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“创芯”讲坛系列 | 锁定高性能电力电子变换器,探寻磁元件与架构协同的新思路

8 月 11 日,由澳门大学河套集成电路研究院主办的“创芯”讲坛系列 05 期顺利举行。本期活动专注于高功率密度电力电子变换器的前沿设计,从磁元件到系统架构展开全景式解析,探讨如何在未来能源应用中实现更高效、更紧凑的技术方案。

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活动合照

本次讲坛邀请香港科技大学王平助理教授,以其在磁元件设计及高性能电力电子系统研究领域的长期积累,带来主题为“高性能电力电子变换器:从磁元件到架构的协同设计”的分享。

磁元件与架构协同,驱动功率密度与效率双提升

在开场演讲中,王平教授指出,随着数据中心、电动汽车及储能系统规模扩张,电力电子装置正面临体积、效率与热管理多重挑战。要突破瓶颈,需践行磁元件与电源架构协同设计理念 —— 让磁元件特性与系统架构 “同频共振”,而非孤立优化,以此最大化无源元件利用率,缓解功率转换应力。

王教授详细介绍了团队提出的矩阵耦合磁集成策略:通过矩阵耦合技术,将多个离散磁元件合并为单一磁元件,在压缩体积的同时,利用耦合结构天然抑制电流纹波。实验结果显示,该方案在保持高转换效率(关键场景突破 99% )的前提下,实现磁元件体积缩小至原体积的 1/5.6 ,且暂态响应速度提升 8.5 倍,为高能效、高功率密度电力电子系统设计提供全新路径。

围绕不同应用需求,王教授进一步拆解协同设计落地路径: 一、极限效率路径:针对硬盘驱动器、光伏逆变器等对转换损耗高度敏感的场景,以 “磁 - 电架构协同” 为核心,优化磁元件耦合方式与电源拓扑,挖掘极致效率潜力; 二、高电流密度路径:面向超 100A/cm² 的高应力场景(如高性能微处理器供电 ),同步优化磁元件热传导结构与电流传输路径,破解 “功率密度提升与热管理” 的矛盾。

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香港科技大学 王平

在随后的互动环节,参会嘉宾与王教授围绕高功率密度设计在不同应用场景中的前景与挑战进行了热烈讨论,现场气氛热烈。观点的交流不仅加深了对技术内涵的理解,也为未来在磁元件优化、架构创新以及系统集成等方向的深入探索提供了启发。

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通过将学术研究与工程实践相结合,本次讲坛不仅呈现了磁元件与架构协同设计的最新进展,也为能源电子技术的下一步探索打开了更广阔的空间。研究院将持续深耕 “创芯” 讲坛这一学术与产业的对接桥梁,推动创新火种加速照进现实,也盼与您在下一期 “创芯” 讲坛再聚,共探技术新途 。

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