国内外高校电力电子方向强的有哪些各自的侧重点是什么
有不少人觉得读电力电子的硕士/博士一定要做硬件,进而一定要去那些有钱做实验的组。我曾经也是这么认为的,但现在觉得硬件倒不是必须的,那些搞电网级电力电子应用、风电并网、直流输电、电力电子建模的组,还真不搞硬件。电力电子顶会APEC的审稿要求里各种提醒审稿人一定要重视硬件实验部分,但高质量的仿真文章也不是投不出去。
出国读书尤其是读博重要的是钱,遇到主动让你去申csc的老板最好打听下这个组的财务状况。
关于电力电子的软硬件之争,讲一下我在三个实验室的经历吧。我在清华的时候做的是直流输电、大功率器件,因为项目需要参与国网招标,因此必须做出高质量的样机,因此电力电子的理论知识没学会多少,控制器也全是别人写的,整个本科毕设+硕士两年半的时间全都在解决实际工程问题,最后也算写了几篇纯面向工程的文章,出国开会的时候感兴趣的人也挺多的。我们也没啥实验室,抱着示波器和焊枪,用围栏在高压大厅围出一片地就做实验了……出国申博士的时候一开始挺悲观的觉得自己啥也不会,但联系了几个教授都很惊讶我怎么做了这么多项目,也都很愿意给offer,也没几个在乎我会不会写算法的。
硕士毕业后在ETH呆了一年,虽然在高压实验室,但跟隔壁PES组的Kolar教授也交流过几次,可惜最后没能在他们组读博。他们组主攻高功率密度的中小功率变换器,对硬件特别精益求精,组里有精通硬件的大佬,每个博士生甚至硕士生的硬件设计必须得漂漂亮亮的。他们组会议室里摆了好几排样机,精美的像工艺品。Kolar教授跟我说过他们组的学生从硕士到博士(博士基本只从本组的硕士里招)五六年下来基本都会按照他们组的套路把电力电子的整个开发流程走下来,其实我感觉他们组就是一个运转精密的流水线。PES对于功率密度的优化理论和计算是真的牛逼,但跟他们组几个博士聊了一下以后,感觉他们对自己做的东西的可靠性如何也不是很有信心,变换器的可靠性这种东西学校怎么也干不过企业。
后来去了EPFL,老板是ABB跳槽出来的科学家,主攻中压直流、大功率传动。因为来自工业圈,所以思路跟学术圈不太一样。我申他博士的时候上来就问这个项目硬件会做啥,他直接说:“我们只做足够验证我们想法的最小规模的样机,作为一个博士赌博平台,你需要把你的时间花在创新上,硬件这种东西你要真想学,去ABB工作三年就行。”我们组的研究也偏大功率,硬件能外包就外包,能复用就复用,所有控制能用ABB的工业级控制器就绝对不自己画板子,有好几个博士只搞仿真/算法,毕业以后照样去仿真软件公司/ABB中压搞研发,感觉出路也不差。我个人还是想涉及点硬件设计的,兴趣使然。
评价一个电力电子实验室,说白了就是有钱、有项目、有资源,学术上老师只需要在大方向把关就好,博士更多还是要靠自己,国外的硕士生更是直接丢给博士生管的。申请海外的电力电子博士,就对着有钱的实验室申,不知道有没有钱就申人多的,一般错不了。我在清华和ETH都是在高电压实验室搞电力电子,俩老板之前都没怎么做过电力电子,优势就在于做实验不用担心缺钱……在清华的时候因为是几兆瓦的大家伙,我们组的各种结构设计、水冷什么的都可以交给结构工程师,控制也有控制工程师帮忙写,学生可以更专注在自己的想法上,清华算是我目前呆过的做科研最舒服的地方。ETH那边更夸张,虽然人力资源没国内那么方便,欧洲人比较懒,凡事得亲自催,但人家钱多,瑞士政府给大学是下了血本的。老板让我设计一个10kV/30kA的脉冲电流源用来研究高压开关,我当时提了个方案算了算成本大概是一百万瑞士法郎(人民币七百多万),当时我的本意是想说这方案太贵了咱换一个吧,结果老板说“嗯我刚看了看当时申的funding,钱够”,我tmd……当然第一阶段的样机并没有花这么多,只是做实验压力很大,幸亏最后没炸……
谈钱挺俗的,但电力电子这种理论上已经没什么创新空间的应用学科说到底就是用钱砸应用水平,学生跟着funding走绝对没错。一个学生可以因为课题偏仿真/算法而不做硬件,但不能因为实验室穷、没设备而不做硬件,没钱的组多半课题也不怎么样。我不想一棒子打死,很多优秀的年轻老师在事业起步期就是没钱,但站在学生的角度,选错老板坑的可是一辈子……
2017.12.20号更新
最近刚结束了瑞士这边的申请,希望我自己的经历能给大家带来一些帮助吧。
