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深入淺出:【電機所電力電子組】必備技術與考試建議

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發佈時間:2023/11/14
更新時間:2024/01/08

深入淺出:【電機所電力電子組】必備技術與考試建議


電力電子組考試的連結、出路...等導覽 ⋙
台灣的能源供給98%仰賴進口,近期國際能源價格波動劇烈、全球溫室氣體減量之壓力與日劇增,國內用電大戶電價在2022年7月被迫調漲。因此隨著能源價格飆漲與節能減碳的觀念,電機所電力電子組在世界情勢中扮演舉足輕重的角色,其主要工作是將有限的電力能源做整體規劃、電能轉換與管理,最重要的是提升其轉換效率,提供民生或企業所需之高品質電力能源。因此市面上有著各式各樣的電力電子產品與設備...

電力電子組出路分析

在世界中只要需要用到電的地方,都會有電力電子組身影,如:「常見的手機跟筆電的充電器(AC-DC)、不斷電設備-UPS(AC-DC-AC)、馬達控制(AC-DC-AC)、太陽能轉換器(DC-AC)。」
還有一個是「直流轉直流(DC-DC)」這比較常見的地方會在電腦中的主機板之內部電源出現,扮演穩壓器的角色。
電能轉換器在你我的生活中廣泛被使用,因此屬於非常必要的需求。如果沒有了穩定且高品質的電源,人民的生活也因此會受到影響,也沒有如今的先進半導體公司、IC設計公司...等,甚至是高科技產品。
電能相關零組件相關代表公司
Adaptor /Charger立德、飛宏科技、康舒...
交/直流電源供應器(Converter)明緯、台達電、光寶、致茂、海韻電子、全漢...
變流器(Inverter)台達電、光寶、致茂...
不斷電系統(UPS)旭隼、科風、盈正...
變頻器(VFD)旭隼、士林電機、三菱電機...
儲能系統(太陽能、風電...)亞力電機、聯齊科技、茂迪…
資料來源:人力銀行
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TKB大碩】電力電子組考試諮詢>

電力電子組必備技術

目前電力電子組領域中主要研究四個面向:「1. 電路架構;2.數位控制;3.演算法;4.功率半導體元件」
Ⅰ. 電路架構
整個電力電子的核心,DC-DC,AC-DC,DC-AC,從最基礎的無隔離型DC/DC架構,到隔離型轉換器DC/DC架構,再到改良型隔離型DC/DC之電路架構;AC-DC最常見的電路就屬功率因數校正器PFC;DC-AC就是變流器Inverter,以上電路皆是以責任週期來去做控制之電路。另外還有以頻率做控制之電路:LLC、LCC、CLLC...等。
  • 無隔離型轉換器電路:降壓型(buck)、升壓型(boost)、升降壓型(buck-boost)
  • 隔離型轉換器電路:返馳式(Flyback)、全橋式(Full-bridge)、半橋式(Half-bridge)、推挽式(Push-pull)、順向式(Forward)
  • 改良型隔離型轉換器電路:全橋相移式電路、'CUK電路、主動箝位...等,至今都還在研究發展中...
  • 變流器電路:同樣有半橋式、全橋式、三相全橋式
  • 改良型變流器電路:雙降壓、三階雙降壓、五階雙降壓....等,至今都還在研究發展中...

Ⅱ.數位控制
目前電力電子電路架構,都是採微控制器,來操作電路的切換控制演算法(PWM…),目前最常使用的就屬;「DSP、MCU、Arduino」,而必須要會C語言,並且反覆閱讀Datasheet了解其功能,或是上官網查詢如何設定微控器之基本設定,還有如果會基本的通訊方法會更好(UART、CANBUS、I2C、SPI...)。
另外如果會碰到FPGA的話,那就需要會使用硬體描述語言(Verilog HDL/VHDL)。
Ⅲ.控制演算法
電力電子電路架構都是在做開/關功率元件(BJT、MOSFET、IGBT、SCR...),而為了切換這些元件,最基礎的就是脈波寬度調變PWM來控制它們的ON/OFF,因應不同用途發展出了SPWM、DPWM、SVPWM...等。
為了改善電路功能以及應用在不同用途上,會在整個系統電路架構的控制法則中,應用上許多不同的演算法:「比例積分控制(PD/PID)、相位超前/落後補償(Lead-Lag)、牛頓法(Newton's method)、粒子群最佳化演算法(PSO)、模糊控制(Fuzzy)」。
Ⅳ.功率半導體元件

