混合電力的案例
電力半導體元器件簡介（雙極型、單極型、混合型）
電力半導體元器件大多是以開關方式工作為主，對電能進行控制和轉換的電力電子器件。如可關斷晶閘管（英文縮寫：GTO）、電力晶體管（GTR）、功率場效應晶體管（Power Mosfet）、絕緣棚式雙極型晶體管（IGBT）、靜電感應晶體管（SIT）、靜電感應晶閘管（SITH）、MOS晶閘管（MCT）等。
電力半導體元器件可分為三類：雙極型、單極型、混合型。
雙極型器件是指器件內部的電子和空穴兩種載流子都參與導電過程的半導體器件。這類器件的導通電阻小于0.09Ω，導通電壓降低，阻斷電壓高，電流容量大。常見的有GTO（可關斷晶閘管）、GTR（電力晶體管）、SITH（靜電感應晶閘管）等。GTO耐壓高（4500V）、電流大（5000A）。GTR具有控制方便、開關時間短、導通電壓低、高頻特性好等優點。SITH用棚極控制開通和關斷，具有導通電阻小、導通電壓低、開關速度快、功耗小、關斷電流增益大等特點。
單極型器件是指內部只有主要載流子參與導電過程的半導體器件。常見產品有Power Mosfet（場效應晶體管）、SIT（靜電感應晶體管）。前者為電壓控制器件，具有驅動功率小、工作速度高、無二次擊穿問題、安全工作區寬等優點。后者是三層結構的多數載流子器件。具有輸出功率大，失真小、輸入阻抗高、開關特性好等優點，可工作于放大和開關兩種狀態。
混合型器件是雙極型和單極型器件集成混合而成。它們利用耐壓高、電流大、導通電壓低的雙極型器件（GTO、GIR等）作為輸出原件，用輸入阻抗高、相應速度快的單極型器件（Mosfet）作為輸入級，因此具有兩者的優點。典型產品有IGBT（絕緣棚式雙極型晶體管）、MCT（MOS晶閘管）等。
展開 混合動力客車兩種電力無級變速器的功率特性及效率分析
來
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美國萊特電氣計劃同西班牙Axter合作開展混合電推進飛機演示驗證
美國初創企業萊特電氣(Wright Electric)計劃與西班牙混合電力輕型飛機開發商Axter航宇（世界上第一個（2011年）將混合動力系統應用在固定翼無人機上的制造商）合作開發1架9座的混合動力驗證機，2019年試飛。萊特電氣的最終目標是開發一款186座的電推進窄體客機。
位于馬德里的Axter航宇公司正在試飛1架2座的基于泰克南P92的混合電推進原型機AX-40S，并正同萊特合作將1架現有的9座渦槳飛機改裝為混合推進飛機(計劃2019年試飛)。萊特的首席執行官杰夫?恩格勒(Jeff Engler)表示，下一步將是50座級的驗證機。
01
Axter混合電推進的2座AX-40S驗證機集成了1臺Rotex活塞發動機和1臺電動機。
萊特電推進窄體客機的定義工作正在與歐洲低成本航空公司易捷航空(EasyJet)合作進行。這包括對飛機設計師達羅德·卡明斯(Darold Cummings)設計的飛機外形進行評估。卡明斯曾參與了美國實驗航宇系統公司（ESAero）為NASA設計的ECO-80電推進飛機項目，他負責總體布局設計，現在的布局是該機的一個進化。
02
達羅德·卡明斯設計的186座客機采用了分布式電推進布局。
展開 日本組建電動飛行器產業聯盟
對于大型飛機，JAXA還對混合動力推進系統進行了研究，該系統具有更高的效率和超低碳排放，它主要采用了液態氫燃料和燃料電池/燃氣輪機聯合循環發動機驅動高效發電機作為動力源。
二、全球范圍內已經興起電動航空的研究熱潮
隨著電池、電機和其他系統的改進，飛行器使用電動和混合電力發動機將逐步成為可能，一些政府部門和團體正在履行降低能源成本和排放的承諾，加速相關飛行器產品的開發和部署。
