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基于开绕组电机的电动汽车双电池集成充电系统准直接功率控制

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电工技术学报 2024年第10期39卷 3007-3020页

作者：郭磊魏佳丹王艺威周波王寅南京航空航天大学多电飞机电气系统工信部重点实验室南京211106 宁波海仕凯驱动科技有限公司宁波315300

针对基于开绕组永磁同步电机和双电池组驱动的电动汽车提出一种集成化充电拓扑,充电运行时将双逆变器和电机绕组复用为双PWM整流器及其输入侧滤波电感。在三相电压源型整流器(VSR)和开绕组永磁电机数学模型的基础上,将电网坐标系和电机... 详细信息

针对基于开绕组永磁同步电机和双电池组驱动的电动汽车提出一种集成化充电拓扑,充电运行时将双逆变器和电机绕组复用为双PWM整流器及其输入侧滤波电感。在三相电压源型整流器(VSR)和开绕组永磁电机数学模型的基础上,将电网坐标系和电机坐标系相统一,分析了充电状态下的电磁转矩。实际运行时存在双电池剩余电量不相等的情况,导致充电时双通道功率不平衡,因此设计了一种准直接功率控制策略,以解决功率不平衡带来的转矩脉动问题。最后通过仿真和实验验证了该集成化充电拓扑的可行性。

关键词：集成化充电拓扑开绕组永磁同步电机双电池组准直接功率控制

基于深度学习的冲击电压老炼过程中真空击穿机制甄别优化方法

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电工技术学报 2024年第13期39卷 4153-4163页

作者：李世民徐勋晨张潮海南京航空航天大学多电飞机电气系统工信部重点实验室南京210016

冲击电压老炼技术是提高真空电极间隙绝缘能力的有效手段,快速准确地甄别真空击穿机制对揭示冲击电压老炼过程的物理演化机理具有重要意义。该文提出了一种基于深度学习的通过突显击穿前过程提高真空击穿机制甄别准确度的优化方法。对... 详细信息

冲击电压老炼技术是提高真空电极间隙绝缘能力的有效手段,快速准确地甄别真空击穿机制对揭示冲击电压老炼过程的物理演化机理具有重要意义。该文提出了一种基于深度学习的通过突显击穿前过程提高真空击穿机制甄别准确度的优化方法。对五对相同的无氧铜球形电极开展同样的冲击电压老炼试验,分别获得时间提取范围为0~400μs的完整击穿电压电流波形样本和0~200μs的突显击穿前过程的击穿电压电流波形样本,并通过深度学习模型对两种击穿电压电流波形样本开展脉冲电流诱发、场致发射诱发和微粒诱发三种真空击穿机制的甄别训练与测试,并将测试结果与真实结果进行对比分析与评估。结果显示:时间提取范围为0~200μs的突显击穿前过程的击穿电压电流波形样本的击穿机制甄别准确率均在87.99%以上,平均提高了2.55%,其对应的精确率、召回率和F1分数均更优。研究结果表明,突显击穿前过程的击穿电压电流波形处理能够有效地优化真空击穿机制甄别的效果,具有良好的工程应用前景。

关键词：冲击电压老炼击穿机制深度学习突显击穿前过程击穿波形

低冗余高可靠模块化输入并联输出串联电源系统及其控制方法

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电工技术学报 2024年第6期39卷 1898-1906页

作者：宋猛吴红飞吴嘉昊贾益行徐鑫雨南京航空航天大学多电飞机电气系统工信部重点实验室南京211106

为了使输入并联输出串联电源系统同时具备模块级和系统级冗余能力,提出低冗余高可靠超宽电压范围电路结构及其控制方法。基于两级式电路和多模块串并联实现电源系统超宽电压输出,通过模块级部分子电路冗余设计,实现模块级和系统级N+X双... 详细信息

为了使输入并联输出串联电源系统同时具备模块级和系统级冗余能力,提出低冗余高可靠超宽电压范围电路结构及其控制方法。基于两级式电路和多模块串并联实现电源系统超宽电压输出,通过模块级部分子电路冗余设计,实现模块级和系统级N+X双重冗余,使得功率模块部分失效或多个模块全部失效时系统仍具有全电压、全功率输出能力。进一步提出模块化电源系统的分布-集中混合式控制策略,分布式自主控制保证了模块间应力均衡、并使得输出电压在目标值范围内,集中控制确保总输出电压精度。该文详细分析所提电路结构及其控制策略的原理、特性和实现方案,并通过0~1000 V/50 kW输出电源系统实验,验证了所提方案的有效性。

