營成本并提高電氣系統(tǒng)的安全性。電力電子滿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。這個指標是描述電力電子器件或電路在最大負載情況下的能量利用率的重要參數(shù)之一。在實際應用中，電力電子滿載效率的高低直接影響到整個電力系統(tǒng)的能效水平。電力電子滿載效率通常是以百分比形式表示，計算方法是將輸出功率除以輸入功率，再乘以100%。電力電子滿載效率越高，代表著能量的損耗越小，能量轉(zhuǎn)化效率越高。因此，提高電力電子滿載效率可以有效節(jié)約能源，減少對環(huán)境的影響。在實際工作中，電力電子滿載效率的提高需要從多方面進行優(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，電力電子裝置的運行狀態(tài)通常會發(fā)生變化，因此除了滿載效率，還應該關注其在不同工作狀態(tài)下的能效特性，以達到最佳的能量利用效果。在實際生產(chǎn)和能源管理中，對于電力電子滿載效率的重視，也促進了節(jié)能技術的發(fā)展與應用，推動整個能源行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

　　能量轉(zhuǎn)換效率是一個重要的指標，各制造商摩拳擦掌希望在95%的基礎上再有所提升。為了實現(xiàn)這一提升，開始逐漸采用越來越復雜的轉(zhuǎn)換拓撲，如移相全橋(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關速度被譽為未來的半導體業(yè)明珠。

　　然而，最終用戶要放眼全局，更關心的是整個系統(tǒng)或流程的效率，即在履行環(huán)保義務的同時謀求利潤最大化。他們明白，當考慮到整個壽命周期成本時，逐步減少能量轉(zhuǎn)換過程中的小部分損失并不一定會帶來總體成本或環(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)造出更多的價值。

　　在電力電子領域，效率是一個很容易被概念化的術語——100%就是好，0%就是差。但這與你所占的角度有關，例如，對于數(shù)據(jù)中心而言，其整體電力效率近乎為零，也就是說從電網(wǎng)獲取的所有電力幾乎全部轉(zhuǎn)換為刀片服務器、電源和冷卻系統(tǒng)電子設備所產(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節(jié)省成本和空間，真正的問題是如何在最大化生產(chǎn)力的同時最小化總功耗。

　　數(shù)據(jù)中心管理人員深知這一點，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盡可能降低電費，并從資本投資中獲得回報。他們別無選擇，只能增加服務器，即使會帶來數(shù)千瓦的功耗，但可以計算出因此而得到的貨幣價值，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100kw的電機，在產(chǎn)生更多凈輸出的同時，也會不可避免地增加電機驅(qū)動及供電壓力。在所有行業(yè)中，電源本身沒有增加任何商業(yè)價值，但又不可缺少，因此，電力供應中消耗的每一項運營費用和每一點功率損耗都被視為降低了利潤。這無形中給電力電子制造商帶來了更多壓力，要求他們通過提高電力效率來降低損失。

　　能源轉(zhuǎn)換設備供應商可能會為了在非常特定的條件下聲稱的效率而相互競爭，但對最終用戶來說，重要的是其生產(chǎn)效率及盈利能力。通過消耗更少的能源節(jié)省幾美元是一件好事，但通過增加機柜或機架中的設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”的說法，這是實現(xiàn)收入所必須達到的一項貨幣價值，以千美元/平方英尺為單位，因此縮小電子設備的規(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展時不再急需采購完整的額外機柜，那么從短期和長期來看都將節(jié)省更多的成本。

　　通過相關的能源轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)更高的電子密度，正促使系統(tǒng)架構(gòu)師將“功率密度”視為一個越來越重要的指標。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，因為需要考慮的因素太多。比如，在典型工業(yè)機柜中，可能有開關設備、連接器、安裝在機箱上的電磁干擾(EMI)濾波器、產(chǎn)生中間電壓的AC/DC轉(zhuǎn)換器、大電流母線、負載處的DC/DC轉(zhuǎn)換器、風扇及其自身的電源和安裝硬件，甚至還包括空調(diào)機組。在控制柜中，負載可能是外部的，例如電動機。在這種情況下，能源轉(zhuǎn)換設備的體積占整個空間的很大一部分，任何節(jié)省下來的空間都可用于安裝更多的控制電子設備。不過，因為添加設備會消耗更多的功率，所以收益也會減少。控制柜還可能受到要求使用標準化硬件(如用于設備安裝的DIN導軌)帶來的限制，同時供應商推出的產(chǎn)品越來越窄，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部件的尺寸可以達到48mm寬x124mm高。機柜內(nèi)的冷卻系統(tǒng)(如果有)可能只是由入口溫度不確定的風扇組成，因此能源轉(zhuǎn)換器的額定值往往只能針對在沒有底盤散熱的高溫氣流中運行的前提條件來確定。這使得能源轉(zhuǎn)換密度的值相對較低，每25立方毫米約為10到20瓦。