亚历山大·伊曼纽尔(Alexander Emanuel)是马萨诸塞州伍斯特理工学院电子和计算机工程教授。1984年，他创立了电气和电子工程师学会(IEEE)电力系统谐波国际会议。除了在电力研究和教育领域拥有45年以上的职业生涯外，他还著有《电力定义和电力流的物理机制》(Wiley, 2010)一书。
伊曼纽尔最近被罗马尼亚最大的技术大学布加勒斯特理工大学授予荣誉博士学位。在接下来的采访中电子设计，他讨论接受这一区别;他作为教授、研究员和工程师的一生;以及他如何展望电力电子的未来发展。
祝贺你获得布加勒斯特理工大学的荣誉博士学位。获得罗马尼亚最大的技术大学的荣誉是什么感觉?
AE:这是一个令人愉快和意想不到的惊喜，随之而来的是许多时刻的自我反省。荣誉博士学位授予获奖者和他或她的机构。我毫无保留地承认，我的同事和我在WPI的学生提供的生产环境有利于好的研究和好的出版物。否则，我还是原来的老师和工程师;我的日常生活没有任何改变。我衷心感谢布加勒斯特理工大学的同事们对我的信任，我谨向他们表示敬佩和敬意。
MG:作为伍斯特理工学院的一名教师，你最兴奋的工作是什么?
AE:在我的工作中，最有益的方面是我与学生的互动，这让我想起亨利·亚当斯(Henry Adams)的名言:“一个教师影响永恒;他永远不知道他的影响会有多深远。”今天我的学生是明天我的同事。有些人会完成我未完成的工作;其他人将做出原创的贡献，将知识的信封推向更高的水平。在我40多年的教师生涯中，我逐渐认识到教书是一种特殊的特权。这是一种精神体验，也是一种重要的责任。
我年轻时把研究放在比教学更重要的位置。随着我的成熟，这个优先顺序发生了逆转。我在WPI有两位很好的导师:院长约翰·范·阿尔斯泰恩和威廉·格罗根。从他们身上，我学会了如何倾听我的学生，如何成为他们的老朋友和导师。我喜欢教学生如何工作，如何有好的态度，如何勇敢，如何对自己的想法负责，如何独立思考。当我退休时，我会非常想念我的学生。
MG:在罗马尼亚，你是否发现有一定比例的大学生从工程专业退学?如果是的话，他们会做些什么来让他们更投入到这个项目中来呢?
AE:所有的大学都面临着一些学生流失问题。我认为有两个原因:1)有些学生还不够成熟，也没有准备好学习的主题。班级级别可能超出他们的能力范围，这可能会导致沮丧。其他学生面临支付大学费用的困难。在许多国家，高等教育是免费的，或者只是象征性的。在那些国家，我们看到的是相反的情况:“永远的学生”，他们喜欢把学生带来，并推迟他们的毕业几年。我曾经问一位罗马尼亚教授:“你的学生们怎么样?”他笑了笑，叹了口气，回答说:“很抱歉，我的学生可以分为两类:一类是不爱学习的学生;第二组是梦想去美国的学生。”如果提高高中水平，如果有足够的工作机会，这种不愉快的状况就可以大大缓解。 In our country we need more scholarships.
：作为一名电气工程师，当我上大学的时候，有时我是班上30名学生中唯一的女性。你认为现在有更多的女性参加工程项目吗?
AE:我很高兴地告诉你，每年都有越来越多的年轻女性加入我们的WPI社区。如今，他们占学生总数的30%以上。许多是杰出的学者。事实上，我的电力电子课年复一年的尖子生都是女生。
MG:作为IEEE电力系统谐波国际会议的创始人，以及我们生活在一个使用开关式电源(smps)的电子设备数量正在稳步增长的世界里，限制谐波电流排放的标准(如IEC61000-3-2)对你来说有多重要?或者像80 PLUS这样的计划?
