【电力电子】让我们畅谈电力电子爱好的发展
novakon2015/11/17电气电工 IP:江西
科技爱好活动的健康持续发展,是很多因素共同作用的结果。从主观上来讲,作为科创人,我们追求科学和理性、追求极致和完美——正是这样的追求将所有具有相同爱好的人聚集在了一起。建立【电力电子】这个版块,是为了让我们在这个方向上更专注地实现我们的追求。

我个人对开关电源、逆变器、电机驱动等理论曾进行过较为深入的学习,也发表过一些个人作品。同时我也看到论坛上有很多电子爱好者专注于这些方面的探讨与实践,因此我认为电力电子是目前一个非常可玩的方向。为什么电力电子可以“玩”呢?要回答这个问题,我们就要先看看目前世界上最流行的娱乐方式:电子游戏(Video games)。

电子游戏的基本特征:能够接受用户的输入,然后产生感官(听觉、视觉、触觉)上的反馈。虽然具体游戏内容浩如烟海各不相同,但能够令用户产生【控制感】这一点,对所有游戏来说都是相同的。从《吃豆子》到《反恐精英》,玩游戏的过程实际上就是享受对游戏元素的【控制感】。所谓使命感、沉浸感、成功感,都是由控制感发展而来的。而数量庞大的科技爱好者进行科技爱好活动,实际上也是在享受这种控制感。除航模、船模这些显而易见的之外,化简CPU逻辑、调节发射线圈间距、裁剪火箭尾翼……通过调节系统的各项参数输入,实现最终的定量目标,这不都是作者在享受控制感的例子吗?而电力电子领域的主力方向——开关电源,也具有这一特性:我们分析反馈信号的变化,产生相应的控制信号,最终维持输出物理量的稳定。无论是追求负载调节率的最小化,还是追求纹波的最小化,又或者是追求效率的最大化,每一个问题都是严肃的控制问题——只不过绝大多数人无法享受这种控制所带来的快感罢了。

从客观上来讲,考虑到电能作为用途最广泛、传输成本最低、基础理论最完善的一种能源还能再坚持至少100年,电力电子在未来将是一个具有极大发展潜力的领域。对电力电子领域的兴趣必须鼓励;也许我们之中很难再出现一个特斯拉,但等待着我们的道路,仍然是一片光明的。

回过头,我们再来看看电力电子领域目前有哪些可以玩的方向。

开关电源:高频(3-30MHz)开关电源(微型化、固态化、优异瞬态响应);多象限开关电源(可以吸收功率,如作为电池模拟器);自由并/串联/模块化的开关电源(可以减少型号,超大批量生产,实现任意安装规模,发生故障快速维修替换)

逆变器:多模式逆变器(并网/离网均可独立或并联运行);便携式大功率焊接设备(电阻焊、电弧焊、感应烙铁)

电机控制:微型精密调速器(例如,30mmx30mm面积内实现感应电机精确测速和精确调速电路,可从通信端口接受速度命令);老掉牙的FOC;转矩动态性能优异的DTC;角度反馈技术(光遍,磁编,霍尔开关,bEMF,插值,预测);自适应/模糊/机器学习控制等

新能源:MPPT;超低压利用(温差发电等);电池组技术(充放电,平衡,保护,诊断)

还有更多,我没有办法一一举例,概括来讲就是:搞科技爱好不能拒绝高精尖,这是科创社区发展的原动力。诚然,上述许多领域和RMB有不小的联系,但我依然坚信,兴趣才是人类进步的原动力:在不断重复低水平制作的同时,我们既是在消磨自己的兴趣,也失去了更多潜在爱好者的热情;只有树立伟大的折腾目标,我们才能走得更远。

欢迎探讨。
来自:电气工程 / 电气电工
7
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~~空空如也
shsyfsh
9年1个月前 IP:上海
797476
把 高精尖往地摊上普及,更应该是平民科 研的社会责任。也可能更加力所能及。
我先举两个例子。最简单的ZVS  和斯特林热机。

