聊聊电力电子专业的个人成长

电力电子技术是电气工程领域中一个极其重要的分支，老是看到好多新同学打听这个专业，N多人还在比较电力系统和电力电子与电力传动比较，哪个更好，哪个更有前(钱)途？今天有点空，想跟对这一方向有点兴趣的兄弟们简单聊一下这门这科的总体情况。我也只是外资企业中一名普通的研发工程师，说得不对不全之处，请各位拍砖时手下留情。
　　
　　毫无疑问，电力系统是电气工程下面一个非常非常传统的专业，毕业后较大的可能进入国家电网或南方电网下属的各级电力公司，君不见好多人在讲电力的高薪，因而也算是一个旱涝保收的铁饭碗；而电力电子与电力传动却是一个全新的专业，是电气、电子、与控制的交叉学科，涉及到电路拓扑、自动理论、模电数电综合知识，并且动手能力、实践经验在某种程度上是其中的关键性因素。电力电子专业的同学毕业后一般进入企业或研究所，如世界顶尖的电力电子公司，如Emerson、GE、Siemens、ABB、Philips、Osram等，当然还有一堆国内的公司，一般从事开关电源、UPS、变频器、无功补偿、及有源滤波等等。总之一句话，如果你想有一个至少目前还不错的铁饭碗，就学电力系统；如果你想从事具有前沿挑战性的朝阳行业，并且还不怕吃苦，希望苦尽甘来的可以学电力电子与电力传动。如果学了电力系统后在电力公司3、5年后还未混到一官半职，那时的薪水可能就不如从事电力电子工作的同学。
　　
　　电力电子是一个全新的学科，国内的一些老师在电机等方面很有经验，导师的重要性在于能够给你提供足够广阔的研究资源与人脉，带领进入这个学科的大门。国际上名列前茅的学校是美国弗吉尼亚理工学院的国家电力电子系统研究中心，因为Fred.Lee李泽元教授就在这里，从其论文署名可以看出，那里似乎有好多从浙大、清华出去读书的研究生、博士生；当然，美国的科罗那多大学也极强大，特别是在电力电子的数字控制方向，著名的电力电子学科教材Fundamentals of power electronics的作者Erickson就是这里的领军人物。有志于想到国外从事电力电子研究的同学，可以申请这两所学校。
　　
　　但是，很遗撼的是，电力电子目前只能算是一门技术，而不能够称为一门科学，因为尚未形成完整及精确的理论基础。如果没有深厚的理论基础，就不能称之为科学。这门学科国内外目前主要是从事电路拓扑与应用技术的研究，理论基础是线性控制方法与电路工程。但是，电力电子其实不应视作一个线性系统，因为功率器件是工作于开关状态的，也就是一个时变、强病态、非线性系统。可以这么说，目前的电力电子系统基于线性控制理论是完全不够的，甚至在某些场合下可以导出一些错误的结论。因而，电力电子在电路拓扑、控制思想、及系统建模方面应大有可为，甚至其中一个小小的磁性器件，想透底弄懂也并不是一个容易的事情。
　　
　　电力电子技术目前有几个研究方向：
    高频开关电源技术：所有的信息系统与通信设备都需要使用开关电源，小到各种便携数码产品，还有现在时兴的各种平板电视，大到服务器系统、通信基站机房、及种种航空设施等；
    电力电子技术在电力系统中的应用：如各种谐波补偿、有源滤波装置等，还有不断发展的不间断电源设备（UPS），电动汽车的驱动与控制系统，电机的节能驱动方面如各种变频器（包括变频空调），在当前能源短缺的状况下，太阳能、风能及各种再生能源的应用，电力电子技术是最关键的技术要素。
         
    可以先从一些专业期刊了解一下这门学科，国内的有《中国电机工程学报》、《电工技术学报》、《电力电子技术》及《电工技术杂志》，国际上的有IEEE的《Power Electronics》、会议有IEEE的APEC、PESC等。
　　
　　根据多年的开关电源实际研发经验，我认为这一专业方向的理论基础是：第一是控制理论；第二是电路知识；第三也是非常重要的模拟电子，当然如今电力电子的数字控制是一个非常重要的发展方向，单片机、DSP的数字控制技术也将占有非常重要的地位。但是现实的情况下，很多从事电力电子研发的人，很多的就学过一门“电力电子技术”，这样根本就不够，因为很难理解电力电子系统的控制环路设计；但是学控制的人也下手无门，因为很多人可能不知道如何结合控制与电路拓扑，甚至对电路的工作原理根本不明白。还有材料学方面有磁、功率开关管、二极管，还有机械、热设计，其实这一学科最缺乏的是多学科交叉人才，搞控制的很多不大懂电子电气理论；搞电子电气的又不明白控制基础、不了解数字控制技术。
　　
　　另外，一个更重要的问题是，电力电子是一门实践性极强的学科，而现在的国内大学教育理论与实践脱节的程度比较严重。入手的第一步应该是掌握必要的基础理论，接着是仿制别人的产品，然后测量各点的实际工作波形，再接着研究怎样利用控制、电路知识来解释各种实验现象。这些应该在学校内就应该掌握。踏上社会成为“工程师”后，多看多测多学公司内部的各种产品，学习别人是怎样设计出来的，研发过程中碰到过哪些难题。慢慢的，就有可能成为这行的高手。所以，如果兄弟姐妹能够忍受坐多年的冷板凳，相信在不远的将来有小有成就的一天。
　　
　　电力电子与运动控制技术可被看作是计算机技术后的第二次重大技术变革，它将极大地改变人类的能源与生活，但是由于目前基础理论的缺失（西安交通大学王兆安老师主编的电力电子技术语），这个专业中国将极有可能尽快赶上世界发展水平的一个重要研究方向，相信在不久的将来，具有创新、敏锐的中国年青人将在这一学科占有一定的理论与技术地位。
　　
　　虽然理论基础非常簿弱，但我对这一行业的学术方面非常感兴趣，业余也在读电力电子专业的在职博士，期待同道中人有空多聊聊业界的技术状态及职场发展。