挪威已經啟動了一項由國家機場運營商阿維諾爾公司牽頭的計劃，以便在2040年之前實現國內航空的電氣化。在美國，華盛頓州已經成立了一個工作組，探索電動飛行器將會面臨的機遇和挑戰。美國宇航局正在與工業和學術界合作，為電動飛行器開發先進的電機、電力電子技術和推進系統，并且正在建造X-57麥克斯韋分布式電力推進驗證機。
荷蘭航宇中心（NLR）在馬克尼瑟（Marknesse）開設了電動飛行實驗室，配備了黑蝙蝠Alpha電動型（一款由斯洛文尼亞黑蝙蝠公司推出的電動運動飛機）作為研究平臺，這款研究用飛機是通過普華永道咨詢公司的捐贈購買的。負責管理政府科研投資的英國航空航天技術研究所正在引領挑戰，積極發展技術、基礎設施、運營、政策和法規，旨在提供“面向未來機動性的更加電氣化，高度自主集成的航空系統。”
（航空工業發展研究中心 陳濟桁）
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不是鳥，不是飛機：這家初創公司希望用“環保”的飛艇進軍旅游業
他說，飛船使用的電力推進系統不會留下碳足跡，發射系統由安全的氦氣提供動力，在不燃燒任何燃料的情況下產生升力。氣體停留在艇身內部——被艇身囊體所限制——并且沒有污染。與飛機或直升機不同，起降空間不需要瀝青或混凝土。
飛艇只需要大約200-300米直徑的開放空間。
Verba希望在未來兩年內推出這項服務，
乘坐Atlas-11飛機30分鐘預計費用約為200美元。
他說，在海拔300-1500米（1000-5000英尺）、時速60-90公里（37-55英里/小時）和低噪音電動機的條件下，阿特拉斯-11可以在空中漂浮。
韋爾巴說：“飛艇可以給旅客帶來完全不同的體驗。“飛行非常平穩，窗戶很大，沒有震動，噪音很低，因為我們是漂浮在空中，并沒有真正與空氣搏斗。”
韋爾巴說，阿特拉斯-11不打算與其他運輸方式競爭，而是“成為自己的利基”。他希望發展這一行業，并可能引領其他交通方式變得更加高效和可持續。
“空氣容納著我們”
目前，阿特拉斯正在進行設計修改，并正在與投資者和市政當局討論，希望將更多游客帶到他們的地區。目前的計劃是使用混合電力推進系統，然后在未來轉向完全依靠電池的電力系統。目前還沒有全尺寸的原型，不過
預期的尺寸將是72米長，21米高多一點。
韋爾巴說，阿特拉斯引起了國際社會的廣泛關注，亞洲、歐洲和以色列也在進行調查。他還說，他們正在與海灣地區對這項技術感興趣的合作伙伴進行討論。他說，在耶路撒冷以外有一個操作基地，一旦原型建成，Atlas就可以在認證過程中導航。
到目前為止，觀光目的地將包括飛越耶路撒冷和死海的航班。
所有航班都將與空中交通管制協調，韋爾巴說，未來旅游業從冠狀病毒大流行中復蘇后，在航班目的地方面將有更多機會。
展開 羅?羅致力于打造全球最快的全電動飛機
該公司正與空客和西門子合作研制E-FanX項目，在阿芙羅RJ100（BAe 146）支線客機試驗臺上測試一個2兆瓦的混合電力推進系統。E-Fan X預計最早將在2020年投入使用，由一臺渦輪發電機、空客電池系統和西門子電機驅動風扇，并更換四發飛機阿芙羅上的一個發動機。
但羅?羅公司認識到，通用航空市場可開發電力系統的速度可能遠遠快于大規模的商用或軍事項目。為此，羅·羅公司著手研發ACCEL項目，并與來自電機和控制器制造商雅莎（YASA）、初創企業伊航（Electroflight）以及英國航宇技術研究所(ATI)合作推進，于去年的范保羅航展上宣布啟動。如果成功，羅·羅認為在ACCEL上得到驗證的技術可以商業化，用于培訓以及進行城市空中交通的電動垂直起降飛機。
