電力電子與電力傳動的案例
電力電子HIL仿真設備調(diào)研
一、調(diào)研背景
隨著電力電子技術在新能源、智能電網(wǎng)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(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
隨著電力電子技術在新能源、智能電網(wǎng)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(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 《電力電子和電力拖動控制系統(tǒng)的MATLAB仿真》
【基本信息】 ISBN：7111180429 265 尺寸：小16開 印張：8.625 字數(shù)：333000 印次：1 印刷時間：2006/01/01 用紙：膠版紙 版次：1
【內(nèi)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(diào)速系統(tǒng)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(tǒng)類課程的教學輔助或等候課教材，也可供相關專業(yè)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(huán)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(huán)境和模型庫
2.1 系統(tǒng)仿真環(huán)境
2.2 SIMULINK模型庫中的模塊
2.3 電力系統(tǒng)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(qū)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(diào)速系統(tǒng)的仿真
第7章 交流調(diào)速系統(tǒng)的仿真
第8章 提高功率因數(shù)的電力變流電路仿真
參考文獻
展開 華北電力大學應用EMAG
華北電力大學（北京）
一、概況 華北電力大學是國家電力公司所屬的唯一一所重點高等學校。我校各專業(yè)緊緊圍繞"立足電力、面向社會"的原則開展各項教學與科研活動。
華北電力大學北京校區(qū)，目前設有10個系，24個專業(yè)。包括本科、研究生（含工程碩士）、研究生課程進修班、成人本?？频雀鱾€層次。五個部級重點學科、三個部級重點實驗室。擁有教授66人（其中博導20人），副教授137人，講師142人。
電力系：電氣工程及其自動化（電力系統(tǒng)及其自動化、電機與電器、電力電子與電力傳動、電工理論與新技術、高電壓及絕緣技術）；本科，研究生，可授予學士、碩士、博士學位、并有一個博士后流動站；擁有教授22人（含1位工程院院士、10位博導），副教授17人。(http://202.204.69.71/dlx/) 動力系：熱能與動力工程、建筑環(huán)境與設備工程、機械設計制造及自動化；本科，研究生，可授予學士、碩士、博士學位；擁有教授15人（其中博導4人），副教授13人。(http://www.ncepubj.edu.cn/ped/index.html)
自動化系：自動化、測控技術與儀器；本科，研究生，可授予學士、碩士、博士學位；擁有教授5人（其中博導3人），副教授10人。(http://www.ncepubj.edu.cn/zdh/default.htm)
信息系：通信工程、電子信息工程；本科，研究生，可授予學士、碩士學位；擁有教授3人，副教授5人。(http://www.ncepubj.edu.cn/ied/index.htm)
計算機系：計算機科學與技術；本科，研究生，可授予學士、碩士學位；擁有教授4人，副教授18人。
展開 電力電子技術的作用與發(fā)展簡史
在此基礎上，1986年美國電力科學研究院的 Hingorani提出了靈活交流輸電（FACTS）的概念。靈活交流輸電是指利用電力電子技術對輸電線路的電源進行變換，達到對輸電線路阻抗等參數(shù)進行調(diào)節(jié)，以實現(xiàn)對潮流的更好控制，并保證輸電線路的輸送負荷安全運行在更加接近于設計容量極限。
1988年 Hingorani 又進一步提出定制電力（Custom Power）的概念。如果把靈活交流輸電定位于輸變電系統(tǒng)中，則定制電力主要是指在配電系統(tǒng)中，通過電力電子變換技術以獲得更好的用電可靠性和用電質(zhì)量。定制電力的概念表明，今后供電部門可以根據(jù)用戶的電源要求來提供更好質(zhì)量和可靠性的增值了的電力。圖 4-10 所示是在挪威安裝的 ± 160 Mvar、420 kV的無功發(fā)生器。
進行電源變換的電力電子技術，其基礎是電力電子開關。電力電子技術，無論應用于—般電子電器電源領域、還是應用于電機傳動領域和電力系統(tǒng)領域，電力電子開關的工作頻率越高，經(jīng)過變換得到的電源就越接近于理想電源。因此，從電力電子技術的電源變換角度來說，希望開關頻率越高越好。電力電子技術的一個發(fā)展趨勢是開關器件頻率的高頻化。
