检索结果-南通市图书馆

面向开关时序与驱动电压自主协同调控的SiC/Si混合开关驱动电路

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电工技术学报 2024年

作者：肖标郭祺涂春鸣肖凡龙柳国家电能变换与控制工程技术研究中心(湖南大学)

由SiC金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)与Si绝缘栅双极型晶体管(IGBT)并联组成的SiC/Si混合开关（SiC/Si HyS）因兼具低损耗与低成本优势而备受关注。然而，现有HyS研究主要关注于如何改变内部开关时序这一可调参数来优化其损耗或... 详细信息

由SiC金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)与Si绝缘栅双极型晶体管(IGBT)并联组成的SiC/Si混合开关（SiC/Si HyS）因兼具低损耗与低成本优势而备受关注。然而，现有HyS研究主要关注于如何改变内部开关时序这一可调参数来优化其损耗或者可靠性，调控参数单一且尚未兼顾损耗和可靠性的整体优化，考虑多调控参数的HyS集成驱动电路更是极为缺乏。首先，该文在充分挖掘开关时序、驱动电压等多调控参数对HyS特性影响的基础上，提出一种面向开关时序与驱动电压自主协同调控的HyS驱动电路软硬件架构设计方法，所提驱动电路不仅能为HyS提供由不同开关时序与驱动电压组成的三种开关模式，而且能根据负载电流水平实现开关时序与驱动电压的自主协同调控。其次，搭建了基于所提驱动电路的HyS型单相逆变器，验证了所提驱动电路的有效性。最后，从逆变器效率、驱动电路功率损耗以及成本三个方面分析了所提驱动电路的优势。

关键词： SiC/Si混合开关开关时序驱动电压协同控制驱动电路

基于热网络分区等效策略的Si/SiC混合器件耦合热参数辨识方法

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电工技术学报 2024年第12期39卷 3718-3731页

作者：龙柳肖凡涂春鸣肖标郭祺国家电能变换与控制工程技术研究中心(湖南大学) 长沙410082

由硅(Si)绝缘栅双极型晶体管(IGBT)与碳化硅(SiC)金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)并联构成的混合器件可打破单一Si基器件和SiC基器件的局限性,实现损耗和成本间的有效均衡。结温估计对于Si/SiC混合器件的可靠运行至关重要,然而,... 详细信息

由硅(Si)绝缘栅双极型晶体管(IGBT)与碳化硅(SiC)金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)并联构成的混合器件可打破单一Si基器件和SiC基器件的局限性,实现损耗和成本间的有效均衡。结温估计对于Si/SiC混合器件的可靠运行至关重要,然而,目前针对热监测的研究往往需满足热稳态平衡和功率损耗可测两大条件,在实际变流器中实用性较低。基于此,该文以零输入响应法为切入点,首先,对Si/SiC混合器件热结构特性进行分析,详细阐述零输入响应法直接应用于混合器件时所带来的高阶热约束条件难以表征的问题;其次,通过对SiIGBT与SiC MOSFET进行热网络分区处理实现模型的降阶,构建出壳温降温曲线时间常数与热参数之间的约束关系,提出了基于热网络分区等效思想的混合器件耦合热参数辨识方法,所提方法简化了功率损耗测量步骤与热平衡态条件,在并联器件耦合热参数辨识研究中具有简单、通用、流程化高的应用优势;最后,通过实验验证了该文所提方法的准确性和有效性。

关键词：耦合热参数辨识 Si/SiC混合器件热网络分区热时间常数热约束

考虑架构灵活重构的混合式贯通牵引供电装置应急管控与故障恢复策略

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电工技术学报 2024年第13期39卷 4052-4065页

作者：王鑫郭祺涂春鸣侯玉超肖凡湖南大学国家电能变换与控制工程技术研究中心长沙410082

基于牵引变压器与两相交流输入至单相交流输出(两相-单相)变换单元的混合式贯通牵引供电系统(HATPSS)凭借其设备利用率高、改造成本低等优势而受到关注。然而,两相-单相变换单元作为系统中的薄弱环节,其任意端口故障会导致系统出现负序... 详细信息

基于牵引变压器与两相交流输入至单相交流输出(两相-单相)变换单元的混合式贯通牵引供电系统(HATPSS)凭借其设备利用率高、改造成本低等优势而受到关注。然而,两相-单相变换单元作为系统中的薄弱环节,其任意端口故障会导致系统出现负序电流与功率缺失等问题,严重者将引发整个贯通系统失稳。此外,受HATPSS供电架构特殊性及其控制目标多样性的影响,传统牵引系统冗余备用方案与应急管控技术适用性差等问题突出。鉴于此,该文针对两相-单相变换单元的输入/输出端故障工况,综合考虑牵引站中既有设备应急管控潜能与两相-单相变换单元控制自由度的特点,分别提出面向HATPSS的应急管控与故障恢复策略。仅通过牵引变压器、联络开关、两相-单相变换单元等系统既有装置间的协同配合,实现在不同故障工况下HATPSS额定功率运行与负序电流抑制。最后,仿真与实验验证了在不同工况下该文所提应急管控策略的可行性与有效性。