ACCEL項目經理馬修?帕爾(Matheu Parr)表示，人們認識到，電氣化是整個行業的一個強勁趨勢，而不是向新的平臺領域發展，涉及到如何利用市場的不同部分來快速開發這項技術。羅?羅將研制重點放在電池、動力傳動和電機技術上，謹慎地應對這項挑戰，來打破由西門子改裝的一架Extra330 LE特技飛機在2017年創下的210英里/時(337.5公里/時)的速度紀錄，并實現超過300英里/時（480公里/時）的最高時速。
二、項目研制進展及難點
ACCEL項目將使用Sharp Nemesis NXT競速飛機作為研制基礎。此款飛機使用現有活塞發動機的巡航速度為325英里/時（523公里/時），飛機翼展24英尺（7.3米），將現有的萊康明活塞發動機改裝為電池驅動，使用6000個鋰離子電池組作為動力，可提供750千瓦的電力，驅動3臺輕型YASA750R電動機，為螺旋槳提供500馬力的動力。
ACCEL項目工作于2018年4月正式開始，研發活動正在英國格洛斯特郡機場伊航公司的工廠進行。
展開 羅羅要打造的全球最快全電動飛機，將突破哪些關鍵技術
該公司正與空客和西門子合作研制E-FanX項目，在阿芙羅RJ100（BAe 146）支線客機試驗臺上測試一個2兆瓦的混合電力推進系統。E-Fan X預計最早將在2020年投入使用，由一臺渦輪發電機、空客電池系統和西門子電機驅動風扇，并更換四發飛機阿芙羅上的一個發動機。
但羅?羅公司認識到，通用航空市場可開發電力系統的速度可能遠遠快于大規模的商用或軍事項目。為此，羅·羅公司著手研發ACCEL項目，并與來自電機和控制器制造商雅莎（YASA）、初創企業伊航（Electroflight）以及英國航宇技術研究所(ATI)合作推進，于去年的范保羅航展上宣布啟動。如果成功，羅·羅認為在ACCEL上得到驗證的技術可以商業化，用于培訓以及進行城市空中交通的電動垂直起降飛機。
ACCEL項目經理馬修?帕爾(Matheu Parr)表示，人們認識到，電氣化是整個行業的一個強勁趨勢，而不是向新的平臺領域發展，涉及到如何利用市場的不同部分來快速開發這項技術。羅?羅將研制重點放在電池、動力傳動和電機技術上，謹慎地應對這項挑戰，來打破由西門子改裝的一架Extra330 LE特技飛機在2017年創下的210英里/時(337.5公里/時)的速度紀錄，并實現超過300英里/時（480公里/時）的最高時速。
二、項目研制進展及難點
ACCEL項目將使用Sharp Nemesis NXT競速飛機作為研制基礎。此款飛機使用現有活塞發動機的巡航速度為325英里/時（523公里/時），飛機翼展24英尺（7.3米），將現有的萊康明活塞發動機改裝為電池驅動，使用6000個鋰離子電池組作為動力，可提供750千瓦的電力，驅動3臺輕型YASA750R電動機，為螺旋槳提供500馬力的動力。
展開 Simcenter Amesim 系統級建模軟件
功能介紹
1、電器系統仿真
從概念設計到控制驗證階段，對電力和機電系統進行仿真。Simcenter Amesim 有助于針對適用于汽車、航空、工業機械和重型裝備行業的電力設備，優化機電一體化系統的動態性能、分析功耗，以及設計和驗證控制規則。
利用 Simcenter Amesim，您可以調查各種傳統車輛的電氣化架構，同時以虛擬的方式評估電氣子系統對電動和混合電力車輛全局性能的影響。您還可以借此來應對開發“更電氣化”飛機和未來電氣化系統時所面臨的挑戰。
2、流體系統模擬
