電力電子與能量傳輸的案例
電力電子HIL仿真設備調研
一、調研背景
隨著電力電子技術在新能源、智能電網等領域的深入應用，高校與科研機構對相關教學科研設備的需求日益增長。HIL（硬件在環）仿真器作為電力電子實驗教學的核心工具，其
電力電子HIL仿真設備調研
一、調研背景
隨著電力電子技術在新能源、智能電網等領域的深入應用，高校與科研機構對相關教學科研設備的需求日益增長。HIL（硬件在環）仿真器作為電力電子實驗教學的核心工具，其性能、適配性及性價比成為關注重點。本次調研聚焦市場主流設備，重點研究森木磊石最新推出的 單價2.48萬的EGBox Nano 入門級 HIL 仿真器，探究其在電力電子教學科研場景中的應用價值。
二、電力電子教學科研設備市場現狀
目前，電力電子教學科研設備市場品牌多樣，既有國外的 Opal-RT、dSPACE、Typhoon 等老牌廠商，也有國內森木磊石等企業。國外產品技術成熟，但價格高昂、售后響應慢；部分國內產品在功能適配性上存在不足。高校與科研機構亟需一款兼具性能、教學適配性與高性價比的設備，以滿足實驗教學、科研創新的需求。
三、EGBox Nano 產品分析
（一）核心優勢突出性價比
1、極致便攜，顛覆傳統
EGBox Nano 外觀尺寸僅為 84mm（長）×181mm（寬）×51mm（高），小巧輕便，打破傳統實驗設備的笨重形態，便于課堂移動教學與學生自主實踐。
2、聚焦教學，全面實用
精準適配高校電力電子與電機控制課程實驗教學體系，涵蓋 單相橋式可控整流、三相橋式有源逆變、永磁同步電機控制 等 20 + 實驗內容，覆蓋電氣工程及其自動化、自動化、電子信息工程等專業需求。
3、價格親民，資源普及
售價僅 ￥2.48w，相比進口設備成本大幅降低，助力高校以更低投入實現實驗教學資源的普及，緩解教學設備經費壓力。
展開 蓋茨：美國能源轉型的關鍵是升級電力傳輸系統
如果你關心氣候變化，你就應該關心電力傳輸。簡單地說：電力傳輸是我們清潔能源未來的關鍵。如果我們解決電力傳輸的障礙，將獲得更低的排放、更清潔的空氣、更多的就業機會、更少的停電、更多的能源和經濟安全，以及更健康的社區。
《電力電子和電力拖動控制系統的MATLAB仿真》
【基本信息】 ISBN：7111180429 265 尺寸：小16開 印張：8.625 字數：333000 印次：1 印刷時間：2006/01/01 用紙：膠版紙 版次：1
【內容提要】
本書介紹了MATLAB及其圖形仿真界面SIMULINK的應用基礎知識，詳細介紹了SIMULINK模型庫的電力電子和電機模塊的功能和使用，并通過大量實例介紹了電力電子電路和交直流調速系統的仿真方法和技巧。
本書可以作為高等校電力電子技術和電力拖動自動控制系統類課程的教學輔助或等候課教材，也可供相關專業研究生和工程技術人員學習與參與。
【目錄】
前言
第1章 MATLAB基礎
1.1 MATLAB介紹
1.2 MATLAB的安裝和啟動
1.3 MATLAB環境
1.4 MATLAB的計算基礎
1.5 MATLAB程序設計基礎
1.6 MATLAB常用的其他命令
1.7 MATLAB的繪圖功能
1.8 電力電子電路波形圖的繪制
第2章 SIMULINK環境和模型庫
2.1 系統仿真環境
2.2 SIMULINK模型庫中的模塊
2.3 電力系統模型庫
第3章 電力電子器件模型
3.1 二極管模型
3.2 晶閘管模型
3.3 可關斷晶閘管模型
3.4 電力場效應晶體管模型
3.5 絕緣柵雙極型晶體管模型
3.6 理想開關模型
3.7 三相橋式整流電路模型
3.8 多功能橋式電路模型
3.9 驅動模型
第4章 變壓器和電動機模型
……
第5章 電力電子變流電路的仿真
第6章 直流調速系統的仿真
第7章 交流調速系統的仿真
第8章 提高功率因數的電力變流電路仿真
參考文獻
展開 《ACS AMI》：納米粒子電子傳輸層在空氣暴露對QLED效率的影響
分析了空氣組分對ZnMgO納米顆粒電性能的影響，發現水分能減少空穴泄漏，而氧氣能捕獲電子，改變電荷輸運特性。結果表明，量子點層的電荷平衡得到了改善。在亮度為104cd/m2時，最大外量子效率提高了2倍以上，達到9.5%。相關論文以題目為“Effect of Air Exposure of ZnMgO Nanoparticle Electron Transport Layer on Efficiency of Quantum-Dot Light-Emitting Diodes”發表在ACS Applied Materials Interface 期刊上。
論文鏈接：
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.1c01898
膠體量子點發光二極管（QLED）以其優異的性能在光電工業中引起了廣泛的關注，特別是在色純度、亮度和發射可調性方面，使其成為顯示和照明技術的候選器件。盡管最先進的器件在效率和穩定性方面都達到了優異的性能，一些論文報道了器件在運行和存儲過程中的異常行為，包括正老化、器件測試過程中的電流和亮度不穩定、空穴傳輸層（HTL）退化。
