電力電子變換器的案例
運用ANSYS工具進行高速熱仿真
例如由于這些車輛的發(fā)動機不會持續(xù)運行，靠電力驅(qū)動的空調(diào)（AC）壓縮機和變速箱油泵替代了常見的輔助傳動帶驅(qū)動系統(tǒng)。所有這些電驅(qū)動裝置都需要快速、高效、可靠的電力電子變換器。
半導體行業(yè)先驅(qū)品牌仙童半導體針對這類電力電子變換器生產(chǎn)了多種類型的功率器件，并為移動、工業(yè)、云、汽車、照明和計算行業(yè)提供了完整的低功率和高功率解決方案組合。典型的仙童轉(zhuǎn)換器由六個絕緣柵雙極晶體管（IGBT）陣列構(gòu)成，每個IGBT搭配一個反向并聯(lián)二極管，用于將車輛電池組提供的直流電壓轉(zhuǎn)換成驅(qū)動三相交流電壓，從而驅(qū)動交流電機。每個“半橋”由兩個IGBT和兩個二極管構(gòu)成，為電機的單相供電。單個IGBT和二極管對一起構(gòu)成了一個雙向開關(guān)，結(jié)合逆變器中的其他開關(guān)，按照脈沖寬度調(diào)制方法工作，可生成控制電機所需的交流波形。通過5到20KHz頻率開關(guān)這些IGBT，可以得到脈沖直流電壓。經(jīng)平均后就能夠在各相產(chǎn)生正弦波，各相三個正弦波間的相位差為120度。這種三相正弦驅(qū)動能在電機內(nèi)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)電場，通過閉環(huán)反饋系統(tǒng)精確控制，從而產(chǎn)生驅(qū)動載荷所需的扭矩。
電動或混合動力傳動系統(tǒng)逆變器的額定功率介于50KW到100KW之間，交流壓縮機的功率在6KW的范圍之內(nèi)，因此這些設備消耗的功率很大，熱管理對它們的設計十分重要。傳統(tǒng)的方法是仿真電路，判斷特定工作條件下的功耗。然后將這些功率損耗作為3D熱仿真的輸入，用于預測IGBT和二極管的結(jié)溫。這種方法一般需要大約8小時才能仿真數(shù)十毫秒的工作時間，以便在一系列給定工作條件下對一次設計迭代的熱特征進行描述。此外，單獨運行電氣仿真和熱仿真以及手動傳遞數(shù)據(jù)就占用了大量的工程時間。
展開 電力電子HIL仿真設備調(diào)研
一、調(diào)研背景
隨著電力電子技術(shù)在新能源、智能電網(wǎng)等領(lǐng)域的深入應用，高校與科研機構(gòu)對相關(guān)教學科研設備的需求日益增長。HIL（硬件在環(huán)）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(diào)研
一、調(diào)研背景
隨著電力電子技術(shù)在新能源、智能電網(wǎng)等領(lǐng)域的深入應用，高校與科研機構(gòu)對相關(guān)教學科研設備的需求日益增長。HIL（硬件在環(huán)）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(guān)注重點。本次調(diào)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(xiàn)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(nèi)森木磊石等企業(yè)。國外產(chǎn)品技術(shù)成熟，但價格高昂、售后響應慢；部分國內(nèi)產(chǎn)品在功能適配性上存在不足。高校與科研機構(gòu)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(chuàng)新的需求。
三、EGBox Nano 產(chǎn)品分析
（一）核心優(yōu)勢突出性價比
1、極致便攜，顛覆傳統(tǒng)
EGBox Nano 外觀尺寸僅為 84mm（長）×181mm（寬）×51mm（高），小巧輕便，打破傳統(tǒng)實驗設備的笨重形態(tài)，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(nèi)容，覆蓋電氣工程及其自動化、自動化、電子信息工程等專業(yè)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(xiàn)實驗教學資源的普及，緩解教學設備經(jīng)費壓力。