優化液壓和氣壓組件的動態特性，同時限制物理原型開發，使其僅用于絕對必要的情況。憑借豐富的組件、特征及應用程序導向型工具選項，Simcenter Amesim 能夠讓您針對一系列應用（例如，移動式液壓作動系統、動力傳動系統或飛機燃料和環境控制系統）對流體系統進行建模。
Simcenter Amesim 提供全面的組件庫，以便在臨時用戶與專家用戶進行流體系統建模時，為其提供從功能到詳細模型方面的支持。組件庫之間的無縫通信，以及準確的物理現象建模可以支持任何流體系統設計，并且能夠在單一平臺中實現與控制及其他相關系統的銜接。
3、機械系統仿真
機械或模擬系統的多學科研究中心。由剛完成的模型研究，可模擬和模擬3D）模型可以通過模擬或借用其分析技術。它考慮到了復雜的物理性質，用途。它考慮到了復雜的系統之間的開發和應用性質。機械結構與電氣或液壓運動之間的連接。
Simcenter Amesim 讓您可以提前制定架構和設計決策。該軟件配備了您的強大建模、分析和優化，供您以虛擬機探索大量可能的系統架構、預測、能量平衡、噪聲和振動行為，并在設計周期的早期符合要求的配置。
展開 世界航空技術發展報告
（4）美國安博瑞德航空航天大學面向城市空運開發混合電力系統
2020年8月，美國安博瑞德航空大學（Embry-Riddle）宣布，該校研制了一種新型的混合電力系統，其功率密度較現有純電系統提高了4.6倍，可應用于城市空運飛行器。該混合電力系統由輕質（鋁）渦輪發動機與高效發電機組成，發動機使用汽油輸出軸功率，驅動發電機輸出直流電，供飛行器使用。較傳統發動機而言，該混合電力系統能夠長時間維持在高效率工況，從而提高系統效率，其輸出功率約120千瓦。該校在開發混合電力系統時，采用6對旋翼提供升力，使飛行器的商業載重量達到230千克，可滿足電動垂直起降（electric vertical takeoff and landing ，eVTOL）飛行器的需求。
七、機載系統與武器技術
機載系統與武器技術是確保飛機安全可靠飛行和完成作戰任務的關鍵。隨著電子信息和人工智能技術的不斷發展，機載系統與武器技術呈現出網絡化、協同化、智能化的發展趨勢。2020年，國外開展了多項機載系統與武器相關的技術研究項目，并取得一些突出進展。
（一）機載系統技術
2020年，國外在導航、探測、飛行控制以及機載系統基礎研究方面均開展了大量工作。總體來看，機載系統技術呈現全面發展、小步快跑的態勢。
（1）美國和澳大利亞在先進導航技術方面取得多項進展
2020年5月，美國空軍研究實驗室稱其正在研究利用量子系統測量地殼磁場的新型導航方法。地殼磁場強度很低，需要極高靈敏度的儀器進行測量。
展開 從ABC技術角度，談船舶智能化發展方向
而在電力驅動的柴電混合動力船舶中，內燃機作為小型電站，唯一需要做的就是穩定地輸出電流，這將大大提高系統的可靠性，直流電網搭配數字化的控制系統為遠程遙控提供了接口。
第二階段，在第一代智能船舶使遙控成為可能的基礎上，需進一步探索船舶安全性。遙控的數據量依然很大，衛星通訊尚不能勝任，因此還需借助4G網絡，所以需要建設岸基的通訊基站，通訊覆蓋的范圍也只能達到近海和內河，但此時大量數據可以被積累，大數據技術得以施展拳腳。
第三階段，在大量分析了第二代智能船舶航行過程中的各種參數后，設計人員將去除不必要的傳感器、增設更新的設備。要么此時岸基通訊技術有了長足進步，要么在近海或者海底的通訊基礎設施已經取得了初步進展，遠程的通訊將成為可能，此時將會嘗試使用衛星通訊和通用型的人工智能系統，更多的數據會被上傳至云端。
第四階段，在第三代智能船舶的基礎上，船載人工智能在大數據的哺育下迅速成長，無需人類介入船舶的控制，因此也無需通過衛星傳輸大量數據，遠洋船舶可以依據各種氣象信息、水溫信息并綜合供應鏈需求和船舶自身能力設計最優航線和最佳航行方式。
