蓋世汽車訊 據外媒報道，日本神戶大學（Kobe University）設計了一種新型電子大功率變流器，比之前的產品效率更高、成本及維護成本更低。該款直流升壓變流器可對電力和電子元件的進一步發展做出重大貢獻，惠及發電、醫療保健、移動出行和信息技術行業。

直流電壓升壓變流器（圖片來源：神戶大學）

從陽光或振動中獲取能量、亦或是為醫療設備或氫燃料汽車提供動力的設備都有一個關鍵的組件，即所謂的“升壓變流器”，其輸入低壓直流電，然后進行轉換，輸出高壓直流電。由于此種設備是一種到處可見的關鍵部件，因此都希望其可以使用盡可能少的部件，以降低維護成本和成本，同時還能在不產生電磁噪聲或熱量的情況下以盡可能高的效率運行。

升壓變流器的主要工作原理是在電路的兩種狀態間快速變化，一種狀態是儲存能量，另一種狀態是釋放能量。切換速度越快，元件的尺寸就越小，因此整個設備的尺寸就可以縮小。不過，這也增加了電磁噪聲和產生的熱量，會削弱功率變流器的性能。

神戶大學電力電子系團隊在研究員Mishima Tomokazu的領導下，在研發一種新型直流功率轉換電路方面取得了重大進展。他們成功將高開關頻率（比之前約高10倍）與一種可降低電磁噪聲和功率損失（因散熱造成）的技術（軟開關）結合起來，同時還減少了元件的數量，從而實現了低成本和低復雜性。

Mishima博士解釋道：“當電路在兩種狀態之間變換時，有一段短暫的時間內開關沒有完全閉合，這時開關上同時存在電壓和電流。這意味著，在這段時間內，開關的工作與電阻一樣，因此會散熱。開關狀態改變得越頻繁，散熱就越多。軟開關是一種保證開關轉換在零電壓下發生的技術，可以最大限度地減少熱損失。”

在一般情況下，這可通過“緩沖器”實現，即在轉換期間作為替代性能量吸收器的組件，隨后會發生能量損失。

神戶大學研究團隊在《IEEE Transactions on Power Electronics》期刊上介紹了其新型電路設計和評估結果，研究成果的關鍵在于使用“諧振槽”電路，此種電路可以在開關期間存儲能量，因此損耗更低。

此外，研究人員采用了節省元件的設計，將平面元件印刷到電路板上，稱為“平面變壓器”，非常緊湊，而且具備良好的效率和熱性能。

Mishima博士與同事還打造了一個電路原型，并測量了其性能。

“我們證實，我們的無緩沖器設計大大降低了電磁噪聲，能效高達91.3%，對于具有高電壓轉換比的MHz驅動器而言是前所未有的。這一比例也比現有設計的比例高出1.5倍以上。”不過，該研究團隊還想通過降低磁性元件的功耗來進一步提高效率。

考慮到電子設備如今在社會中無處不在，具有高電壓倍率的直流電源效率高且能低噪聲運行非常重要。

神戶大學的這一科學成就將對電力、可再生能源、交通、信息和電信以及醫療保健等應用產生重大影響。Mishima博士還解釋了其未來計劃：“目前研發的設備是一個100W級別的小容量原型設備，但我們的目標是通過改進電子電路板和其他元件，未來，將設備的功率容量擴大到更大的kW級別。”

該項研究由神戶大學與中國臺灣中興大學（National Chung Hsing University）合作開展。

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