“碳化硅功率半导体技术”专题前言

半导体功率器件(即电力电子器件)是电力电子技术的三大核心基础之一,被比作电力电子装置的“CPU”。现有功率器件多采用Si基或SOI基,但是受限于自身材料特性的影响,在节能与转换效率方面越来越显示出他们的局限性。为解决上述问题,半导体功率器件除了继续对传统器件进行新理论和新结构的创新研究外,也正在遵循“一代材料、一代器件、一代装置、一代应用”的发展趋势,从传统的Si基和SOI基向宽禁带半导体SiC和GaN基进行扩展和延伸。     

电动汽车动态无线电能恒功率充电

电动汽车充电时,且电池电量低于80％时,为了保证充电效率一般采用恒功率充电.在动态无线电能传输系统中,电动汽车的不断移动会导致发射线圈和接受线圈的互感系数变化,致使电动汽车充电不稳定.为实现恒功率充电,提出了一种基于模型预测控制(MPC)的动态无线电能传输系统(DWPT)恒功率输出的控制方法.通过对系统建立数学模型,对输出功率进行模型预测,建立最小化目标函数来获得期望输出功率所对应的最优占空比,使输出功率恒定.进行了模型预测控制的动态无线电能传输系统Simulink仿真,通过对比不同线圈互感系数下的输出功率,验证了该方法的可行性,并且通过搭建实物测得的数据也证实了该方法的可行性.     

PPP项目资源和风险分配优化研究 ——基于资源和风险分配的博弈关系

资源分配与优化贯穿PPP项目生命周期,影响到PPP项目风险分配和风险控制效率,进而决定PPP项目的成败。项目实际实施过程中,政府和社会资本都存在转移风险的现象,合理的聚集、分配、优化资源和风险已经成为PPP模式理论及实践的关键问题。在确定PPP项目资源分配主体的基础上,构建资源和风险分配的博弈模型,探讨资源配置优化和风险分配优化的逻辑关系以及其对PPP项目成功的重要作用机理,并以郑州市白庙水厂PPP项目为例进行验证,期望为PPP项目资源和风险分配优化提供参考。     

基于可变速率LPPT的下垂控制的微电网光伏 系统的运行频率控制

本文的目的是改善光伏(PV)系统组成的孤岛微电网系统的频率调节。光伏系统运行在有限功率点跟踪(LPPT)模式下使光伏系统的有功功率应用下垂控制,反过来改善了微电网频率的调节。LPPT是用于从光伏系统获得可能比最大功率小的期望功率值的控制技术。可变速率LPPT是可用的LPPT控制中的最好控制技术,在工程中使用的技术。本文中使用的下垂控制器为基于母线频率与标称值(50Hz)的偏差的光伏系统运行在有限功率处提供指定的参考功率设定值。提出了一个案例研究来验证该方法的有效性。     

湿热地区城市乔木冠层能量平衡观测及显热计算模型优化

植被冠层能量分配是认识和把握植被对城市气候调节作用的关键,显热是植被冠层能量的重要组成部分,直接作用于近地气温与人体舒适性.根据能量平衡原理(净辐射=显热+潜热+蓄热),通过植被、液流和微气候等参数在秋冬少雨季的连续、系统性观测,考察湿热地区典型城市乔木(杧果树,树高9.38 m,胸径0.621 m,冠幅8.60 m)的冠层能量分配及显热计算模型.乔木冠层各能量项均随太阳辐射而变:净辐射、显热、蓄热呈“单峰单谷型”日变化,潜热呈“单峰型”日变化,蓄热峰谷出现最早(8:30,16:30),说明植被随外界条件变化快速调整叶片及冠层温度,潜热较大值出现早(11:00)且持续时间长(5 h),说明植被持续有效地通过叶孔蒸腾散热.植被冠层日间获得的太阳辐射能量主要向周边空气散失,引起空气温升和加湿,二者作用的强弱随时间和天气条件而变,上午和晴天、多云天温升作用明显,而下午和阴天加湿作用显著.叶孔蒸腾消耗乔木冠层40％(晴天)～60％(多云天)的日总能量,并在阴天持续发挥作用使得植被净吸收周边空气的热量.冠层显热由叶片与空气温差和冠层空气动力学阻抗决定,以0.11 m/s为界区分自由和受迫对流,预测结果能较好表现乔木冠层的显热变化特征(RMSE=74.54 W/m2,R2=0.86,d=0.96).研究结果为认识和把握典型植被的城市气候调节效应提供基础数据和参考,为提升风景园林设计的环境效益和生态水平奠定科学基础.     

一种提升光伏微逆变器功率获取率的均压器结构

单个光伏模块由3～4个子模块组成,在1个或多个子模块受局部阴影影响时,即使每个光伏模块配备一台微逆变器也会导致光伏功率损失。在桥式光伏微逆变器的基础上,增加了一个LC谐振单元以及与子模块数量匹配的倍压整流器,形成了一个不需单独控制的均压器结构。该均压器可以对受局部阴影影响的子模块补偿电流,使得各子模块输出电压尽量保持接近,从而实现光伏模块输出功率稳定在最大功率点。分析了均压器的工作模态以及参数设计准则,通过仿真与实验样机验证了均压器在提升光伏模块功率获取率上具有显著的优势。     

三轴气浮台推力分配设计

三轴气浮台的冷气系统设计直接影响到控制系统的精度和冷气消耗量.对三轴气浮台冷气控制中的推力分配问题进行了研究,针对冗余的推力分配问题,设计了两种可以优化三轴气浮台推力分配的方法,从经济性、精确性等多个角度对推力分配进行了相应的理论分析和实验研究.通过数学仿真和实验验证了所提方法的合理性和有效性,研究结果满足了在给出期望力矩后能够快速找到较优的冷气推力分配方案的要求,简化了推力分配的步骤,并且有效解决了推力器冗余分配造成冷气浪费的问题,同时使冷气控制精度在设计范围内.最后的实验结果显示冷气控制下稳定误差在0.4°以内,完成了一次只用4个推力器实现姿态控制的任务.