关键词：低冗余高可靠输入并联输出串联下垂控制

善打硬仗的选煤“排头兵”——记山东能源云鼎科技天津德通电气有限公司系统调试部经理范立华

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当代矿工 2024年第5期 46-47页

作者：刘强山东能源云鼎科技天津德通电气有限公司

范立华,山东能源云鼎科技天津德通电气有限公司系统调试部经理。他扎根基层一线15年,先后从事售后、现场调试、质量服务等工作,一步一个脚印,成长为身怀十八般武艺的“技术尖兵”、选煤厂电气自动化控制专家,并入选选煤行业专家库成员... 详细信息

范立华,山东能源云鼎科技天津德通电气有限公司系统调试部经理。他扎根基层一线15年,先后从事售后、现场调试、质量服务等工作,一步一个脚印,成长为身怀十八般武艺的“技术尖兵”、选煤厂电气自动化控制专家,并入选选煤行业专家库成员。他凭借精益求精的匠心和笃行实干的奋斗,实现精彩人生,连续多年获评先进工作者、金牌员工等荣誉。2024年2月,获得山东能源集团劳动模范称号。

关键词：劳动模范称号系统调试电气自动化控制山东能源现场调试扎根基层精益求精排头兵

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基于矩阵磁结构的平面电感寄生电容优化设计

中国电机工程学报 2024年第7期44卷 2825-2832,I0025页

作者：屠腾张方华张钊荣黄恩泽余文浩多电飞机电气系统工信部重点实验室(南京航空航天大学) 江苏省南京市210016

当平面电感的单层绕组匝数超过一匝时,外侧绕组间存储的电场能量会导致寄生电容偏大。为降低平面电感寄生电容,文中将一个电感拆分为多个分立电感以实现单层一匝的绕制方案,并分析分立电感方案与单磁心方案在铁损、铜损和体积方面的变... 详细信息

当平面电感的单层绕组匝数超过一匝时,外侧绕组间存储的电场能量会导致寄生电容偏大。为降低平面电感寄生电容,文中将一个电感拆分为多个分立电感以实现单层一匝的绕制方案,并分析分立电感方案与单磁心方案在铁损、铜损和体积方面的变化。针对分立电感体积增大这一问题,进一步提出矩阵磁方案,给出两电感、四电感磁集成结构。有限元仿真结果表明,相接近的体积下,矩阵磁方案降低了77%的寄生电容,并减小了69%的铜损。最后,搭建一台Buck变换器。功率实验结果表明,矩阵磁结构平面电感具有更优的性能。

关键词：平面电感寄生电容矩阵磁磁集成

面向数据中心48 V供电系统的混合型母线变换器及其高密度集成

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中国电机工程学报 2024年第16期44卷 6578-6586,I0024页

作者：张瑜吴红飞李泽伟宋昱锋王子铭张旭倪硕多电飞机电气系统工信部重点实验室(南京航空航天大学) 江苏省南京市210016

该文提出适用于数据中心48 V供电系统的混合型母线变换器电路拓扑及其高密度集成方法,通过在开关电容变换器中嵌入自耦变压器和LLC谐振变换器,大幅增加开关电容变换器的降压比,且利用矩阵式变压器结构实现变换器输出电流能力的大幅提升... 详细信息

该文提出适用于数据中心48 V供电系统的混合型母线变换器电路拓扑及其高密度集成方法,通过在开关电容变换器中嵌入自耦变压器和LLC谐振变换器,大幅增加开关电容变换器的降压比,且利用矩阵式变压器结构实现变换器输出电流能力的大幅提升。基于所提出的混合型母线变换器,进一步提出其高密度集成方法,综合采用磁集成、绕组集成等方式,实现变换器功率密度和效率的提升。研制40~60 V输入、变比8:1、输出电流100 A、开关频率1 MHz的八分之一砖模块,功率密度达到1.704 kW/in3,最高效率达到97.9%。

