高功率電源技術
關注創建者：匿名 創建時間：2026-04-03
高功率電源技術的實例教程
三相中大功率UPS電源滲透入生活的每一重要單元，目前主要運行在數據中心與關鍵電源兩種場景，在IDC、Colo、金融、電信、醫療、半導體、石油石化、機場、軌道交通、電力等各行業得到廣泛應用。經過近三十年的市場推廣與實際使用，用戶對工頻機、高頻機、固定功率一體機、模塊化UPS等概念已經有了深刻的理解。
近十年來，在大型及超大型數據中心、半導體等行業需求的推動下，三相大功率UPS電源出現了很多新的理念與創新。本文對其中重要的五大新技術做簡單介紹。
1.電氣變換技術的三種運行模式
逆變器優先
旁路優先
超級旁路優先
三相UPS走到今天，我們需要問自己一個問題：一定要采用雙變換電氣變換技術由逆變器提供1%精度交流電給負載供電嗎？1%的精度對負載很重要嗎？答案是否定的，業內目前已經發展出三種運行模式供用戶選擇使用。
逆變器優先運行模式（雙變換）。如下圖示，從電氣變換技術角度來看，工頻機高頻機都是采用的雙變換在線式技術，即能量經過整流器逆變器兩次能量變換后，由逆變器提供電壓精度為1%、諧波含量小于5%的正弦波交流電給負載供電。這種運行模式也可以稱為：逆變器優先運行模式（雙變換）。
逆變器優先運行模式的優勢是輸出電壓精度高達1%。劣勢是由于能量的兩次100%轉換，在正常15-60%負荷下，UPS整機效率較低僅88-95%。同時電流每秒鐘都流經整流器、逆變器、電容等功率器件，元器件疲勞老化嚴重，壽命降低，導致UPS可用性降低。而可用性才是用戶對UPS的最重要需求。
回過頭來看，逆變器優先模式（雙變換）本身就是一種低可用性的運行模式。這是這么多年以后大家才痛苦認識到的一個事實。
有沒有新的思路？500VA的小功率的后備式UPS和5KVA的在線互動式UPS正常情況下是旁路市電輸出供電，不是也保護了IT負荷嗎？
展開 純電動車通過克服里程焦慮和提供高性能等技術進步使得這兩個因素正在慢慢提高電動汽車的市場接受度。能源部(DOE)車輛技術辦公室(VTO) 在美國驅動電氣和電子技術團隊(EETT) 路線圖中宣布了2025年電動驅動組件的技術目標，以支持電動汽車的大眾市場推廣。
路線圖中的技術指南設定了將功率處理能力提高近兩倍（55kW至100kW）的目標。此外，電力電子控制器的功率密度目標設置為增加5.6倍（18kW/L至100 kW/L），這需要功率模塊的高度集成以減少占用空間（例如減少電氣寄生和提高熱性能），牽引電機的功率密度目標也從9kW/L提高到50kW/L。最后，與當時道路車輛狀態相比，到2025年，100kW系統的系統功率密度目標有望提高5.5倍（6 kW/L至33kW/L）。
本文的目的是概述汽車行業采用的電驅動技術。已經分析和比較了幾種商業化的電驅動系統，包括對電力電子和電機拓撲結構的詳細分析，最先進技術的功率模塊，電容技術等。最后，討論了幾種可實現DOE2025功率密度目標的技術。
2. 汽車牽引應用中的電驅動系統
牽引應用中的電驅動在效率、功率密度和成本方面的要求非常苛刻。多年來，汽車制造商采用各種技術來實現高效率和高功率密度的解決方案。橡樹嶺國家實驗室 (ORNL) 一直致力于了解這些商業化的電動汽車技術。一些分析的電驅動系統規格和功率密度總結在表I中。表I中顯示的額定功率并不總是持續功率，只有Nissan Leaf具有接近額定功率的持續能力。從表中可以看出，2014款本田雅閣和2016款寶馬i3的驅動系統功率密度最高，均能提供高達125kW的峰值功率。這些額定功率接近2025年路線圖中的目標額定功率。
展開 高功率高亮度發光二極體（LED）以其出色的色彩飽和度和使用壽命長的特點正滲透到一些照明應用中。然而，對熱設計師來說，防止LED過熱是最具挑戰性的任務。因此，通過計算流體動力（CFD）模擬LED組件在應用設計過程中變得越來越重要。本文分別比較了有散熱器和無散熱器時在星型金屬芯印刷電路板（MCPCB）上使用高功率LED封裝的實驗結果。比較討論之后，就帶散熱器時LED封裝的散熱建模技術案例做了闡述。 CFD建模結果充滿了希望，并說明這種技術可用于LED系統級的評估。本文還討論了在LED封裝中使用散熱介面材料的影響。
預測LED熱性能正成為幫助縮短上市時間所不可或缺的一種能力。然而，隨著熱通量和封裝密度日益增加，LED封裝模塊的散熱正變得越來越具挑戰性，熱分析和LED模塊設計也變得越來越重要。因此，在設計早期CFD仿真已成為一種廣泛使用的電子產品熱分析方法。CFD與流體流動的數值分析，熱傳導和其他相關過程如輻射一同受到關注。
本文介紹了生成帶有散熱器的高功率LED星型封裝所需完成的工序。首先，生成詳細的LED封裝星型襯底模型，然后在LED星型封裝底部生成散熱器。最后，將模擬數據同實驗數據相比較。另外我們所關注的方面是LED封裝上散熱介面材（TIM）產生的影響。目的是顯示不同焊線厚度(BLT)下TIM的特點和陷入TIM內的空隙的百分比。
熱建模技術
