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IEEE PELS合肥工业大学学生分会“电力电子前沿技术”研讨会

主题报告1:

车规级功率器件的热-机可靠性建模分析和实车验证研究

报告时间:2024年1月20日 上午9:00~9:40

报告地点:腾讯会议530-155-357

报  告 人:罗皓泽

工作单位:浙江大学

报告简介:

车规级功率器件需在高温、高压和高频工况下的高可靠稳定运行,而服役期间器件热-机应力引发的封装可靠性问题是阻碍其进一步规模化应用的关键挑战。现有基于热-机瞬态仿真的器件绑定结构可靠性建模的服役工况不明,难以准确描述功率器件的应力应变致疲劳老化过程。本报告以新能源汽车的电机控制器系统为例,分析了最大转矩电流比和弱磁等电机控制策略对器件服役工况的影响规律,并将汽车现场路谱转化为功率器件的服役工况与损耗分布。其次,对功率器件的绑定结构进行了电-热-力多物理场分析并进行了功率循环测试,基于测试数据分析总结了焊接式功率模块可靠性的影响规律。最后,设计了一套可搭载在实车控制器中的实时热载荷计数方法,实现了对车规级功率模块热-机应力的在线提取,及老化损伤的在线计算,满足了车规级模块的实时健康监测应用需求。

报告人简介:

罗皓泽,浙江大学“百人计划”研究员,博士生导师,担任《中国电机工程学报》编委,IEEE TPEL、IEEE JESTPE、IET PE、OJPE等本学科国际知名期刊的副主编/客座主编。主要从事功率半导体器件(电力电子器件)技术与应用研究,包括功率半导体器件的应用特性分析、功率半导体器件的可靠性研究、功率半导体器件的封装与工艺发开等。迄今已发表高水平论文80余篇,授权国家发明专利30余项,谷歌学术H指数26,6次获得期刊/国际会议的最佳/优秀论文奖。目前主持国家自然科学基金、省杰出青年基金、台达科教发展基金以及企业合作项目等10余项。


主题报告2:

永磁电机无电解电容驱动系统关键技术研究

报告时间:2024年1月20日 上午9:40~10:20

报告地点:腾讯会议530-155-357

报  告 人:丁大尉

工作单位:哈尔滨工业大学

报告简介:

随着电机驱动技术的不断发展,运行寿命和可靠性已成为重点关注问题。铝电解电容工作寿命受温度影响显著,且存在爆炸风险,已成为制约驱动器寿命的薄弱环节。采用小容值薄膜电容的无电解电容驱动器,电容容值约降为原来的几十分之一。由于无电解电容电机驱动器在功率密度、寿命、可靠性方面的突出优势,可广泛应用于航空航天、工业传动、高品质电器等领域。但是受电机负阻抗特性、母线电容和滤波电感的综合影响,驱动系统面临较为严重的谐波及稳定性问题。本次报告将介绍驱动系统稳定运行、电压利用率提升、电流拍频抑制等方面的研究进展。

报告人简介:

丁大尉,哈尔滨工业大学助理教授。2014、2017年分别于合肥工业大学获得学士和硕士学位,师从杨淑英教授;2021年于哈尔滨工业大学获得博士学位,师从王高林教授。主要研究方向为交流电机驱动控制技术、无电解电容电机驱动控制系统。入选中国科协青年人才托举工程,主持国家自然科学基金青年基金、企业科技攻关项目等十余项,发表SCI论文30余篇,授权中国发明专利10余项。


主题报告3:

分布式能源逆变器的电力系统支撑功能

报告时间:2024年1月20日 上午10:20~11:00

报告地点:腾讯会议530-155-357

报  告 人:徐爽

工作单位:北方工业大学

报告简介:

为响应全球不断增长的电力需求和对环境问题的关注,过去几十年来,电力系统可再生能源的渗透率持续增加。然而,可再生能源的间歇和随机的自然属性对电网的可靠性、灵活性和电能质量提出了新的挑战。同时,分布式可再生能源系统渗透率的提高使电网更加脆弱。对于这些问题,分布式能源逆变器的并网标准在不断发展,并且开始要求分布式能源逆变器具有电力系统支撑功能,这就需要分布式能源系统具有可高度控制的灵活性、功能性和可靠性。报告主要概述分布式能源的发展,介绍基于可再生能源的分布式能源逆变器提供的电力系统支撑功能。

报告人简介:

徐爽,北方工业大学副研究员,北京市海外高层次人才。2012年本科毕业于合肥工业大学机电教改试验班;2018年博士毕业于加拿大纽布伦瑞克大学电气和计算机工程系,导师为张榴晨院士;2021年加拿大西安大略大学博士后出站,合作导师为姜晶院士。主要研究方向为新能源系统和智能电网中的电力电子技术和电力系统支撑功能。目前参与IEEE PELS分布式能源电力电子发展蓝图International Technology Roadmap of Power Electronics for Distributed Energy Resources (ITRD)制定工作。以第一作者和通讯作者身份发表EI论文13篇、SCI论文8篇,获得美国发明专利1项,中国发明专利1项。研究报告在美国佛罗里达举办的2017年国际应用电力电子大会上获得杰出报告奖,以Lead Instructor身份在IEEE PEDG 2022,IEEE PEAC 2022等国际会议上作特邀大会报告,并在IEEE PEDG 2019, IEEE CPERE 2019,IEEE HVDC 2020,IEEE PEDG 2021等国际会议上作特邀大会报告。2023年起担任IEEE Transactions on Industry Applications副主编,2021年担任中国电气工程学报英文版(Chinese Journal of Electrical Engineering)客座副主编,2021年担任国际会议IEEE ECCE 2021组织委员会成员,2014年起担任IEEE Transactions on Power Electronics、IEEE Transactions on Industrial Electronics、IEEE Transactions on Industrial Informatics、IEEE Journal of Emerging and Selected Topics for Power Electronics、IEEE Transactions on Industry Applications、IEEE ACCESS等期刊和会议审稿人。


主题报告4:

高渗透率新能源集群分布式稳定控制技术

报告时间:2024年1月20日 上午11:00~11:40

报告地点:腾讯会议530-155-357

报  告 人:李明

工作单位:合肥工业大学

报告简介:

作为新能源并网发电关键接口的并网逆变器,其控制性能是新能源发电系统稳定运行的重要保障。高渗透率新能源发电情况下,现有基于线性理论设计的并网逆变器多机动态交互、电网适应能力不足,容易激发系统宽频振荡等问题,影响其稳定运行。为此,提出了一种基于无源性理论的高渗透率新能源集群分布式稳定控制技术。通过构建出适用于跟网型模式的状态观测器和无源控制律,自主感知电网结构/参数非线性变化,保证逆变器即插即用下的稳定性。并设计了基于电网阻抗辨识的自适应动态协同环路,实现了多逆变器之间阻尼特性的相互协同,保证系统良好的动态性能。最后,从全电力电子网络系统的稳定需求角度,对新能源集群控制技术进行了展望。

报告人简介:

李明,合肥工业大学副教授、黄山学者,清华大学博士后。担任中国电源学会青年工作委员会常务委员,北大中文核心期刊《电气传动》编委,IEC SC8A(新能源并网委员会)国际标准工作组“电力电子接口发电装备建模工作组”(WG 8)国内专家组成员,2022年第四届IEEE智慧电力与互联网能源系统国际会议(IEEE SPIES)出版主席,2021年第十届IET新能源发电大会(IET RPG)分组报告主席等。