展開 《先進材料》高溫電容器介質(zhì)薄膜重要進展！
該論文提出了一種可規(guī)模化的高溫聚合物電容器薄膜制備方法，可大幅提高聚合物電容器薄膜在高溫下的介電儲能特性，有望與現(xiàn)有聚合物電容器薄膜制備生產(chǎn)線相結(jié)合實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，解決電容器在電力電子、航空航天和電動汽車電控系統(tǒng)中面臨的過熱損壞難題。
論文鏈接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.201805672
電介質(zhì)電容器具有極快的充放電效率和超高的功率密度，是一類極其重要的功率型儲能器件，在電網(wǎng)調(diào)頻、電磁武器、電力電子變換器、新能源汽車以及脈沖功率系統(tǒng)中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。然而以聚合物電介質(zhì)材料為主體的薄膜電容器熱穩(wěn)定性差，無法在高溫環(huán)境下穩(wěn)定工作。尤其在高電場作用下，溫度升高會導致聚合物電介質(zhì)內(nèi)部泄漏電流呈指數(shù)上升趨勢，造成充放電效率及儲能密度急劇下降，無法滿足應用需求。更嚴重的是，泄漏電流轉(zhuǎn)變成焦耳熱，使電容器溫度持續(xù)上升，最終損壞。
長期以來，國內(nèi)外學者主要通過納米摻雜來提升電容薄膜的高溫介電儲能性能，但目前無法實現(xiàn)規(guī)模化制備及應用。工業(yè)界的解決方法是引入冷卻系統(tǒng)將工作環(huán)境溫度降至電介質(zhì)材料最高使用溫度以下。例如，豐田普銳斯混合動力汽車電控系統(tǒng)使用冷卻系統(tǒng)將環(huán)境溫度從120-140攝氏度降至70-80攝氏度。然而，冷卻系統(tǒng)的存在無疑會增加動力系統(tǒng)的質(zhì)量和體積，降低燃料使用效率。
高溫電容器聚合物電介質(zhì)薄膜規(guī)模化處理的工藝方法示意圖
為解決上述問題，課題組提出采用等離子體增強化學氣相沉積技術(shù)在聚合物薄膜表面快速沉積具有寬能帶隙的納米絕緣層，以提高電極/介質(zhì)界面處的電荷注入勢壘，從而抑制聚合物電介質(zhì)薄膜在高溫下的泄漏電流，大幅提高了聚合物電介質(zhì)薄膜在高溫、高電場下的儲能特性。
展開 電源仿真軟件深度剖析與實用指南
（一）電路仿真軟件PSIM（PowerSimulation）：
這軟件是Powersim公司開發(fā)的，在電力電子和電機控制這兩塊特別強。它能支持開關(guān)器件高階非線性行為模型，還有開關(guān)器件SPICE模型，運行速度快，建模能力也很牛。像那種要算很長時間的復雜模擬任務，用它就特別合適。我之前做電力電子變換器仿真項目的時候，PSIM運算效率高，幫了大忙。
Matlab/Simulink：
Simulink是基于MATLAB平臺的多域模擬和模型設計軟件。它里面有好多封裝好的電源IC底層數(shù)模邏輯控制模塊，還有專門針對電源應用的器件建模、分析模組。再加上MATLAB那些工具，能做很復雜的建模和數(shù)理分析。不過呢，這軟件仿真速度有點慢。但它精度高，要是做那種有復雜數(shù)字控制和邏輯功能的電源系統(tǒng)仿真，選它就對了。
Pspice：
這是美國加州大學弄出來的電路分析仿真軟件，能模擬各種電源電路。它界面看著很直觀，用戶還能自己建元器件和元器件庫。仿真結(jié)果精度也比較高，就是速度太慢了，而且專門針對電源的分析工具不算多。要是做那種對精度要求高，電路又不太復雜的項目，我就會用它。
LTspice：
這是ADI公司開發(fā)的，它把電源仿真、原理圖采集還有波形觀測這些功能都集成在一起了。它內(nèi)置了ADI公司好多器件模型，還能導入自己定義的模型，特別實用。要是做模擬電路仿真涉及到ADI器件的項目，可以考慮用它。
SIMPLIS：
這是基于時域部分線性化技術(shù)的電源仿真軟件，在閉環(huán)開關(guān)電源設計這塊用得特別多，能很高效地仿真電源系統(tǒng)。
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干貨｜一個電源工程師對EMI的見解
我先簡單的把以上內(nèi)容總結(jié)一下：