由此來看，智能船舶的誕生需要至少三大先決因素，即混合電力系統、直流電網和數字化的控制系統；岸船中繼站或水下通信網絡或大帶寬高質量衛星通訊系統；通過低級智能形式積累的大量實際運行數據，如水文、氣象、船舶設備、航運等數據。
將智能技術融入船舶行業
隨著電氣化、數字化和網絡化程度的不斷加深，智能技術的逐漸介入，船舶從不智能逐漸發展到弱智能，最后成為無人操作、自動運行的無人智能船，這將是一個多系統、成體系的建設工程。
展開 美國研制新型轉子重油活塞發動機，海陸空通吃
三、美國液體活塞公司的下一步計劃
小型高效重油發動機可以賦予小型無人機更大的潛力，使其攜帶更重的載荷執行時間更長的任務；還可以通過降低混合動力電推進系統的重量，克服電池的局限性，加速新興電動飛機市場的發展。因此，新型轉子重油活塞發動機具備在無人機和混合動力飛機市場廣闊的應用前景。
液體活塞公司正在繼續發展“X-Mini”發動機，根據與美國陸軍合作的一項計劃，陸軍正在開發一種混合電力的牽引式加農榴彈炮，其中使用70cc，火花塞點火的發動機驅動發電機，發動機可產生3馬力功率，在項目完成時，可能會達到產生5馬力功率。“X-Mini”的一個演示發動機已經在一輛卡丁車上進行測試了，以其1.8公斤的重量代替原有的18公斤（40磅）重的6馬力活塞發動機。X-mini是在X4之前發展的，技術成熟度已達6級，目標是達到技術成熟度7級，并準備在2019年3月之前轉入生產。該公司的業務戰略是與制造商合作，將其技術授權給發動機制造商，自己不會裝備加工機械生產發動機，然后為特定的用途提供設計不同版本發動機的服務。
液體活塞發動機公司也正在推進X4重油發動機的研發，用于電動垂直起降（eVTOL）空中出租車的混合動力電推進系統。引用優步對更高能量密度電池可用性的“非常積極”的假設，施科尼克表示:“你可以使用電池飛行20分鐘，或者你可以減少一些電池，并用我們的40馬力發動機替換它們，使用一個完整的發電系統加上36磅的燃料共100到150磅，將可以替代2000磅電池”他說。“一個小的電池加上一個緊湊的發動機將會帶來巨大的優勢。施科尼克認為城市空中出租車快速周轉所需的充電也是一個問題,“使用4C充電，比為iphone充電速度快5到6倍,將會很快使電池報廢。在垂直起降機場為這些空中出租車充電將需要兆瓦級的電力,而我們的發動機是更加方便實用的動力裝置。
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【收藏】盤點中國特高壓之最
世界最先進的電力系統仿真平臺
中國電科院建成了世界最先進的電力系統仿真平臺，對包括220千伏到1000千伏電網、2258臺發電機、35932條線路、11547個節點的超大型特高壓交直流混合電力系統進行了全景仿真計算，模擬了10萬多個故障條件和運行方式。這套仿真能力最強、計算效率最高、模擬精度最準確的新一代仿真系統，研發了“三道防線”關鍵技術，構建了國際領先的大電網安全防御體系。
浙江特高壓也有世界性的創新成果
溪洛渡左岸-浙江金華±800千伏特高壓直流輸電工程，是我國能源領域取得的世界級創新成果，是當今世界高壓直流輸電技術的代表作之一。工程在向上、錦蘇特高壓直流輸電工程的基礎上，進一步提升了送電功率需要對特高壓直流工程系統研究與成套設計、電磁環境控制、工程設計、設備研制、工程建設與運行維護等方面進行系統攻關，是世界高壓直流輸電技術的制高點。5000安直流關鍵設備如換流變、換流閥、穿墻套管等均為首次研制。