由於電力電子電路的架構中都是以功率元件(MOS、IGBT、SCR...)來做電路的開關,讓電路可以正常工作。
因此電路板的佈局、散熱片的選用、變壓器、二極體...等等,電路中必要設備,都會去做設計,目的也是為了保護功率元件不會故障,甚至是燒壞,還有提升轉換效率。而業界也會為了減少成本,而會去考量到很多不同面向。
現今技術上為了讓電力電子電路可以提升更高的效率,都會去研究使用第四代半導體元件(Sic. Gan.),來讓現在的電子電機設備有更進一步的進化。

電力電子組專業能力與研究所考試常見科目

電機所核心能力常見考試科目
電力電子組電路設計、系統控制、電路Layout、電力系統、C程式設計...等1.工程數學
2.電子學
3.電路學
4.自動控制
5.電力工程

TKB大碩】2024年電機所春季班課表>

電力電子組未來發展趨勢

在新一代半導體產業發展趨勢下,電力電子組的先進們不斷在研發與創新技術,在工業4.0、電動車、再生能源、5G...等應用發展,協助產業的升級與落實在電動車和充電樁、儲能及綠能設備等高壓、高散熱、大功率之相關應用,目的就是為確保台灣在國際領先地位,搶進高科技產業有更大的成長。
目前各大專院校的電機所電力組電力電子組都是電力能源產業的輸出口,而各校電力電子組主要研究領域有電能處理、電力電子、綠能系統(太陽能、風電)、功率IC(powerIC)應用、電池管理、智慧電網、穩定度優化及馬達控制...等。未來每一位碩博士生未來都將在各科技產業中發光發熱。

2024年電機所電力電子組投考建議

學校名稱科系名稱組別考試科目錄取人數
台大
電機工程學系
甲組(自動控制)1.英文A
2.工程數學C
3.控制系統(含電路系統分析)
7
乙組(電力系統與電力電子組)1.英文A
2.工程數學C
3.電路學
4.電力工程(含電力系統、電機機械、電力電子)
6
台聯大電控工程研究所交大-甲A1.控制系統
2.工程數學B/C(擇一)
3.資料審查
7
交大-乙A1.控制系統
2.工程數學B/C(擇一)
3.資料審查
14
電機工程學系清大-甲組1.電路學/控制系統(擇一)
2.資料審查
7
成大電機工程學系乙組1.工程數學
2.電子學
3.控制系統(含控制工程、線性系統)
13

丙組1.工程數學
2.電路學
3.電力系統(含電機機械、電力電子、電力系統)
18

中山

電機工程學系
乙組(控制組)1.工程數學乙
2.控制系統
4
丁組(電力組)1.工程數學甲
2.電路學
3.電力工程(含電力系統及電機機械)
10
中正電機工程學系電力與電能處理甲組1.線性代數與微分方程
2.電路學、控制系統(擇一)
3
電力與電能處理乙組1.線性代數與微分方程
2.電力系統
5
台科大電機工程系甲組(電力與能源)1. 電力系統
2. 審查
15
乙組(電力電子組)1.口試
2.審查
7
電子工程系乙二組(電力電子組)1.口試
2.審查
14
北科大電機工程系甲組(電力與能源工程)1.電路學
2.書面審查
乙組(電力電子組)1.電路學
2.書面審查