使用Flotherm——來自Flomerics公司的CFD工具，模擬LED封裝即星型襯底(MCPCB)。建立詳細模型，以比較與實際測量值的錯誤百分率。圖1所示為LED封裝配置。焊料填補在封裝和襯底間。當封裝達到最大功率1.3瓦時，標準自然和強迫對流空氣冷卻都無法將結溫保持在可接受范圍之內，即125℃及以下。
附加的散熱器作用在于幫助達到溫度要求。
展開 來源：功率半導體行業聯盟
會議PPT來源：清華大學能源互聯網創新研究院
專家介紹
羅海輝，博士，中國中車首席技術專家，現任株洲中車時代半導體有限公司常務副總經理兼研發中心主任。長期從事IGBT和碳化硅功率器件技術研發與產業化工作，帶領團隊構建全電壓系列IGBT產品技術平臺并為軌道交通、新能源汽車、工業和輸配電等領域提供功率半導體器件解決方案。入選“國家重點領域創新團隊”，核心參與項目“高壓大電流IGBT芯片關鍵技術及應用”并榮獲2019年國家技術發明獎二等獎（排名3/6），獲省部級科技獎5項，通過省部級科技成果鑒定4項。申請發明專利100余項，其中46項發明專利已授權。在國際會議、國內外核心期刊發表論文40余篇。
展開 據外媒報道，當地時間1月15日，沃爾沃集團（Volvo Group）旗下子公司沃爾沃集團風險投資公司（Volvo Group Venture Capital AB）宣布，將對Momentum Dynamics公司進行投資，該公司在電動汽車高功率無線充電技術領域占據領先地位。
Momentum Dynamics公司總部位于費城，致力于為汽車和交通運輸業研發高功率感應充電技術，并對該技術進行商業化，其技術特別適用于商用電動汽車、自動駕駛汽車以及網聯汽車。
沃爾沃集團風投公司副總裁Per Adamsson表示：“Momentum Dynamics公司在感應式雙向傳輸電力技術方面的能力，能夠滿足客戶在各種惡劣條件下進行充電操作的需求。該公司為卡車、公交車、建筑設備、工業和船舶應用提供的高達300 kW的充電容量，將促進社會的電氣化轉型。”
無線充電允許任何種類的車輛在不使用電線或電纜、沒有監督的情況下，自動連入電網。在無需駕駛員將車輛插入充電站的情況下，車輛可頻繁、適時地自動進行雙向充電，從而可有效利用汽車電池容量、增加車輛續航里程并且延長電動汽車正常運行時間。
目前，Momentum Dynamics公司正利用車隊以及汽車制造商的汽車、公共汽車、卡車和火車等，在歐洲和北美進行其高功率無線充電技術的試點項目。
沃爾沃集團風投公司投資總監Stefan S?derling表示：“沃爾沃集團正加強在電力運輸和能源供應生態系統中充電和配電方面的能力和知識，我們認為建立伙伴關系、進行合作和投資是在快速變化的環境中前進的方向。”
沃爾沃集團風投公司一直在尋找新投資機會，特別是投資電動汽車、自動駕駛汽車以及互聯領域的創新創業公司以支持沃爾沃集團業務及轉型。
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來源：功率半導體行業聯盟
會議PPT來源：清華大學能源互聯網創新研究院
來源：微距電動公眾號 摘要： 電力牽引驅動是電動汽車中能量的主要消耗源，因此，驅動系統必須以高效率運行以最大化一定電池容量下的車輛行駛里程。自混合動力電動汽車問世以來，各種創新的牽引驅動技術已被應用于電動汽車以提高效率和功率密度。預計未來電動汽車的牽引驅動單元的功率密度和性能需要顯著提高，以增加車輛中的用戶空間，擴展范圍并提高市場應用率。美國能源部 (DOE) 最近公布了輕型電動汽車的技術目標。D
據外媒報道，當地時間1月15日，沃爾沃集團（Volvo Group）旗下子公司沃爾沃集團風險投資公司（Volvo Group Venture Capital AB）宣布，將對Momentum Dynamics公司進行投資，該公司在電動汽車高功率無線充電技術領域占據領先地位。
Momentum Dynamics公司總部位于費城，致力于為汽車和交通運輸業研發高功率感應充電技術，并對該技術進行商業化
三相中大功率UPS電源滲透入生活的每一重要單元，目前主要運行在數據中心與關鍵電源兩種場景，在IDC、Colo、金融、電信、醫療、半導體、石油石化、機場、軌道交通、電力等各行業得到廣泛應用。經過近三十年的市場推廣與實際使用，用戶對工頻機、高頻機、固定功率一體機、模塊化UPS等概念已經有了深刻的理解。
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高功率高亮度發光二極體（LED）以其出色的色彩飽和度和使用壽命長的特點正滲透到一些照明應用中。然而，對熱設計師來說，防止LED過熱是最具挑戰性的任務。因此，通過計算流體動力（CFD）模擬LED組件在應用設計過程中變得越來越重要。本文分別比較了有散熱器和無散熱器時在星型金屬芯印刷電路板（MCPCB）上使用高功率LED封裝的實驗結果。比較討論之后，就帶散熱器時LED封裝的散熱建模技術案例做了闡述。 CFD