溪洛渡左岸—浙江金華±800千伏特高壓直流輸電工程金華換流站
多年來，國網浙江電力在特高壓輸電工程關鍵技術上也取得了一系列創新性的成果，例如特高壓輸電線路雷電繞擊機理及防護技術的研發、皖電東送特高壓交流輸電示范工程試驗關鍵技術研究與應用、超特高壓輸電線路感應防護關鍵技術及裝置大研發等，技術水平也處于國際前列。
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世界最先進的電力系統仿真平臺
中國電科院建成了世界最先進的電力系統仿真平臺，對包括220千伏到1000千伏電網、2258臺發電機、35932條線路、11547個節點的超大型特高壓交直流混合電力系統進行了全景仿真計算，模擬了10萬多個故障條件和運行方式。這套仿真能力最強、計算效率最高、模擬精度最準確的新一代仿真系統，研發了“三道防線”關鍵技術，構建了國際領先的大電網安全防御體系。
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世界最先進的電力系統仿真平臺
中國電科院建成了世界最先進的電力系統仿真平臺，對包括220千伏到1000千伏電網、2258臺發電機、35932條線路、11547個節點的超大型特高壓交直流混合電力系統進行了全景仿真計算，模擬了10萬多個故障條件和運行方式。這套仿真能力最強、計算效率最高、模擬精度最準確的新一代仿真系統，研發了“三道防線”關鍵技術，構建了國際領先的大電網安全防御體系。
浙江特高壓也有世界性的創新成果
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（1）電器系統仿真
Amesim有助于針對適用于汽車、航空、工業機械和重型裝備行業的電力設備，優化機電一體化系統的動態性能、分析功耗，以及設計和驗證控制規則。
利用 Amesim，可以仿真各種傳統車輛的電氣化架構，同時以虛擬的方式評估電氣子系統對電動和混合電力車輛全局性能的影響。還可以借此來應對開發“更電氣化”飛機和未來電氣化系統時所面臨的挑戰。
（2）流體系統模擬
Amesim 能夠針對一系列應用（例如，移動式液壓作動系統、動力傳動系統或飛機燃料和環境控制系統）對流體系統進行建模。Amesim 提供全面的組件庫，以便用戶進行流體系統建模時，為其提供從功能到詳細模型方面的支持。組件庫之間的無縫通信，以及準確的物理現象建模可以支持任何流體系統設計，并且能夠在單一平臺中實現與控制及其他相關系統的銜接。
（3）機械系統仿真
Amesim考慮到了復雜的系統之間的開發和應用性質，機械結構與電氣或液壓運動之間的連接。Amesim配備強大建模、分析和優化，可探索大量可能的系統架構、預測、能量平衡、噪聲和振動行為，并在設計周期的早期符合要求的配置，它還可以在模型與控制模型或代碼工廠之間建立連接，為更好的機電一體化系統的開發提供支持。
（4）ROM生成器
通過僅傳達其核心屬性，降階模型在更廣泛的背景下為數字雙胞胎提供了價值。使用 Simcenter Amesim ROM Builder，所有人都可以構建和導出 ROM。該工具在直觀的界面中提供了機器學習、線性代數和統計學的最佳簡化技術。
（5）系統級仿真平臺
Amesim 平臺是Amesim 軟件的核心所在。該解決方案憑借強大的建模、分析和優化工具營造易于使用的高級環境，進行 1D 多物理場系統仿真和穩健的設計。
各種腳本編寫和定制功能可將 Simcenter Amesim 與現有的設計流程無縫集成。
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