先说Z VS ,以前的 常用的 软开关电路 不算太简单,性能也还不够稳靠,成本也还 不低。
当年我在电源论坛看到小翠弄了个老外的电路,一对MOS就组成了软开关 。
当时大为震惊!    这不就是罗耶电路的翻版吗?  上世纪七八十年代,人们就 用来给电池升压点黑光灯的。  只是当时没有软开关概念,好象只有可控硅过零触发。
没有正确的理论指导,就会有身入宝山空手归的结局 。人们大都把罗耶调成了常用的推挽  自激振荡器 。就算时至今日,号称ZVS的,还会有省去电感的笑话 。
回顾一下,当时的器件,虽然比不过今天,但大功率管己经不少了。那么,落后的就不是器件,就只能 是技术更是 理念的落后了。    再说现在,就是一年前,国外有个众筹网站,推出个笔记本电源 适配器 ,体积缩小到约70立方厘米,功率60W,定价65美金,筹款额二十万美金,期限二个月……结果,二个月到了,筹款额达到了四十万美金。
这样—个东西,这样的要求,用谐振软开关或 准诣振软开关,都不难达到,这样的技术己算不上伟大目标了,但是有需求是事实 。。    接下来能证明的就是普天盖地的USB的微电源了,但普遍 还沒有用上先进的技术。

斯特林热机,就是相反的例子了,待续。
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shsyfsh
9年1个月前 IP:上海
797517
前面说了看起来很老套的 常规技术都可能做出受欢迎的电源,产品还 象 高科技的样子。小米的移动电源,就是这么干的。

现在来看相反效果 的高科技 案例。
外燃机,热气机,也就是斯特林 热机 。
近十年,为了清洁能源,太阳能热发电,老美用尽解数,把斯特林热 机做到了真正的高技术,从导热到润滑,到材料 高温防渗,哪—样都不马虎。这种技术因为 可以用于潜艇,原则上,不对中国出口。足够高精尖了。
后果呢,近5年来,美国N家公司连环倒闭。 核心技术也被我国几家大公司变着法子收购来了。
太阳能热机呢,至今还没有普及的商品,只有示范工程。
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bg8npk
9年1个月前 IP:广东
797520
最近在研究SIM(赛车模拟游戏)
这是一种基于现实中汽车竞赛的游戏,对车辆、环境有着详细的物理建模,可以模拟真实世界中赛车的情况。

其中有一个主要的外设就是方向盘,现在高端的SIM外设能够几乎百分之百的模拟真实赛车时方向盘上的手感、甚至是身体感受到的加速度也能进行模拟,完全能够起到对现实生活中车手的训练功能(实际上已经成功运作)

这里的技术核心就是电机驱动,怎样的电机驱动才能有细腻的手感以及准确的反馈,这是很多厂家在研究的东西。
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shsyfsh
9年1个月前 IP:上海
797522
斯特林热机好不好,肯定好!
为什么公司会倒闭?    因为用了太高的技术!

本人还真的认真分析过,大幅度降低技术要求,再来点下里巴创新(其实只是属于检漏),斯特林热机就有可能普及推广。   这就是我前面说的,把高科技做上地摊。
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shsyfsh
9年0个月前 IP:上海
798058
中国制造的能力——高科技卖成“白菜价”
垄断毁灭者——中国人
轮胎、防弹装备、润滑油等,都需要石墨烯。以前,石墨烯是高端材料,国际市场上5000元一克,2013年,宁波建成了年生产能力300万吨的生产线,石墨烯成本价格降为3元一克。
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shsyfsh
9年0个月前 IP:上海
798196
再来说说无刷电机和电机驱动。    这其中创新的机会其实可以有很多。弄个12345的质优价廉的版本,逐步推向市场,都是有可能的。
可是现在的人们大都随着大流走,缺少独立意识。国际上的领头羊出了个方案,人们就—轰而上,几乎是千篇一律地滿足于跟风,以为是赶时髦,沿着别人走出的路去追赶所谓的先进。结果永远只能是追随者。   徒弟学成了师傅虽然也算是成绩,但成为创新领头羊和脱颖而出还是有点远。

抛开所谓的专业框框,从底层的基础知识发掘,直接对最终要求负责,往往可以找到捷径。  

当人们都去仰望星空时,往往会忽略了脚上踢到的元宝。
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