本人之前和妹子去欧洲玩过很多次,非常喜欢欧洲的城市和人文环境,因此出国的方向基本确定在了瑞士的两所学校,至于为什么没考虑其他国家在后续的选校部分会介绍。今年总共申了ETH和EPFL两所学校的电力电子与高压方向。EPFL那边对我的水平还算满意,但估计得明年五六月份申到项目才能给offer;ETH这边HPE的Biela教授没鸟我,本打算继续套Kolar教授的,但另一个高压方向HVL的教授希望我去他们组。我本人暂时更偏向电力电子,但HVL那边的研究课题目前听上去也是很有意思的,考虑到ETH强电方向近十年来似乎就没有招过来自中国的硕士生,因此最后决定先去HVL干一年电力电子相关的工作,之后再套套磁看情况决定去哪个组读PhD。
先说下个人背景吧,THU电机系本硕,成绩差不多15%的样子,申请的时候有两篇APEC和一篇IECON被录用,一篇TIE还没写完但也在CV里提到了。我给大家的建议是成绩可以不是特别突出,但文章和研究成果一定要多。由于申请的时候有太多因素,很可能你的水平完全符合要求,然而他们就是不要你,但如果没有文章肯定是没有机会的。国外,尤其是欧洲的硕士生通常是第一年上课,第二年才接触科研,而这正是我们开始套磁的时候。相比之下国内的硕士生从本科毕设开始已经做了1.5~2年的科研了,这时候文章就是最大的优势,如果没有文章的话根本不可能竞争过那些直接去有意向的组里做科研的本校硕士生。
电力电子方向的期刊文章基本就IEEE Transaction on Power Electronics/Industrial Electronics,最近还有个IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics,三年硕士估计还能来得及写一篇,但两年很可能毕业还没审完,因此如果考虑申请的话一定要把研究成果优先投到有影响力的国际会议上(当然如果申请的时候就能投一篇TPE/TIE的话单从学术水平上来说全世界的电力电子实验室都能去了)。就电力电子而言,顶会基本就APEC、ECCE和EPE。如果申请美国学校,那就投APEC和ECCE,基本北美电力电子界的大佬(欧洲的话Kolar年年都来APEC)都会来,无论是认可度还是会议期间套磁的机会都是一等一的。关于APEC这个会 @Xingxuan 已经说得很清楚了,今年给他们审稿,感觉这个会极端重视实验结果,如果只有仿真结果建议还是投在ECCE上。EPE的话欧洲的大佬们都会来。此外最近的COMPEL是一个规模较小但水平很高的会议。
关于选校这方面,上面很多大佬已经提前介绍过了,但基本都是学术上的介绍,我就大概说下我了解的组内情况吧,许多东西我也只是道听途说,如果有亲身在这些组呆过的知乎er发现有问题的话请马上告诉我。
CPES:Fred Lee教授虽然退休了,但他的组还保持着原来的风格,做研究相对比较慢,中国学生刚去可能不太适应,相比较之下更推荐Dushan Boroyevich教授这边。
UT Austin:我曾在刀黄的实验室交流过,只能说刀黄人超级nice。目前刀黄基本摆脱了前几年的影响,在Austin这边经费充足,无论是搞变换器还是搞器件都是好选择。而且Texas算是美国近些年经济最有活力的地区了,有非常发达的半导体/电力电子产业。我个人认为电力电子/半导体方向的PhD毕业以后在Texas这种地方去个德州仪器啥的直接就能步入人生巅峰了。我之前大概问了下,电力电子方向PhD毕业后的年薪普遍是10w刀左右吧,基本算是仅次于CS下的工科第二档,当然具体情况大家还要去自己打听。美中不足就是Texas这地方太无聊了,开出去几十公里全是沙漠,更不要指望有啥丰富的娱乐生活了。
UTK:目前仍处于上升期的电力电子实验室,我的本科同学有在那边读的,如果大家有offer的话从了便是。之所以提这个学校是因为Fred Wang教授曾经在工业界呆过一段时间,随后才来高校教书。对电力电子这行有深入了解之后就会发现,高校和工业界对于电力电子的研究完全是脱节的,许多东西工业界早就先尝试过了,因为可靠性等原因工业界又退回了原有设计,然而高校又把这些东西捡起来继续发文章。而且电力电子变换器说到底需要用到工业领域,紧凑、散热、电磁兼容等方面才是真正的难点,高校做的样机相对就忽视了这些因素。如果大家考虑PhD毕业之后进入工业界的话,我想导师兼具工业界和学界的工作经验是一个很重要的参考因素。
剑桥:不知道为啥上面很少有人提到剑桥,其实剑桥的工学院也是有人搞电力电子、器件的,毕竟刀黄以及目前浙大的盛况老师都是剑桥毕业的。剑桥的变换器方向我不是特别了解,感觉好像还是以仿真和控制为主,器件方向目前主要在做碳化硅。我听几个剑桥的学长说剑桥近期没钱,要么自带经费要么自己申学校的奖学金,我想想还得考雅思就没申。
亚琛:学电力电子基本都奔着Doncker教授的ISEA组去了,其实亚琛有好几个电力电子/电机方向的组,具体可以看下面这个回答。
匿名用户:工科方面,苏黎世联邦理工和德国的亚琛工大、慕尼黑工大相比如何?
