EE3501M 电力电子技术Ⅰ——电子信息工程专业必修

CC98汇总

课程经验分享

往届课程经验分享

杜禹侃电子信息工程1702柯鸿飞电子信息工程1702

感谢电气学生会同学的邀请以及他们在推进学习手册编辑时付出的努力。本人才疏学浅，主要从大的层面回顾了电力电子学习所要作的基础认识与心理准备，而对如何学习的细节较少提及，还望每位同学结合自己的学习方法，打好基础结合实践，将电力电子技术吸收内化为自己的专业认识，对大家有所帮助。

一、为何学

据预测，未来世界50%以上的能源需要通过电能实现利用，电能被认为是人类终极能源形态之一。高铁、轨道交通、电动汽车的驱动装备，舰船、飞行器、数据中心等保障性电源，风能，太阳能等新能源的利用与并网，直流输电、无线传能等电能传输技术，这些新技术所必须的电力电子技术已成为社会运行的基本学科，为节能减排等时代课题做出了巨大贡献。

对于电子信息专业的同学来说，电力电子技术和预期的“电子信息”可能有所出入（微电子方向的FPGA、芯片设计、版图设计、芯片验证等），但新时代的电力电子早已与网络、信息、控制紧密结合，是传统工科中的“全能王”，如果自己更喜欢接触宏观的物质世界与系统，那么电力电子绝对不会辜负你的期望。

二、学什么

本科阶段围绕电力电子，同学们主要需要学习：

（一）电力电子器件

电力电子器件及集成电路。这是我们分析理解器件工作原理、波形的基础。

（二）电力电子基本原理

电力电子技术Ⅰ、Ⅱ。学科基本功，对电力电子原理进行一个基本认识，学习基本的变换技术与分析方法。

（三）电力电子建模与仿真分析

电力电子技术Ⅱ、电力电子系统计算机仿真。基于电力电子电路工作原理对其进行建模，并基于控制理论所学知识，使用Matlab对电力电子电路进行控制仿真。

（四）电力电子系统设计

电力电子创新设计与实践：从零开始设计、搭建、仿真、调试一个电力电子电路。

如今，传统电力电子技术已经非常成熟，电力电子前沿正在向智能化、集成化、网络化等新兴方向快速拓展，具有强大的生命力。浙大的学科布局完整，学院老师们的研究方向包括：

（新型半导体材料）与器件研发，器件的先进封装与系统集成，大功率变流器、航空/深海电源等特种电力电子装备，智能电网、分布式新能源等复杂电力电子系统，还有高速电机，直流输电，无线传能，电磁兼容，碳化硅技术，软开关技术等等。

电力电子学科获取学习资源相对容易，感兴趣的同学可以关注以下公众号：

EE生辉、电机工程学报、NE电气、透视新能源视角、英飞凌工业半导体、电力电子器件技术、开关电源仿真与实用设计、Research and Life、耿博士电力电子技术、IGBT应用之家、Simulinker赛博科技、电力电子建模仿真

三、怎么学

专业课并不像基础课一样需要太多的数学推导，而是在原理方面提出了要求，很多时候明白理解了一个电路的工作原理，就能自主推导出所需要的公式。在以下几个方面需要着重关注：

（一）

电路的理论分析：电力电子基本功，需要对每一个波形细致地进行分析，明白其来源与分析方法。切不可贪图便捷，认为老师讲过一遍觉得很有道理就认为自己已经掌握，而是需要自己进行绘制推导。电感伏秒平衡、逆变调制比、功率平衡等具体的分析方法也应当如数家珍。

（二）

课堂上会有同学们自主挑选一个课题进行调研展示的机会，通过信息的输出找到自己的不足，锻炼自己的逻辑能力。

（三）

善于运用计算机仿真资源如Matlab、Plecs等，观察不理解的波形加深印象。

（四）

注重实验与理论结合。学科具有很强的实验性质，没有经历过实际的电路调试，很多问题（如EMC、ESR、死区影响、波形畸变）都无法遇到，无法在学习中突出重点，留下深刻印象。仿真软件可以起到一定帮助，但不是万能的。比如反激变换器的工作原理简单，但涉及到实际应用需要关注器件选型调试，充放电阶段电路如何工作，正常的波形是怎样的，二极管两端的波形如何其阻断电压如何选择，这些问题都需要考量。

（五）

注重经验与感性认识。例如，DCDC变换拓扑基本都可以由Buck和Boost基本拓扑演变而来，并且增益关系可以由此推算；逆变器等电路的基本模型需要牢记，并在建模分析中灵活运用；磁芯设计可以按照步骤一步步设计

电力电子可以被看作是控制系统、电力能源、电子设备三个领域的结合。而正因为其所涉领域的广泛性与综合性，才需要应用者能够均对其有一定的了解。

一、概述

若是简单的来概括，电力电子学科的目的是为了实现电能的稳定传输：为了实现传输的目的，需要设计可以实现该功能的硬件电路，而为了实现稳定、快速的目的，在完成硬件电路的基础上同时又需要对整个硬件的系统进行建模，借助单片机/FPGA对其进行闭环系统控制。

二、控制系统

在控制系统方面，涉及的是大三上学期学习的控制理论的知识，应用者需要对闭环反馈方式与效果有一定的认识，包括判断系统稳定与否、PI/PID控制器的作用与相应缺陷、连续与离散控制的联系与区别等。简单的电路（例如Buck与Boost）可以进行直接建模，而复杂的电路系统则是需要借助matlab等一系列仿真工具实现。在电力电子II课程中，所涉及基本是较为简单的电路系统。而在实际的复杂系统中，一般难以建模而使用PID控制。

三、电力能源

在电力能源方面，应用者需要掌握电力电子电路在不同工作模态时电能的传递过程，对其进行模态分析，同时也需要对能量的量级有一定直观认知，例如管子在工作过程中所承受的功耗大小直接影响着管子能否正常工作。

四、电子设备

在电子设备方面，应用者需要掌握电力电子电路的工作原理，同时需要对电力电子始终绕不开的三个方面：电、磁、热均有一定的熟悉程度。其具体涉及到大二时期学习到的电路、简单的电磁场知识以及一定的热学知识。而磁和热的具体分析又同样可以转换迁移成电路方面的知识，类比电阻而衍生出磁阻、热阻的概念。应用者也需要对电力电子器件有一定的认识，掌握电力电子器件开关的工作条件，不同器件之间的优劣。在这里尤为考察应用者在硬件方面的知识，包括但不限于电路的设计调试、有源/无源器件的选型、单片机的选择与应用。

当学习完电力电子II这门课之后，若是回顾大二、大三的专业课安排，会发现自己所学都会是有意义的。