集中發(fā)電技術(shù)正在經(jīng)歷一場革新。傳統(tǒng)發(fā)電廠（如燃煤、燃氣及核能發(fā)電廠）逐漸被可再生、分散化的解決方案（如風力、太陽能或生物質(zhì)發(fā)電廠）取代。后一類電廠通常遵循相同的原理，亦即使用可再生能源（太陽能、風力和生物質(zhì)）并通過一個或更多的轉(zhuǎn)變過程產(chǎn)生直流或交流電壓或電流。由于能源生產(chǎn)者是分散的，所以越來越多的電能不再饋入高壓電力系統(tǒng)，而是饋入中壓和低壓電力系統(tǒng)。因此，未來將越來越需要采用儲能器件的智能電力系統(tǒng)管理，以多變的方式滿足峰值負載需求。這些發(fā)電廠的核心組件是能夠以同步方式和合適的質(zhì)量將產(chǎn)生的電能提供給電力系統(tǒng)或消費者的電力轉(zhuǎn)換器。這些發(fā)電廠不僅會向各個組件提出極端要求，而且它們還必須在艱苦環(huán)境條件下達到約20年之久的使用壽命。

　　近年來，電力轉(zhuǎn)換器的發(fā)展重點已轉(zhuǎn)向更高功率密度和半導(dǎo)體的更高開關(guān)頻率。第一個發(fā)展使得改進性價比成為可能，因為能夠在保持系統(tǒng)成本幾乎不變的同時增加輸出功率。第二個發(fā)展增加了系統(tǒng)效率，因為由于開關(guān)頻率的增加，系統(tǒng)損耗隨之降低。

　　圖1：電力轉(zhuǎn)換器的概念電路圖

　　電力轉(zhuǎn)換器從電路圖中的輸入側(cè)（左）移動到消費側(cè)（右），有一個用于限制充電電流的電阻（RI），用于保護電容抗干擾。通電后，該電阻必須接納大量脈沖能量。這一能量流或能量的應(yīng)用出現(xiàn)在電容式充電的很短時間內(nèi)，且通常只需一次（出現(xiàn)于起動期間且不具有周期性）。這向所使用的電阻技術(shù)提出了特殊要求。絕熱邊界條件因為脈沖的短持續(xù)時間而存在。因此，該能量只應(yīng)用于電阻的有效材料（acTIve material），而不會通過熱傳導(dǎo)在整個電阻中傳播。

　　與厚膜或薄膜技術(shù)相比，繞線電阻有效質(zhì)量大并因此可適應(yīng)高脈沖能量和連續(xù)功率。但低功率轉(zhuǎn)換器采用了所有的電阻技術(shù)。其中包括SMD-MELF薄膜電阻、LTO厚膜電阻和上文提到的繞線電阻。如果功率較高，串聯(lián)或并聯(lián)的繞線電阻可組合為印刷電路板（PCB）元件（G200、AC、RS、CW、FS和Z300）。在功率超過50 W時，有許多特殊繞線電阻（如GWK、GWS、CSxx、FST、FSE、EDGx、RSO和GBS系列）或厚膜電阻（如散熱器上的LPS或RPS，由于極其多樣的連接選項，它們的安裝位置可遠離PCB）可供使用。

　　在交流電壓變換到合適的電壓平后，使用B6橋?qū)涣麟妷哼M行調(diào)整，然后使用電感來抑制干擾。一方面，DC link電阻（RDC）和DC link電容的串聯(lián)用于限制DC link電容的充電電流。該電流產(chǎn)生相對較高但不常發(fā)生的脈沖負載。另一方面，該串聯(lián)用于抑制DC link電路中的諧波，該諧波等于一個連續(xù)負載（因為持續(xù)重復(fù)的脈沖序列）。因此，必須對所使用的電阻進行限定，以承受連續(xù)功率和脈沖功率。