关键词：数据中心母线变换器开关电容谐振变换器磁集成

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飞机电推进系统高效能电机及其驱动控制技术

中国电机工程学报 2024年第16期44卷 6610-6631,I0027页

作者：张卓然陆嘉伟张伟秋高华敏薛涵多电飞机电气系统工信部重点实验室(南京航空航天大学) 江苏省南京市211106

飞机动力系统的电气化是继机载二次能源逐步统一为电能之后航空电气化发展的重要方向和高级阶段,能够大幅提升飞机动力系统能量利用效率,是航空业绿色发展的重要途径。电机系统是飞机电推进系统的核心机电能量变换环节,高效能电机、电... 详细信息

飞机动力系统的电气化是继机载二次能源逐步统一为电能之后航空电气化发展的重要方向和高级阶段,能够大幅提升飞机动力系统能量利用效率,是航空业绿色发展的重要途径。电机系统是飞机电推进系统的核心机电能量变换环节,高效能电机、电力电子变换及其驱动控制技术是电推进飞机发展的基础支撑。该文从电推进飞机动力系统架构出发,分析电推进飞机电机系统的特征与要求。总结永磁同步电机、异步电机、电励磁无刷同步电机和超导电机4种类型电机在电推进飞机上的研究和应用现状,系统讨论电推进系统中不同类型电机和电机驱动器的关键技术。最后,展望新材料、新器件、新工艺、人工智能和综合热管理等技术对电推进飞机电机及其驱动控制技术发展的推动作用。

关键词：电推进飞机动力系统电机电力电子电机驱动控制

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定频控制谐振型单级隔离AC-DC变换器

电工技术学报 2024年

作者：陈赉阳刘杰邢岩吴红飞南京航空航天大学多电飞机电气系统工信部重点实验室

基于串联谐振腔谐振频率点阻抗为零的特点，该文提出基于定频脉冲宽度调制的单级隔离式AC-DC变换器及其优化设计方法。通过调节谐振腔两端高频激励电压脉冲宽度，使得谐振腔两端基波电压相等，实现变换器等效电压增益宽范围连续可调，满... 详细信息

基于串联谐振腔谐振频率点阻抗为零的特点，该文提出基于定频脉冲宽度调制的单级隔离式AC-DC变换器及其优化设计方法。通过调节谐振腔两端高频激励电压脉冲宽度，使得谐振腔两端基波电压相等，实现变换器等效电压增益宽范围连续可调，满足AC-DC变换器交直流侧电压和电流调控需求。以AC-DC变换器全功率周期效率优化为目标，建立综合考虑开关损耗和导通损耗的分析模型，并据此给出变换器参数优化设计方法。该文详细分析变换器的工作原理和特性，最后设计开关频率300 kHz的实验样机，并通过实验验证了该文解决方案的有效性。

关键词：单级AC-DC变换器谐振变换器脉冲宽度调制软开关

航空自通风冷三级式无刷发电机热建模与温度分布特性研究

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中国电机工程学报 2024年

作者：李涵琪张卓然李进才廖晨东多电飞机电气系统工信部重点实验室(南京航空航天大学)

航空自通风冷三级式无刷发电机因各级电机间损耗差异大、整机散热路径长，使得内部产生较大的温度分布梯度，容易出现局部过热，因此需要进行精确热建模和温度分布特性研究。该文研究了三级式无刷发电机多物理场流固耦合建模方法，对比... 详细信息

航空自通风冷三级式无刷发电机因各级电机间损耗差异大、整机散热路径长，使得内部产生较大的温度分布梯度，容易出现局部过热，因此需要进行精确热建模和温度分布特性研究。该文研究了三级式无刷发电机多物理场流固耦合建模方法，对比分析不同网格类型对流体场数值计算效率的影响，进而基于Realizable k-ε湍流模型探究风扇的散热能力和多级结构对空气流态的影响规律，明确各旋转部件摩擦阻力分布特性。考虑到多匝绕组端部绝缘对导热率的影响，提出适用于绕组三维各向异性建模的二次等效方法。通过建立电机温度场模型，研究不同负载功率下的温升特性，从各级电机、定子与转子、不同运行工况等方面分析三级式无刷发电机温度分布规律及其影响因素，并开展样机试验验证。该研究工作为三级式无刷发电机冷却设计提供了针对性的指导，研究理论也可应用于其他电机的热建模。

关键词：自通风冷三级式无刷发电机建模流固耦合网格温度场