最近，封裝作為水或有機酸等不需要的化學部分的潛在來源也受到了廣泛關注。例如，有人提出，樹脂和ZnMgO電子傳輸層（ETL）之間的化學反應產生的水污染是影響器件壽命的關鍵因素。一些作者指出ZnMgO與Al的自發界面反應是老化過程的主要原因，而另一些作者認為ZnMgO的空位減少是一個可能的原因。最近，一種更復雜的現象，如電阻開關，即電場誘導的氧空位遷移，這是ZnMgO的固有特性，已被研究為可能有害于操作穩定性。從可擴展QLED制造的角度來看，QLED的露天制造是非常理想的。
展開 
《ASSA》：首次采用一種新方鈣鈦礦太陽能電池電子傳輸層！
電子傳輸層(ETL)對PSCs的性能和可擴展性起著決定性的作用。
SnO
2
具有較高的透過率、較低的燒結溫度、合適的深導和價帶位置，可以有效地在界面上提取電子，因此是
PSCS
中
ETL
的潛在候選者。
在本工作中，來自印
度國際粉末冶金與新材料先進研究中心的研究人
員
首次采用了一種簡單的、溶液可處理的低溫SnO2沉積方法,
初步研究了以
CuSCN
為空穴傳輸材料
(HTM)
、
Au
為背接觸的平面器件的光伏性能。相關論文以題目為“
Dip coated SnO
2
film as electron transport layer for low temperature processed planar perovskite solar cells
”
發表在
Applied Surface Science Advances
期刊上。
論文鏈接：
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S266652392100012X
鈣鈦礦型太陽能電池(PSC)吸引了太陽能領域的注意，因為它們的效率在10年內飆升至2020年的25.5%。PSCs的高效率、低成本、選擇材料、基板的靈活性以及良好的電學和光學性能使其成為現有技術的有力競爭者。然而，要將這項技術商業化，穩定性和可擴展性等挑戰仍有待解決。除了吸收體/鈣鈦礦層，電荷傳輸層也起著至關重要的作用，因為在界面的有效電荷提取決定了器件的性能和穩定性。各種金屬氧化物作為電子傳輸材料，如TiO2、SnO2、ZnO、BaNO3、SrTiO3等，在PSCS中得到了廣泛的應用。
展開 蘇大《AFM》：SnO2電子傳輸層對鈣鈦礦太陽能電池的改性工程
與其它同類材料相比，SnO2具有低溫制備、高電子引出能力等獨特的優點，自首次報道以來就受到了研究界的高度重視。基于SnO2的平面型鈣鈦礦型太陽能電池結構簡單，現有的器件可以達到23%以上的功率轉換效率，可以與傳統的介孔TiO2器件相媲美。近年來，SnO2的改性工程對器件性能的提高起到了重要作用。在效率和長期穩定性方面還有很大的潛力需要進一步提高。
來自蘇州大學等單位的研究人員從優化策略的角度綜述了近年來SnO2光電性能的研究進展，并討論了今后研究的挑戰和機遇。對這一令人振奮的領域的不斷努力，可能為開發商用鈣鈦礦型太陽能電池鋪平道路。相關論文以題目為“Modification Engineering in SnO2 Electron Transport Layer toward Perovskite Solar Cells: Efficiency and Stability”發表在Advanced Functional Materials 期刊上
論文鏈接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202004209
有機-無機鹵化物鈣鈦礦型太陽能電池（PSC）在過去幾年中經歷了極快的發展，作為最有前途的光伏器件之一。PSCs的性能在很大程度上受電荷傳輸層的影響。目前，有機材料和無機材料都可以作為電荷傳輸層，預計將有更多的功能材料滿足這一要求。從載流子的角度看，它們可以分為電子傳輸層（ETL）和空穴傳輸層（HTL），分別選擇性地將電子和空穴傳輸到電極上。電荷傳輸層通過直接影響光電流密度（jsc）、開路電壓（voc）和填充因子（FF）。
展開 電力電子技術的作用與發展簡史
不管是風能、太陽能，還是其他可再生能源，所有產生的電能都必須經過電力電子技術的變換才能被有效地使用。由此可以看出，電力電子技術不僅與節約能源密切相關，還與環境保護密切相關。為了合理高效地利用電能，現在發達國家 75% 的電能要經過這種變換后使用。而我國經過變換后使用的電能不到 45%.55% 以上的電能仍采用傳統的傳輸方式據美國預測，到2010年，電能中的 80%要經過電力電子設備的變換才能使用。
2003年8月14日.由于美國俄亥俄州北部地區一條過熱的電線下垂到一棵樹上，引發了一系列激烈的連鎖反應，導致了包括紐約市在內的北美有史以來最大規模的停電，29 h 的故障停電造成的直接經濟損失就達60多億美元。如果當時這一地區有幾條采用電力電子技術實現的直流輸電線路，起到故障隔離墻的作用，發生事故的范圍就可大大縮小，這一大面積的停電事故就可能避免。電力電子技術用于電力系統交流輸電中，還能提高電力系統的輸電能力和輸電質量。
利用電力電子技術既可以進行電能變換，還可以節約能源和保護環境，又可以提高電力系統的輸電能力、避免電力事故，那么，什么是電力電子技術呢?