TKB大碩】2024年電機所春季班課表>

2024年電機所電力電子組師資課程介紹

課程師資
工程數學周易(朱敏德)老師【公式如藥,盡量少用】
•【全國學生人數眾多
•【教學巨細靡遺、內容豐富紮實】
•【教學經驗超過 15 年】
歐大亮(張博盛)老師【工數救星,好評不斷】
•【理解與記憶並重
•【教聽得懂的數學】
•【教學內容深且廣】

張衡(王志恆)老師【獨門口訣,方便記憶】
•【觀念與記憶並重】
•【教學方式細心且耐心】
•【不放棄任何人
電路學張鼎(胡建全)老師【三十多年教學經驗補教名師】
•【強調觀念與例題演練】
•【著重活用與融會貫通,不用死背
•【精準掌握考試趨勢分析】
電力系統 詹森(詹勝仲)【電力系統補教首選】
•【課程重點公式彙整清楚,一目瞭然】
•【訓練考生思考、解題能力
•【節奏精準,能帶領同學快速進入狀況】
電力電子學劉強(王家輝)老師【知名上市公司研發經理】
•【解題技巧與觀念合一】
•【以較簡易之觀念,引導學生了解電力電子學】
•【亦師亦友,互動零距離】
自動控制 詹森(詹勝仲)【自動控制最強祖師爺】
•【重點觀念重複提醒
•【訓練考生思考、解題能力】
•【親和提醒關鍵,輕鬆推導難題】
電機機械 TKB大碩師資【電機公職補教名師】
•【以題目帶出觀念,並且用圖畫的方式來幫助記憶】
•【分享歷屆學長姊的經驗談,讓考生更快了解方向】
英文洪欣Olivia(洪韻翔)【托福聽力黃金十三原則】
•【美國長春藤賓州大學英語教學碩士
•【華頓商學院商用英文教學證書】
•【教育部-高級中等學校英文科教師證書】
•【百大企業、學術單位特邀演講與教育電台專訪】

TKB大碩】2024年電機所春季班課表>

電力電子組菁英出自大碩,學長姊一致推薦!


電力電子組
蘇O杰(原私立逢甲大學)|考取:2023年台大電機所甲組(自動控制)榜眼
自控詹森老師的上課風格十分獨特,讓學生不會無聊又能學到很多東西...⊕
而且老師的上課內容會與時俱進,每當新的研究論文出來,老師都會根據其內容調整上課內容,不會讓學生接收過時資訊。還有,詹森老師的題庫班教材非常用心的整理過,每題的解答都是老師親自算過的,錯誤率極低。總之,詹森老師教學認真又很用心,能考上我的第一志願詹森老師功不可沒
張O翔(原國立勤益科大)|考取:2023年清大電機所甲組
謝謝歐大亮老師所有的題型就算都教過也從不拖泥帶水,最重要的是... ⊕
有些雖然簡單但基礎不夠的時候也會拍影片讓我們去理解,課後的線上直播也幫助很大,對於一些較難的題型用直播上課可以講的更細,再來就是暑假的小考其實也幫助非常大,習慣考試的模式,並讓自己知道還有很多不夠的地方,讓原本覺得很有自信的我在考完試之後覺得自己要更加強,每次放學去找老師問問題都會很有耐心的教學,並且在給你一些鼓勵。

馮O洋(原國立虎尾科大)|考取:2023年成大電機所丙組(電力電子組
電路學張鼎老師的課程內容深入淺出,不僅讓我對電路學有了更深入的理解 ... ⊕
同時也讓我學會了如何更好地學習和理解其他科目。您所教授的知識,讓我在解決電路問題時能夠更加自信和熟練,這些技能在我的未來學習和職業生涯中都非常重要。感謝老師的耐心和教學風格。總是願意花時間和精力幫助我們理解難題,並總是以一種和善的態度來對待我們。感到非常舒適和自在,同時也讓我對課程充滿了熱情。
※更多電機所電力電子組上榜心得,請洽TKB大碩研究所。

TKB大碩】2024年電機所春季班課表>

【TKB大碩研究所】上榜頂大電機所三種武器,打造電力電子組之首


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