高等学校自然科学奖推荐书

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1、高等学校自然科学奖推荐书（2015 年度）一、项目基本情况学科评审组： 电机电力中文名 电力电子变换器建模理论与控制方法项目名称英文名 Modeling Theory and Control Strategy of Power Electronics Converters主要完成人 许建平，周国华，舒泽亮，王金平，徐顺刚，包伯成，李奇，张斐主要完成单位 西南交通大学，常州大学推荐单位（盖章） 西南交通大学主 题 词 变换器；平均建模；离散建模；调制方法；控制技术1 电力电子控制 代码 2801415学科分类名称 2 代码所属科学技术领域 工程科学技术任务来源 D1-国家自然科学基金;D2- 其

2、它基金 ;具体计划、基金的名称和编号：（限 300 字）1. 具有快速动态响应开关变换器拓扑结构和控制方法研究/国家自然科学基金（50077018）2. 基于纹波控制的开关变换器控制方法研究/国家自然科学基金（50677056）3. 变结构系统的神经网络控制方法研究/国家自然科学基金（69101004）4. 同相牵引供电系统理想模式的变换器及控制研究/国家自然科学基金（51007075）5. 低电压大电流开关功率变换器拓扑结构和控制方法研究/高等学校博士学科点专项科研基金（20020613010）6. 任意电平 SVPWM 快速算法及其 IP 核的研究/ 高等学校博士学科点专项科研基金 （20

3、090184120010）发明专利（项） 授权： 11 申请: 12 其他知识产权/标准（项） 0项目起止时间 起始： 1998-01-01 完成： 2013-04-30教育部科技发展中心制二、项目简介本项目属电力电子学科，并与电力系统及其自动化、自动控制技术等学科密切相关。电力电子变换器是计算机、交通运输、新能源发电等系统中电能变换的核心单元，建模理论是电力电子变换器分析与控制的基础，控制方法是决定其高效、稳定运行的关键。近十余年来，本项目在国家自然科学基金等课题资助下，深入研究了电力电子变换器的建模理论与控制方法，在电力电子控制方向做出了系统的重大贡献。相关研究不仅对探索统一的建模理论、寻

4、求高性能的控制方法等关键技术具有重要的理论指导和应用价值，而且对提升电能变换系统的综合性能具有重要的现实意义。主要科学发现及创新成果包括以下几个方面：1. 为解决状态空间平均建模不适用于谐振变换器的不足，提出了广义状态空间平均建模，拓展了电力电子变换器的平均建模理论；为揭示基于纹波控制的变换器 存在的复杂动力学现象及其产生机理，建立了恒频/变频离散映射模型，完善了电力电子变换器的动力学建模理论。2. 为提高电力电子变换器的稳态及瞬态性能，提出了非对称双缘调制、数字三角补偿、离散脉冲频率调制等方法，消除了次谐波振荡，降低了电磁干扰，提高了轻载效率；提出了基于纹波的数字控制、预测电流控制等算法，节

5、省了数字处理器资源，加快了动态响应。3. 为拓展电力电子变换器的应用范围，提出了伪连续导电工作模式及其控制、电流解耦控制、基于单相交- 直- 交变换器的有功补偿、基于双模糊逻辑的能量控制等变换器系统控制技术，解决了负载功率范围的限制、并联运行的环流、有功和无功功率的不平衡、多能量源的动态平衡管理等问题。本项目丰富和发展了电力电子建模与控制理论体系，在相关领域和国内外产生重要的学术影响，部分研究成果获得了 2013 年全国优秀博士学位论文奖，并在科学出版社出版了学术专著 1 部。项目负责人主持完成的 1 项国家自然科学基金项目获评优秀结题， 1 篇论文在 2007 年日本举办的国际通信、电路与系