簡單地說.電力電子技術就是以電子器件為開關.把能得到的電源（如220V/50 Hz交流、48V直流等）變換為所需要的電源（如 15V直流.110V/60 Hz交流等）的一門科學應用技術。它是電子工程、電力工程和控制工程相結合的一門技術，以控制理論為基礎、以微電子器件或微計算機為工具、以電子開關器件為執行機構實現對電能的有效變換。
展開 下一代電力電子用氮化鎵器件
GaN可用于設計更小、更輕的電力電子系統，與硅基系統相比，具有相當的能量損耗。零反向恢復，減少了電池充電器和牽引逆變器的開關損耗，以及更高的頻率和更快的開關速率，這些都是好處之一。此外，降低開關的開通和關斷損耗有助于減少電動汽車充電器和逆變器等應用中電容器、電感器和變壓器的重量和體積。
支持者們斷言，WBG技術為功率轉換設計師提供了提高效率和功率密度的新方法。
與硅器件一樣，單
GaN
器件的電流處理能力仍有其上限。
實現
GaN
器件并聯是一種常見的方法。
GaN
的功率可以進行縮放，
Honea
說：
“通過將氮化鎵晶體管并聯，我們可以擴大功率。
然而，如果將它們并聯，諧振的可能性會成倍增加，必須確保不會激發和放大它們。
”
來源：星辰工業電子簡訊
展開 智芯研報 | GaN電力電子器件的現在與未來
03
GaN電力電子器件增速迅猛，2025年超過15億美元
GaN電力電子市場發展迅猛，未來市場空間巨大。Yole預計到2025年GaN電力電子器件市場預計將超過15億美元。其中在電源設備方面的市場應用占到了GaN電力電子器件市場規模的一半以上。
GaN電力電子器件最典型應用是電源設備(包括工業級不間斷電源UPS和消費類電源)。由于結構中包含可以實現高速性能的異質結二維電子氣，GaN器件相比于SiC器件擁有更高的工作頻率，加之其最低閾值電壓要低于SiC器件，所以GaN電力電子器件更適合對高頻率、小體積、成本敏感、功率要求低的電源領域，如輕量化的消費電子電源適配器、無人機用超輕電源、無線充電設備等。
GaN電力電子器件應用市場占比
未來五年內，GaN電力電子器件的市場將由以下幾大應用牽引：目前滲透率較大的工業級不間斷電源UPS、包絡追蹤，滲透率中等的（小型）消費類電源設備、光伏及儲能，未來有較大可能的無線充電、電源新能源汽車以及（汽車）高頻激光雷達等。
隨著GaN技術的快速發展，使得GaN電力電子器件已經成為了Si基MOSFET有力競爭者。
展開 IGBT為什么被稱為電力電子行業的“CPU”
資料來源：響拇指電子；如侵權請聯系我們刪除，謝謝
國聯萬眾碳化硅（SiC）電力電子器件產品手冊
公司定位為第三代半導體材料及應用聯合創新基地的建設、運營管理、服務；集成電路、半導體分立器件、光電子器件、通信系統設備、通信終端設備、電力電子元器件制造、銷售；研發創新、科技服務平臺搭建；科技成果轉化、產業孵化、產業基金、產業投資。公司致力于推動第三代半導體產業鏈和創新鏈構建，促進產學研用合作以及跨界應用的開放協同創新，推動產業生態體系的建設。
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張利民 13001895445
姬鵬飛 18603230385
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電力電子設備熱管理感悟
電力電子設備熱管理的范圍包括：熱源管控、散熱方案設計、散熱物料選型和設計、整機器件布局等，另外，含噪聲計算及其控制策略。
1. 熱源管控：功率器件選型問題，選擇結溫大、熱阻小、功耗小的器件進行設計，另外，對于熱敏器件需要嚴格控制；
2. 散熱方案：熱方案篩選，采用熱阻網絡法或集中總參法進行方案選型；
3. 對散熱物料，如散熱器、風機、冷板、水冷主機、空調等進行計算和選型；
4. 整機布局：根據器件功率大小、熱敏性程度和熱流分布進行合理布局，設計風道等措施；
5. 噪聲計算和控制策略。