電源適配器不是開關(guān)頻率越高，功率密度就越高，目前這個階段來說真正阻礙功率密度提高的是散熱系統(tǒng)和電磁設計（包括EMI濾波器和變壓器）和功率集成技術(shù)。
慎重選擇開關(guān)頻率，開關(guān)頻率會極大的影響整個變化器的功率密度，而且針對不同器件，拓撲，最佳的開關(guān)頻率是變化的。
高頻確實產(chǎn)生很多很難解決的干擾問題，往往要找到干擾回路，然后采取一些措施。
為了繼續(xù)維持電力電子變換器功率密度的增長趨勢，高頻肯定是趨勢。只是針對高頻設計的電力電子技術(shù)很不成熟，相關(guān)配套芯片沒有達到要求，一些高頻的電源適配器電磁設計理論不完善和精確，使用有限元軟件分析將大大增加開發(fā)周期。
免責聲明：本文系網(wǎng)絡轉(zhuǎn)載，版權(quán)歸原作者所有。如本文所用視頻、圖片、文字如涉及作品版權(quán)問題，請在文末留言告知，我們將在第一時間處理！
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我先簡單的把以上內(nèi)容總結(jié)一下：
電源適配器不是開關(guān)頻率越高，功率密度就越高，目前這個階段來說真正阻礙功率密度提高的是散熱系統(tǒng)和電磁設計（包括EMI濾波器和變壓器）和功率集成技術(shù)。
慎重選擇開關(guān)頻率，開關(guān)頻率會極大的影響整個變化器的功率密度，而且針對不同器件，拓撲，最佳的開關(guān)頻率是變化的。
高頻確實產(chǎn)生很多很難解決的干擾問題，往往要找到干擾回路，然后采取一些措施。
為了繼續(xù)維持電力電子變換器功率密度的增長趨勢，高頻肯定是趨勢。只是針對高頻設計的電力電子技術(shù)很不成熟，相關(guān)配套芯片沒有達到要求，一些高頻的電源適配器電磁設計理論不完善和精確，使用有限元軟件分析將大大增加開發(fā)周期。
免責聲明：本文系網(wǎng)絡轉(zhuǎn)載，版權(quán)歸原作者所有。如本文所用視頻、圖片、文字如涉及作品版權(quán)問題，請在文末留言告知，我們將在第一時間處理！
展開 報名倒計時 | 2026電力電子技術(shù)創(chuàng)新研討會
09:55-10:40 | 電力電子智能化設計探索
演講嘉賓：陳文杰 博士 | 陽光電源 中央研究院電力電子研究中心技術(shù)總監(jiān)
畢業(yè)于浙江大學電氣工程學院，高級工程師。現(xiàn)任陽光電源中央研究院電力電子研究中心技術(shù)總監(jiān)。長期深耕電力電子變換器設計與功率器件應用，專業(yè)方向涵蓋新能源汽車電驅(qū)動系統(tǒng)，高功率密度變換器設計等，具備深厚的理論功底與產(chǎn)業(yè)化研發(fā)實戰(zhàn)經(jīng)驗。
內(nèi)容簡介：本報告聚焦電力電子變換系統(tǒng)全流程設計痛點，深度剖析傳統(tǒng)設計模式在效率、精度與迭代周期上的局限，圍繞功率器件精準建模與電路仿真、機械應力與多物理場熱力學仿真、電磁場耦合聯(lián)合仿真等前沿數(shù)字化設計技術(shù)，系統(tǒng)探究電力電子系統(tǒng)正向高效智能化設計路徑。通過整合數(shù)字化仿真工具與智能設計邏輯，充分展現(xiàn)智能化設計在縮短研發(fā)周期、提升設計精度、優(yōu)化系統(tǒng)性能、降低研發(fā)成本等方面對電力電子研發(fā)效率的顯著賦能作用。同時，立足行業(yè)技術(shù)發(fā)展趨勢，進一步展望人工智能、機器學習等技術(shù)與電力電子設計深度融合的應用方向，挖掘智能算法在拓撲優(yōu)化、參數(shù)自動匹配、可靠性預判等核心設計環(huán)節(jié)的應用潛力，為電力電子行業(yè)智能化設計創(chuàng)新與技術(shù)升級提供參考思路。
10:55-11:40 | 功率模塊設計平臺：電熱耦合和自動化的最佳實踐
演講嘉賓：
（Ansys現(xiàn)為新思科技旗下公司）
廉海潯 | Ansys應用工程主管
2021年加入 Ansys，具備豐富的液冷與風冷熱管理經(jīng)驗，目前主要負責 Icepak 的產(chǎn)品支持及應用流程搭建工作，專注于熱阻網(wǎng)絡分析方法與相關(guān)熱仿真設計流程的構(gòu)建與優(yōu)化，熟悉并掌握多種冷卻方案及其工程應用，能夠為電子系統(tǒng)熱設計提供專業(yè)支持。
劉朝瑜 | Ansys高級應用工程師