6、统会议（ICCCAS 2007）获最佳论文奖，1 篇论文在 Electronics Letters 上发表并被期刊封面报道。本项目发表 SCI 论文 88 篇，被 SCI 他引 420 次（Google Scholar 检索他引 1200 多次） ，其中 10篇代表作被 SCI 他引 133 次、他引 217 次。已获授权中国发明专利 11 项，其中 2 项专利成果应用于电源控制芯片、基于单相交- 直- 交变换器的同相供电检测与控制系统已应用于世界首套电气化铁路同相供电装置，产生了较好的社会效益和经济效益。在团队建设和人才培养方面，获得了 1 名首批国家级百千万人才工程人选，培养了 1 名全国

7、优秀博士学位论文获得者，项目组成员获得高等学校博士学科点专项科研基金 4 名、霍英东教育基金会高等院校青年教师基金 1 名、四川省杰出青年基金 2 名、詹天佑铁道科学技术奖专项奖 3 名，入选四川省学术和技术带头人及后备人选 3 名。三、完成人情况表姓 名 许建平 技术职称 教授 1 排 名 1工作单位 西南交通大学 完成单位 西南交通大学曾获科技奖励情况 无本人对本项目主要学术贡献：（限 300 字）总体负责项目组织和实施，协调项目组成员之间的研究工作，负责项目主要研究内容、研究方法和技术路线的提出、整理和提炼。提出了电力电子变换器的广义状态空间平均建模方法、数字峰值电压预测控制方法、离散脉

8、冲频率调制技术；建立了开关变换器的离散映射模型，揭示了开关变换器存在的复杂非线性现象及其产生机理；提出了逆变器的电流解耦控制、PFC 变换器的伪连续导电工作模式及其控制；指导了 1 名全国优秀博士论文奖获得者。主持完成发现点 3.1、3.2.1、3.2.2、3.3.1、3.3.2 主要内容的研究，见代表性论文 1-3, 6, 7, 10（附件 1-1, 1-2, 1-3, 1-6, 1-7, 1-10） 。 本人在本项目研究中占用 70%以上的日常工作时间。姓 名 周国华 技术职称 副教授 1 排 名 2工作单位 西南交通大学 完成单位 702西南交通大学曾获科技奖励情况2013 年全国优秀博

9、士学位论文奖2010 年詹天佑铁道科学技术奖专项奖本人对本项目主要学术贡献：（限 300 字）建立了电力电子变换器的动力学分析模型，揭示了电力电子变换器发生快标分岔、慢标分岔、低频振荡、复杂次谐波振荡的机理；提出了基于输出电压/电感电流纹波的归一化控制方法，形成了基于纹波的归一化数字控制算法；提出并实现了基于非对称双缘调制的数字控制算法，提高了数字控制开关变换器的稳态、瞬态性能；提出了三角补偿方法，与四点均值法结合，有效消除了次谐波振荡，提高了开关变换器的瞬态性能；获得了全国优秀博士学位论文奖（附件 4-3-1） 。参与发现点 3.1.2、3.2.1 主要内容的研究，见代表性论文 2, 3,

10、8（附件 1-2, 1-3, 1-8） 。该项目研究的工作量占本人工作量的 80%。姓 名 舒泽亮 技术职称 教授 1 排 名 3工作单位 西南交通大学 完成单位 702西南交通大学曾获科技奖励情况 无本人对本项目主要学术贡献：（限 300 字）提出了多电平有源滤波器的预测电流控制算法，降低了对开关器件工作频率和控制器资源的要求，加快了系统的动态响应速度；提出了基于单相交-直- 交变换器的有功补偿方法，解决了牵引网和三相电网有功和无功功率的不平衡问题，在稳态及动态条件下均能实现稳定高效的控制性能。参与发现点3.2.3、3.3.3 主要内容的研究，见代表性论文 4, 5（附件 1-4, 1-5）