電力電子軟開關技術的發(fā)展
電子開關在開通和關斷時，電流和電壓的變化不是瞬間完成的，而是需要一定的時間才能完成。那么，在開通和關斷過程中，就會出現(xiàn)電壓波形和電流波形變化的交登現(xiàn)象。開關過程中電壓電流波形的交疊會產(chǎn)生損耗，稱為開關過程損耗。開關過程損耗比開關正常導通或關斷狀態(tài)的損耗要大得多。
因此，從開關損耗的角度和電力電子裝置效率的角度，希望開關頻率越低越好。為了獲得高質(zhì)量的電源，希望電源變換的開關頻率越高越好。這兩者互相矛盾。要解決好這個矛盾，只有想辦法把開關的損耗降下來。
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(tǒng)，與硅基系統(tǒng)相比，具有相當?shù)哪芰繐p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(zhuǎn)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(xiàn)
GaN
器件并聯(lián)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(lián)，我們可以擴大功率。
然而，如果將它們并聯(lián)，諧振的可能性會成倍增加，必須確保不會激發(fā)和放大它們。
”
來源：星辰工業(yè)電子簡訊
展開 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(wǎng)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(diào)等進行計算和選型；
4. 整機布局：根據(jù)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。
智芯研報 | GaN電力電子器件的現(xiàn)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(fā)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(guī)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(yè)級不間斷電源UPS和消費類電源)。由于結構中包含可以實現(xiàn)高速性能的異質(zhì)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(nèi)，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(yè)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(fā)展，使得GaN電力電子器件已經(jīng)成為了Si基MOSFET有力競爭者。
展開 國聯(lián)萬眾碳化硅（SiC）電力電子器件產(chǎn)品手冊
公司定位為第三代半導體材料及應用聯(lián)合創(chuàng)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(tǒng)設備、通信終端設備、電力電子元器件制造、銷售；研發(fā)創(chuàng)新、科技服務平臺搭建；科技成果轉(zhuǎn)化、產(chǎn)業(yè)孵化、產(chǎn)業(yè)基金、產(chǎn)業(yè)投資。公司致力于推動第三代半導體產(chǎn)業(yè)鏈和創(chuàng)新鏈構建，促進產(chǎn)學研用合作以及跨界應用的開放協(xié)同創(chuàng)新，推動產(chǎn)業(yè)生態(tài)體系的建設。
聯(lián)系方式：
張利民 13001895445
姬鵬飛 18603230385
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國聯(lián)萬眾碳化硅（SiC）電力電子器件產(chǎn)品手冊
公司定位為第三代半導體材料及應用聯(lián)合創(chuàng)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(tǒng)設備、通信終端設備、電力電子元器件制造、銷售；研發(fā)創(chuàng)新、科技服務平臺搭建；科技成果轉(zhuǎn)化、產(chǎn)業(yè)孵化、產(chǎn)業(yè)基金、產(chǎn)業(yè)投資。公司致力于推動第三代半導體產(chǎn)業(yè)鏈和創(chuàng)新鏈構建，促進產(chǎn)學研用合作以及跨界應用的開放協(xié)同創(chuàng)新，推動產(chǎn)業(yè)生態(tài)體系的建設。