研究方向为新能源并网稳定建模、分析与控制技术,是2023年度第二届“中国电源学会优秀博士学位论文”获得者(国家级学会优秀博士学位论文评选,全国仅5篇)。受邀在中国电工技术学会成立40周年纪念大会暨第十六届中国电工技术学会学术年会、IEEE能源互联网与能源系统集成国际会议(IEEE EI2)等领域内知名国内外会议作特邀报告十余次。以第一/通讯作者在IEEE Trans. Industrial Electronics、IEEE Trans. Power Electronics等高水平期刊和国内外会议发表二十余篇论文,授权和公开国内和PCT国际发明专利共十余件。以第一获奖人获国际顶级电力电子领域学术交流年会IEEE ECCE Asia会议最佳论文一等奖、中国电机工程学会、中国电源学会学术年会和中国电气自动化与电控系统学术年会优秀论文奖、《全球能源互联网》期刊优秀论文奖等。主持承担国家自然科学基金青年项目、国家重点研发计划子研究课题和中国博士后科学基金面上项目等。


学生学术沙龙:

时间:2024年1月20日 20:00~21:00

地点:腾讯会议313-910-493

主题1:Impact of Current Measurement on the Switching Characterization in Enhancement-mode GaN Transistors

报告人:Rand Bassam T. Al Mdanat,博士研究生

学校:西班牙奥维耶多大学(University of Oviedo)

报告简介:

Gallium nitride (GaN) high electron mobility transistors (HEMTs) are highly promising for efficient power converters due to their rapid switching speeds and minimal conduction losses. However, the escalation of switching frequencies into the multi-megahertz range raises concerns as switching losses become the dominant factor in overall power losses. Achieving accurate measurements of GaN device waveforms, occurring within nanoseconds, requires measurement equipment with a high bandwidth. Nonetheless, GaN devices exhibit heightened sensitivity to parasitic inductance, posing challenges in the measurement of switching current and evaluation of device characteristics. Integrating current measurement devices into the circuit introduces unavoidable increases in parasitic elements, affecting switching waveforms. Traditional methods for switching current measurements either have limited bandwidth or impact the layout inductance. In contrast, current shunts like the coaxial shunt have gained widespread adoption for fast-switching current measurements, primarily due to their exceptionally high bandwidth, extending up to 2 GHz. This presentation investigates the consequences of integrating coaxial current shunts into the switching wave behavior of GaN.


主题2:Impact of Current Measurement on the Switching Characterization in Enhancement-mode GaN Transistors

报告人:蒙浩然,博士研究生

学校:美国代顿大学(University of Dayton)

报告简介:

This presentation demonstrates a high-efficiency modular multilevel resonant DC-DC converter with zero-voltage switching (ZVS) capability. In order to minimize the conduction loss in the converter, optimizing the root-mean-square (RMS) current flowing through switching devices is considered as an effective approach. The analysis of circuit configuration and operating principle show that the RMS value of the current flowing through switching devices is closely related to the factors such as the resonant tank parameters, switching frequency, converter output voltage and current, etc. A quantitative analysis that considers all these factors has been performed to evaluate the RMS current of all the components in the circuit. When the circuit parameters are carefully designed, the switch current waveform can be close to the square waveform, which has a low RMS value and results in low conduction loss. An example based on the theoretical analysis is presented to show the design procedures of the presented converter.


主题3:A Family of the Matrix-Autotransformer Switched Capacitor Converters

报告人:邱茂航,博士研究生

学校:美国代顿大学(University of Dayton)

报告简介:

This presentation proposes a family of the novel Matrix Auto-transformer Switch Capacitor DC-DC converter(MASC), i.e. 48V-8V or 48V-6V. The proposed converters share the same high voltage side circuit of the switched tank converter with low voltage stress devices. Different from the traditional LLC converter with an isolated transformer, the proposed MASC utilizes one autotransformer with only the secondary side windings similar to LLC's secondary side. There are several advantages that can be realized of the MASC: 1). Low figure of merit (FOM) devices can be adopted to realize higher efficiency due to the low voltage stress of the SCIMAC. 2). Higher power efficiency can be realized when compared with STC converter in heavy load because the resistance of the autotransformer’s windings is lower than semiconductor devices’ resistance. 3). The primary side winding loss of the transformer is saved to further increase the efficiency. 4) ZVS turning on can be realized by the magnetizing current of the core.