11、 。该项目研究的工作量占本人工作量的70%。三、完成人情况表姓 名 王金平 技术职称 无 1 排 名 4工作单位 西南交通大学 完成单位 702西南交通大学曾获科技奖励情况 2012 年詹天佑铁道科学技术奖专项奖本人对本项目主要学术贡献：（限 300 字）提出了开关变换器的离散脉冲频率调制方法，有效的提高了开关变换器的轻载效率，降低了开关变换器的电磁干扰，极大的提高了开关变换器的瞬态响应速度；研究并发现了离散脉冲频率调制开关变换器、以及恒定导通时间控制开关变换器存在的低频波形现象及其产生机理。参与发现点 3.2.2 主要内容的研究，见代表性论文 6（附件 1-6） 。该项目研究的工作量占本人工

12、作量的 70%。姓 名 徐顺刚 技术职称 高级工程师 1 排 名 5工作单位 西南交通大学 完成单位 西南交通大学曾获科技奖励情况 无本人对本项目主要学术贡献：（限 300 字）研究了并联逆变电源输出功率流、环流与逆变电源输出阻抗的关系；提出了单相逆变电源基于瞬时无功理论的有功无功分解方法和电流解耦控制算法。参与发现点 3.3.2 主要内容的研究，见代表性论文7（附件 1-7） 。该项目研究的工作量占本人工作量的 70%。姓 名 包伯成 技术职称 教授 1 排 名 6工作单位 常州大学 完成单位 702常州大学曾获科技奖励情况 无本人对本项目主要学术贡献：（限 300 字）建立了开关变换器的定

13、频频闪映射模型和变频异步映射模型，揭示并研究了开关变换器存在的复杂次谐波振荡动力学行为；研究了开关变换器的工作状态域分布，进行了电路参数的工作状态域估计。参与发现点 3.1.2 主要内容的研究，见代表性论文 8（附件 1-8） 。本人在本项目研究中占用 70%以上的日常工作时间。姓 名 李奇 技术职称 副教授 1 排 名 7工作单位 西南交通大学 完成单位 西南交通大学曾获科技奖励情况 无本人对本项目主要学术贡献：（限 300 字）基于燃料电池、蓄电池以及超级电容器的特性和单向/双向直流变换器特性，建立了燃料电池、蓄电池和超级电容器混合动力系统的模型，提出了基于双模糊逻辑的多能量源控制策略，在

14、满足不同负载工况功率需求的前提下，实现了各能量源之间的能量动态平衡管理。参与发现点 3.3.4 主要内容的研究，见代表性论文 9（附件 1-9） 。本人在本项目研究中占用 80%以上的日常工作时间。三、完成人情况表姓 名 张斐 技术职称 无 1 排 名 8工作单位 西南交通大学 完成单位 西南交通大学曾获科技奖励情况 无本人对本项目主要学术贡献：（限 300 字）提出了功率因数校正（PFC）变换器的伪连续导电工作模式及其控制方法，提高了 PFC 变换器的动态响应速度，拓宽了其负载功率范围。参与发现点 3.3.1 主要内容的研究，见代表性论文 10（附件 1-10） 。该项目研究的工作量占本人工

15、作量的 80%。6四、代表性论文、论著目录1.不超过 10 篇代表性论文、专著序号论文、专著名称/刊名/作者影响因子年卷页码年(卷):页码 发表年月通讯作者/第一作者(中文名)SCI他引次数他引总次数是否国内完成1A unified averaging technique for the modeling of quasi-resonant converters / IEEE Transactions on Power Electronics / Xu JP, Lee CQ6.008 1998 年 13 卷 556-563 页 1998-05 许建平/许建平 13 25 是 12Improve

16、d digital peak voltage predictive control for switching DC-DC converters / IEEE Transactions on Industrial Electronics / Xu JP, Zhou GH, He MZ6.008 2009 年 56 卷 3222-3229 页 2009-08 许建平/许建平 15 24 是3Digital average current controlled switching DC-DC converters with single-edge modulation / IEEE Transactions on Power Electronics / Zhou GH, Xu JP6.008 2010 年 25 卷 786-793 页 2010-03 周国华/周国华 6 7 是4Steady-state and dynamic study of active p