关键词：混合式贯通牵引供电系统端口故障应急管控故障恢复负序

基于“规则+优化”的电气化铁路站点实时能量管控策略

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电工技术学报 2024年第11期39卷 3339-3352页

作者：李俊豪涂春鸣王鑫郭祺肖凡国家电能变换与控制工程技术研究中心(湖南大学) 长沙410082

构建“网-源-储-车”协同供电架构以实现电气化铁路的实时、可靠、高效能量管控,对推进“双碳”目标的实现具有重要意义。然而,既有规则管控策略主要针对“网-储-车”架构、管控,效果有限;优化管控策略往往关注于经济性等单一指标,可靠... 详细信息

构建“网-源-储-车”协同供电架构以实现电气化铁路的实时、可靠、高效能量管控,对推进“双碳”目标的实现具有重要意义。然而,既有规则管控策略主要针对“网-储-车”架构、管控,效果有限;优化管控策略往往关注于经济性等单一指标,可靠性较低。为此,该文首先补充了适用于“网-源-储-车”架构的规则管控策略,并构建了计及经济性与电压不平衡度的多目标管控优化模型;然后,提出一种基于“规则+优化”的电气化铁路站点实时能量管控策略,采用优化管控为主、规则管控为辅的形式,以实时管控时间阈值为导向,有序切换输出指令,在保证站点能量管控的可靠性与实时性的同时,实现整体运行效果的优化提升;最后,基于刘家沟牵引变电所实测数据对所提策略进行验证,结果表明,该文所提策略在实现新能源就地消纳与再生制动能量高效利用的同时,可改善牵引网电压水平与公共电网电能质量。

关键词：电气化铁路网-源-储-车实时能量管控规则管控优化管控

新型混合式贯通牵引供电系统及其复合控制策略

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中国电机工程学报 2024年第3期44卷 981-991,I0011页

作者：王鑫郭祺涂春鸣肖凡侯玉超国家电能变换与控制工程技术研究中心(湖南大学) 湖南省长沙市410082

电分相与负序等电能质量问题是制约电气化铁路向高速化、重载化发展的桎梏。贯通牵引供电系统为消弭上述问题提供了契机,但既有贯通方案依然存在所需器件数目多、改造成本高、可靠性差等弊端。为此,在充分利用既有牵引变压器基础上,该... 详细信息

电分相与负序等电能质量问题是制约电气化铁路向高速化、重载化发展的桎梏。贯通牵引供电系统为消弭上述问题提供了契机,但既有贯通方案依然存在所需器件数目多、改造成本高、可靠性差等弊端。为此,在充分利用既有牵引变压器基础上,该文设计一种新型混合式贯通牵引供电装置。该装置通过共直流侧与功率均分手段有效抵消输入侧纹波功率,降低有源/无源器件数目与电容容量。同时,针对直流侧二次纹波与负荷功率冲击,提出一种输入端口复合控制策略,有效解决纹波传递与冲击波动问题。最后通过仿真与实验验证所提装置及其控制策略的可行性与可靠性。

关键词：新型混合式牵引供电装置公共直流母线复合控制

新质生产力与新质战斗力高效融合、双向互促的机制与路径研究

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北京理工大学学报(社会科学版) 2024年

作者：张纪海郭祺昌北京理工大学管理学院北京理工大学国家安全与发展研究院

新质生产力，以创新为核心，具有高科技、高效能、高质量特征，代表着生产力发展的新阶段，而新质战斗力则是军事力量发展的新方向，强调科技创新在军事领域的应用和作战方式的变革，具备智能化、信息化、网络化、全域性、整体性和持久... 详细信息

新质生产力，以创新为核心，具有高科技、高效能、高质量特征，代表着生产力发展的新阶段，而新质战斗力则是军事力量发展的新方向，强调科技创新在军事领域的应用和作战方式的变革，具备智能化、信息化、网络化、全域性、整体性和持久性等特征。本研究界定了新质生产力与新质战斗力的内涵、特征，系统讨论了新兴领域中战略能力生成的机理，借鉴系统耦合理论，提出了新质生产力与新质战斗力融合互促的“非直接耦合、要素耦合、控制耦合、公共耦合、内容耦合”五种发展模式，提出夯实法治基础、健全组织保障、创新工作机制、打造工业载体及激发科技动力等五方面政策建议，推进新质生产力同新质战斗力融合互促，为构建一体化国家战略体系和能力注入强大动力。