我没去亚琛是因为妹子想申CS的PhD,世界范围内CS和电力电子都很好的学校基本就只有瑞士这两所了,德国的IT行业与学校普遍不怎么样。单纯从研究角度上来说亚琛真的很强,整个实验室单独搞了一栋楼,设备和实验平台绝对齐全,跟工业界有很深的合作关系。至于申请的话,据我了解到的情况,近些年ISEA也没太有钱,招中国学生通常得自带经费,而且我至今没听到我们系有谁向Doncker教授套磁收到回复的,欧洲这些教授普遍比较高冷。大家真想要了解情况的话还是套一套教授手下的小boss、博后啥的比较靠谱。
瑞士这两所单独拎出来说一下,与北美、欧洲其他地区的电力电子强校比起来,瑞士这两所不但有很好的学术水平,而且还有很高的国际声誉(尤其是ETH),相比之下不是业内人士根本想象不到弗吉尼亚理工在电力电子圈的地位吧。此外瑞士学校的工资(5~7w瑞法)和几乎可以忽略不计的学费决定了在瑞士读PhD的性价比比国内、北美要高多了。我想这个问题里的很多人(包括我)都把ETH,尤其是Kolar组当作dream school在申请,然而事实就是Kolar最近十年从来没招过中国学生。欧洲学校这种导师完全负责的申请模式有利有弊,好处在于没有固定的申请ddl,随时申请随时入职,坏处就是老师的个人偏好真心是琢磨不透。我当时收到两篇APEC文章录用通知的时候还觉得申请HPE妥妥稳了,后来再看还是太天真啊。
EPFL:Drazen Dujic教授在2014年建立了PEL,主攻中压直流电网、固态变压器、工业传动等方向。他博士毕业后加入了ABB,期间负责研发了一个用于铁路牵引的固态变压器(PETT),还做到ACS6000的研发经理(熟悉中压传动、变频器的都知道这东西在业界的地位吧)。Dujic教授应该是目前学界少数真正设计过工业级MW变换器的人。目前他们组还处于起步阶段,但实验设备已经很全了(之所以强调这一点是因为我真的听说很多组设备都不全特别坑爹),而且我看他们文章好多控制器啥的都直接用ABB的工业产品,想必跟企业关系都不错。他们组目前发的文章主要以仿真为主,几个项目的样机都还在搭建当中。此外Dujic教授回复邮件特别勤,组里的学生来自全世界,对大功率电力电子感兴趣的同学可以试下,感觉比ETH还是相对更容易申请。
ETH:ETH有两个电力电子实验室,Kolar的PES和Biela的HPE(大功率电力电子),此外还有一个15年新建的组专攻碳化硅器件与封装。Kolar在电力电子界自然是大名鼎鼎,我发了个朋友圈说我去ETH,一群人问我是不是去Kolar组。。。。。他们组做的变换器的集成度、功率密度都做到了登峰造极的水平,从他们固态变压器和Google little box挑战的成果中都可见一斑,最近Kolar招了一大批学生去做超高速马达了。当然Kolar组也有一些问题,首先是整个组几乎靠德语交流,学生也几乎都是德语区人,其次他特别偏好ETH本校的硕士生,最近一两年他才开始招海外学生,而且基本都是先招过来做Scientific Assistant考察一段时间然后再转成PhD。当时考虑到这些因素,我觉得我一个中国人就算进去了也是GG,相比之下HPE组国际化程度高一些,就先给Biela教授发了若干封邮件,然而也是没有回复。Biela教授是Kolar的学生,说是叫大功率电力电子,但我觉得他还是在原来Kolar组研究的基础上提高电压、电流,采用的还是相对小功率的器件,相比之下我觉得EPFL的那个组才是真正的大功率电力电子组。
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给UT Austin打个广告,Alex Huang教授今年夏天已经从NCSU的FREEDM跳槽到Austin了,新实验室正在建设中,欢迎大家踊跃套磁~ 以及这边不仅是做单纯的电力电子变换器(微电网SST断路器等等),SiC/GaN器件的制造/封装/测试/应用也是重要的研究方向,因此半导体/材料/物理方向的小伙伴也可以套一下。
其实大家不要拘泥于那么几个电力电子大组啊,很多学校都有电力电子的新老师,我的两个本科同学都去了UMich。今年APEC的审稿邀请我点开一看居然是个斯坦福的AP,当时还在感叹大S都有人在做电力电子,仔细查了查人家是David J. Perreault的学生而且已经做得风生水起了。