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公司定位為第三代半導體材料及應用聯(lián)合創(chuàng)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(tǒng)設備、通信終端設備、電力電子元器件制造、銷售；研發(fā)創(chuàng)新、科技服務平臺搭建；科技成果轉(zhuǎn)化、產(chǎn)業(yè)孵化、產(chǎn)業(yè)基金、產(chǎn)業(yè)投資。公司致力于推動第三代半導體產(chǎn)業(yè)鏈和創(chuàng)新鏈構建，促進產(chǎn)學研用合作以及跨界應用的開放協(xié)同創(chuàng)新，推動產(chǎn)業(yè)生態(tài)體系的建設。
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IGBT為什么被稱為電力電子行業(yè)的“CPU”
IGBT的主要應用領域
作為新型功率半導體器件的主流器件，IGBT已廣泛應用于工業(yè)、4C（通信、計算機、消費電子、汽車電子）、航空航天、國防軍工等傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)領域，以及軌道交通、新能源、智能電網(wǎng)、新能源汽車等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)領域。
1、新能源汽車
IGBT模塊在電動汽車中發(fā)揮著至關重要的作用，是電動汽車及充電樁等設備的核心技術部件。IGBT模塊占電動汽車成本將近10％，占充電樁成本約20％。IGBT主要應用于電動汽車領域中以下幾個方面：
電動控制系統(tǒng)大功率直流／交流（DC／AC）逆變后驅(qū)動汽車電機。
車載空調(diào)控制系統(tǒng)小功率直流／交流（DC／AC）逆變，使用電流較小的IGBT和FRD。
充電樁智能充電樁中IGBT模塊被作為開關元件使用。
2、智能電網(wǎng)
IGBT廣泛應用于智能電網(wǎng)的發(fā)電端、輸電端、變電端及用電端：
從發(fā)電端來看，風力發(fā)電、光伏發(fā)電中的整流器和逆變器都需要使用IGBT模塊。
從輸電端來看，特高壓直流輸電中FACTS柔性輸電技術需要大量使用IGBT等功率器件。
從變電端來看，IGBT是電力電子變壓器（PET）的關鍵器件。
從用電端來看，家用白電、微波爐、LED照明驅(qū)動等都對IGBT有大量的需求。
3、軌道交通
IGBT器件已成為軌道交通車輛牽引變流器和各種輔助變流器的主流電力電子器件。交流傳動技術是現(xiàn)代軌道交通的核心技術之一，在交流傳動系統(tǒng)中牽引變流器是關鍵部件，而IGBT又是牽引變流器最核心的器件之一。
海外大廠占據(jù)主要市場，中國企業(yè)追趕空間大
IGBT市場英飛凌市占率全面領先，2020年斯達半導躋身IGBT模塊市場前六。根據(jù)Omdia數(shù)據(jù)，2020年IGBT分立器件市場及IGBT模塊市場規(guī)模前三的企業(yè)均為英飛凌、富士電機及三菱。
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干貨 | 聯(lián)合電子48V電力驅(qū)動模塊介紹
諧波電流不僅會導致電流畸變，影響電力電子器件工作壽命；同時，諧波電流造成系統(tǒng)損耗增加，降低系統(tǒng)工作效率。因此，項目團隊開發(fā)了聯(lián)合電子史上首個六相電機控制算法，通過矢量空間解耦（VSD）對相電流基波和諧波進行解耦控制，極大地提升了電機的控制品質(zhì)。
4） 高功率密度
不同的整車平臺對布置空間有著不同的要求。因此，項目成員從器件選型，集成裝配等方面入手，進一步優(yōu)化48V EPK的體積以滿足更多主機廠的空間布置要求。
5） 高性價比
相比于高壓HEV，48V技術優(yōu)勢在于極高的節(jié)油性價比，48V EPK作為第二代48V系統(tǒng)核心部件，主機廠對其成本極為敏感。因此從降低客戶的成本出發(fā)，在提升產(chǎn)品性能的同時，降本措施會伴隨著產(chǎn)品研發(fā)過程持續(xù)下去，為第二代48V系統(tǒng)的順利批產(chǎn)鋪平道路。
03
聯(lián)合電子開發(fā)48V EPK的優(yōu)勢所在
1）聯(lián)合電子擁有多年電驅(qū)動產(chǎn)品的研發(fā)和批產(chǎn)經(jīng)驗，為48V EPK的研發(fā)提供了很多技術借鑒。48V EPK定轉(zhuǎn)子復用高壓SMG2U153平臺，逆變器可與48V DCDC共用產(chǎn)線，以此降低生產(chǎn)成本，提升產(chǎn)品競爭力。
2）聯(lián)合電子專業(yè)的系統(tǒng)能力可為主機廠提供完整的48V系統(tǒng)解決方案，從客戶角度出發(fā)，量身打造定制方案。
3）聯(lián)合電子借鑒Bosch先進的技術理念，建立快速響應的本體開發(fā)團隊，以及憑借與主機廠良好合作關系，為48V EPK的研發(fā)保駕護航。
4）聯(lián)合電子可以同時提供高壓和48V系統(tǒng)解決方案，以及選用相同的電機直徑，使得客戶開發(fā)一款混動變速箱就可以兼容高壓和48V應用，形成高低端配置組合。
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