关键词：新质生产力新质战斗力生成机制实现路径

面向输出性能优化的高低频混合型模块化多电平变换器及其调控策略

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电工技术学报 2024年第14期39卷 4467-4479页

作者：侯玉超郭祺涂春鸣王鑫汪颖国家电能变换与控制工程技术研究中心(湖南大学) 长沙410082 四川大学电气工程学院成都610065

为破解中压模块化多电平变换器(MMC)输出性能提升与降本、增效难以有效兼顾的问题,该文提出一种基于高低频混合的新型MMC(NMMC)拓扑。NMMC每个桥臂包含1个由异质交叉连接模块(HCCM)构成的高频子模块和N-1个半桥变换器构成的低频子模块。... 详细信息

为破解中压模块化多电平变换器(MMC)输出性能提升与降本、增效难以有效兼顾的问题,该文提出一种基于高低频混合的新型MMC(NMMC)拓扑。NMMC每个桥臂包含1个由异质交叉连接模块(HCCM)构成的高频子模块和N-1个半桥变换器构成的低频子模块。HCCM的高频桥臂采用SiC MOSFET器件,而HCCM的换向桥臂及低频子模块均采用Si IGBT器件。针对NMMC拓扑,该文采用高低频混合调制策略,充分发挥了SiCMOSFET器件开关损耗低、Si IGBT器件通态损耗低的优势。此外,针对高频子模块提出一种特定的电容电压平衡策略,并详细分析高频子模块的工作状态。进一步地,仿真及实验验证了所提拓扑结构、调制策略、均压策略的可行性和有效性。最后,将所提拓扑与现有MMC拓扑在器件成本和运行损耗方面进行综合对比,证明所提拓扑可以更好地平衡装置的成本及效率指标。

关键词：模块化多电平变换器 Si IGBT SiC MOSFET 混合调制电平数增倍

考虑驱动电压与开关时序协同调控的Si/SiC混合器件开关策略

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中国电机工程学报 2024年第12期44卷 4904-4914,I0025页

作者：肖标涂春鸣郭祺肖凡龙柳刘平湖南大学电气与信息工程学院湖南省长沙市410082

硅基(Si)绝缘栅双极晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)和碳化硅基(SiC)金属氧化物半导体场效应晶体管(metal oxide semiconductor field effect transistor,MOSFET)并联组成的Si/SiC混合器件,已被证实具有SiC MOSFET的高开关频率、低开关损耗特性和Si IGBT的大载流能力、低成本的优势。然而,目前Si/SiC混合器件性能提升的研究并未兼顾效率和可靠性,且存在调控手段单一的劣势。基于此,该文详细分析不同负载电流下驱动电压、开关时序等调控参数对Si/SiC混合器件损耗和电应力的影响,提出一种考虑驱动电压与开关时序协同调控的Si/SiC混合器件开关策略。所提开关策略通过不同电流区间采用驱动电压与开关时序相配合的方式,在保障Si/SiC混合器件可靠性的前提下,提高其运行效率。该文搭建双脉冲测试实验平台与稳态参数测量实验平台对所提开关策略进行验证。实验结果表明,相较于传统开关策略,Si/SiC混合器件采用本文所提开关策略在开通损耗、关断损耗以及导通损耗方面分别减少13%、21%和32%。

关键词：碳化硅基(SiC) Si/SiC混合器件驱动电压开关时序开关策略

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面向频率稳定性提升的VSG暂态稳定性增强方法

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中国电机工程学报 2024年

作者：杨万里涂春鸣肖凡郭祺国家电能变换与控制工程技术研究中心(湖南大学)

电网故障期间保持虚拟同步发电机(virtual synchronous generator， VSG)型变流器的暂态稳定性对系统安全稳定运行至关重要，频率稳定性是保持暂态稳定性的前提和基础，应优先考虑，而现有暂态稳定方法却极少关注。为此，提出一种面向... 详细信息

电网故障期间保持虚拟同步发电机(virtual synchronous generator， VSG)型变流器的暂态稳定性对系统安全稳定运行至关重要，频率稳定性是保持暂态稳定性的前提和基础，应优先考虑，而现有暂态稳定方法却极少关注。为此，提出一种面向频率稳定性提升的VSG暂态稳定性增强方法，该方法可同时增强故障期间的暂态稳定性和频率稳定性。首先，全面分析了两种故障类型下VSG的惯性和阻尼对暂态稳定性和频率稳定性的影响机理；然后，提出一种引入角频率偏差反馈的有功环控制，并基于小信号和大信号模型综合分析VSG的暂态响应，接着，给出一种考虑最优阻尼比的VSG参数设计方法。最后，实验验证了理论分析和所提方法的正确性。

关键词：虚拟同步机暂态稳定性频率稳定性暂态响应最优阻尼比小信号模型大信号模型