AE:我很高兴你提出了谐波及其局限性的问题。非线性负载和时变负载注入谐波电流，导致电压和磁场波形畸变。许多年前，我创造了“谐波污染”这个术语来描述由谐波引起的电磁场。许多逆变器和转换器的制造商不喜欢“谐波”或“电磁污染”这两个名称，并试图避免使用，但它仍然存在。
今天，我们有大量的文献、建议和标准，为限制谐波污染提供了限制和指导方针。我所知道的第一个建议是基于1996年WPI为新英格兰电力系统完成的一项研究。建议电压的总谐波失真小于或等于4.7%。后来，IEEE和欧洲标准将上限提高到5.0%。
MG:你继续致力于改善谐波污染的主动过滤器。有源滤波器的新趋势是什么?
AE:1966年，我开始对有源滤波器感兴趣。Hirofumi Akagi教授在他的书“瞬时功率理论和应用”(Wiley 2006)中引用了我的开创性工作，它预测了有源滤波器的使用。传统的静态滤波器有一个主要的缺点:由于它们不能连续地调整无功功率，它们还会吸收正在使用滤波器的邻近客户注入的当前谐波。这种情况会导致过滤器意外的、不必要的过载。
此外，静态滤波器容易发生串联和并联谐振。有源滤波器可以限制和调整不需要的谐波补偿。早期的有源滤波器非常昂贵，体积也很大——更像是实验室里的珍品。固态开关制造的进步，igbt的广泛接受，PWM技术，以及智能开关的发展，导致了今天的滤波器，它可以运行在非常低的功率损耗，复杂的可编程任务，并具有纠正功率因数(PF)的能力。
这些现代有源滤波器的设计是为了保持相位到相位和相位到中性电压的平衡。更复杂的单元是灵活的，并使它有可能选择谐波，应该被阻止或补偿。虽然成本仍然很高，但可靠和清洁的电力能源所提供的优势弥补了这一成本。
您还对哪些技术感兴趣?
AE:近年来，我研究了分布式发电机(风力发电和光伏发电系统)不仅作为有功和无功电源的供应商，而且还作为有源滤波器的可能性。我的大部分研究时间都花在了储能装置的研究上，以保持交流电机的稳定性。然而，我的主要兴趣是权力的定义和衡量。这是一个非常古老的问题，对于实践中的工程师来说还没有得到解决。我领导的IEEE工作小组监督IEEE 1459-2010标准。这些天，我们被困在三相四线制不平衡负载和非正弦负载的有效电压的定义上。这是一个“丛林”，但我们打算“过河”。
MG:Yole Développement估计，到2020年，氮化镓(GaN)设备的市场规模将达到3.03亿美元。考虑到信封跟踪等新兴/不断发展的技术，您如何展望未来的电力电子世界?
AE:电力电子技术有着一段非常有趣的历史。早期的工程师从水银整流器开始，然后是闸流管和磁放大器，然后是氧化铜整流器，接着是四层固态开关和功率晶体管。敬业的工程师们孜孜不倦地工作，以接近理想的固态开关;这种开关的功率损耗可以忽略不计，因此能够传导大电流。它将承受(阻塞)非常高的电压，并将容易转移从其损失转换的热量。
此外，这样一个理想的开关将在短时间内开启和关闭。硅，以及在一定程度上的锗，是几十年来的首选材料。然后碳化硅出现了，这是一种奇妙的材料，导致了基于SiC mosfet和SiC IGBT的新兴技术，额定电压高达1.0到30 kV。工程师们谈到第四代SiC mosfet能够在150°C的结温下工作。这种器件提供了更紧凑的封装，有助于构建效率更高的转换器和逆变器，能够在MHz频率范围内工作。
然而，和过去一样，为了制造更好的捕鼠器而进行的研究和开发工作得到了更好的固态材料——氮化镓的回报。这种半导体更接近“圣杯”。与SiC晶体管相比，GaN晶体管工作在更高的温度、更高的频率和更高的电流密度下。GaN功率晶体管的开关速度可以达到令人难以置信的100V/ns。
氮化镓设备的成本正在下降。在100到1200 V范围内，GaN系统的客户群已经有了一个显著的增长趋势。GaN取代SiC只是时间问题。今天使用GaN设备的技术需要对转换器的拓扑结构进行一些修改。客户教育、培训和实践经验将很快促进GaN的广泛推广。