　　最新電力轉(zhuǎn)換器具有向電力系統(tǒng)或電力消費者提供電容式或電感式無功功率的選擇。這是通過增加或減小DC link電路電壓而實現(xiàn)的。這一增加是使用內(nèi)部升壓轉(zhuǎn)換器或直接在電力轉(zhuǎn)換器的輸入位置實現(xiàn)的。斬波電阻（RBR）用于通過將多余電能轉(zhuǎn)換為熱能來減小DC link電路電壓。功率MOSFET、IGBT模塊或晶閘管提供電阻開關(guān)功能。

　　功率MOSFET和IGBT模塊能夠進行高頻開關(guān)操作，但晶閘管只支持低頻工作。當DC link電路電壓有超過規(guī)定最大值的危險時，這些電源開關(guān)會連接斬波電阻。在DC link電路電壓因為該操作而下降后，就會再次斷開斬波電阻。這些斬波電阻安裝簡單，具有眾多連接選項，其功率耗散為100 W - 1000 W。這種情況下常常會發(fā)現(xiàn)斬波電阻與撬棒電阻（crowbar resistor）的組合使用。在下游元件發(fā)生故障時，這種組合使得有可能將DC link的能量完全發(fā)散到電阻（RBR）中，從而防止電力轉(zhuǎn)換器損壞。這里可選擇主要成分為鋼的鋼格柵或鋼板電阻。對于這些電阻類型，極其多樣化的合金鋼板具有回紋波結(jié)構(gòu)，通過對它們進行級聯(lián)，可按照需要來設(shè)置阻值、連續(xù)功率、脈沖功率和最大表面溫度。鋼板間的絕緣可使用陶瓷或云母材料。此外，這些鋼板電阻還具有非常低的電感，因此在開關(guān)期間不會產(chǎn)生額外的電壓尖峰。

　　鋼格柵電阻（如Vishay GREx）由于其大表面提供的自然對流冷卻或者使用風扇而適用于高連續(xù)功率。最大可實現(xiàn)散熱量在此情況下僅受可用安裝空間及風扇輸出的限制。但如果需要更大功率而絕緣空間更小，則可使用水冷電阻，如Vishay WCR系列。

　　除了瞬態(tài)輸入浪涌電流、濾波和所描述的DC link電路匹配的限制之外，還通過所示H橋電路將直流電壓變換為具有可變頻率及脈沖寬度的交流電壓。濾波電阻（RHF）和串聯(lián)的輸出電容用于抑制輸出級上的諧波。另外RHF還具有限制濾波電容的充電電流的作用。有端帽（capped）的繞線電阻（如GWK和FVT系列）因為安裝方便及其高脈沖功率和連續(xù)功率而適用于濾波應(yīng)用。該系列產(chǎn)品的不同之處在于其穩(wěn)固的玻璃絕緣具有耐濕和抗化學清潔材料性能。GWK和FVT系列還能輕松實現(xiàn)低電感電阻。在此方面，有兩根電阻絲以雙股方式環(huán)繞在電阻體上。按照疊加原理，對旋式電流導(dǎo)致其產(chǎn)生的磁場相互抵消。

　　接下來是撬棒電阻（RCR）——如果它們還沒有被放入DC link。如前所述，這種電阻的作用是防止周圍元件在發(fā)生故障時過載。

　　RDC濾波電阻、RBR斬波電阻和RHF濾波電阻這三個電阻對優(yōu)化型系統(tǒng)的效率優(yōu)化具有很大的幫助作用。在高速開關(guān)元件（如IGBT或功率MOSFET）情況下，有必要對這些電阻進行精心設(shè)計，以實現(xiàn)低電感。電阻選擇不正確可能導(dǎo)致因為寄生電感和電容而產(chǎn)生諧振電路。這些電路會產(chǎn)生峰值電壓，使半導(dǎo)體元件過載或損壞。此外，寄生電感還會“圓化”信號波形，這會使產(chǎn)生具有陡峭上升沿的矩形脈沖不可能實現(xiàn)。另外這還對整個電路的功率和效率具有負面影響。

　　對于本文中提到的所有應(yīng)用，Vishay提供采用不同電阻技術(shù)的對應(yīng)解決方案。另外，Vishay還合適的電力電容，利用高質(zhì)量元件確保所需轉(zhuǎn)換器的長期效率和性能。