2013年碩士畢業(yè)于燕山大學機械電子工程專業(yè)。
展開 電力電子技術(shù)的作用與發(fā)展簡史
電力電子技術(shù)的作用與發(fā)展簡史
電力電子技術(shù)的作用
我國載人航天飛船"神舟十號"和"天宮一號"空間站在太空中遨游，通過太陽能電池板獲取電源，但太陽能電池的電源要經(jīng)過變換才能被航天飛船使用;世界首次商業(yè)運營的上海磁懸浮列車時速高達 430 km/h，通過電力網(wǎng)獲取 20 kV的三相交流電源，但這一電源也要經(jīng)過變換才能驅(qū)動磁懸浮列車運行;家家戶戶使用的電都是從墻上插座獲取220 V 的單相交流電源，但現(xiàn)在家中的電源也要經(jīng)過變換才能被電視機、冰箱、洗衣機、計算機、視頻播放機等正常使用。因為現(xiàn)代家用電器使用的電壓很少能直接使用頻率為 50 Hz 的220 V單相交流電，需要使用經(jīng)過變換的有特殊要求的15V、12 V、5V、3.3V、1.5V等直流電源或者頻率和幅值可變的交流電源。無論航天飛船、磁懸浮列車，還是現(xiàn)代家電，都需要把能夠得到的電源變換為可以使用的電源。這種對電源進行變換的技術(shù)就不得不借助于電力電子技術(shù)。
例如，手機電池都是可充電電池，電壓為3.7V等。不僅手機的充電器需使用電力電子技術(shù)，而且手機本身也需使用電力電子技術(shù)，否則手機就不能工作。隨著科學技術(shù)的發(fā)展，新問世的電器對電源質(zhì)量的要求越來越高。可以說，現(xiàn)在需要用電的場合就需要電力電子技術(shù)，換句話說，電力電子技術(shù)無所不在。圖4-1所示是使用了電力電子技術(shù)的系統(tǒng)與設備。
當今世界電力能源的使用約占總能源的40%。而電能中有40% 需要經(jīng)過電力電子設備的變換才能被使用。大約62%的電能用于電機和電機控制方面，10%~12%用于照明方面，8%~10%用于電化工和金屬冶煉方面。在這三類主要應用領(lǐng)域中，電力電子技術(shù)能發(fā)揮很大的作用。利用電力電子技術(shù)對電能變換后再使用，人類最少可節(jié)省近 1/3的能源。
展開 變頻器簡單故障如何檢查處理
9.變頻器內(nèi)部發(fā)出腐臭般的異味
檢測辦法和判斷 ：切勿開機，很可能是變頻器內(nèi)部主濾波電容有破損漏液現(xiàn)象。
10.如判斷出變頻器部件損壞，則聯(lián)系供應商或送交專業(yè)維修中心處理。
故障分析
目前人們所說的交流調(diào)速系統(tǒng)，主要指電子式電力變換器對交流電動機的變頻調(diào)速系統(tǒng)。變頻調(diào)速系統(tǒng)以其優(yōu)越于直流傳動的特點，在很多場合中都被作為首選的傳動方案，現(xiàn)代變頻調(diào)速基本都采用16位或32位單片機作為控制核心，從而實現(xiàn)全數(shù)字化控制，調(diào)速性能與直流調(diào)速基本相近，但使用變頻器時，其維護工作要比直流復雜，一旦發(fā)生故障，企業(yè)的普通電氣人員就很難處理，這里就變頻器常見的故障分析一下故障產(chǎn)生的原因及處理方法。
1.參數(shù)設置類故障
常用變頻器在使用中，是否能滿足傳動系統(tǒng)的要求，變頻器的參數(shù)設置非常重要，如果參數(shù)設置不正確，會導致變頻器不能正常工作。
1、 參數(shù)設置
常用變頻器，一般出廠時，廠家對每一個參數(shù)都有一個默認值，這些參數(shù)叫工廠值。在這些參數(shù)值的情況下，用戶能以面板操作方式正常運行的，但以面板操作并不滿足大多數(shù)傳動系統(tǒng)的要求。
所以，用戶在正確使用變頻器之前，要對變頻器參數(shù)時從以下幾個方面進行：
（1）確認電機參數(shù)，變頻器在參數(shù)中設定電機的功率、電流、電壓、轉(zhuǎn)速、最大頻率，這些參數(shù)可以從電機銘牌中直接得到。
（2）變頻器采取的控制方式，即速度控制、轉(zhuǎn)距控制、PID控制或其他方式。采取控制方式后，一般要根據(jù)控制精度，需要進行靜態(tài)或動態(tài)辨識。
（3）設定變頻器的啟動方式，一般變頻器在出廠時設定從面板啟動，用戶可以根據(jù)實際情況選擇啟動方式，可以用面板、外部端子、通訊方式等幾種。
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