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    2016年开放基金申请指南
    时间:2017-02-06 14:19:30 来源: 作者:通讯员
     2016年天水电传大型电气传动系统与装备技术国家重点实验室开放课题申请指南
      依托天水电气传动研究所有限责任公司建设的“大型电气传动系统与装备技术国家重点实验室”专注于石油钻探、矿山开采、粒子加速器等领域,着重研究以具有高电压、大电流、极高可靠性、超长连续工作时间等特点的专用大容量电力电子变流器为核心的大型电气传动系统与装备技术,解决现存的技术难题,创建国际一流的科技创新基地,开展基础理论研究和重大装备应用研究,引领和带动行业技术进步。
      本着求是、创新、交流和开放的原则,实验室诚挚邀请国内外相关领域的研究人员申请开放课题。
    1、开放基金申请对象
      课题申请者一般应具有高级专业技术职称或具有博士学位,在与本实验室研究方向的相关领域取得一定的科研成果,所申请的课题已具备相应的前期研究工作基础。
    申请人不具有高级专业技术职务或博士学位,须有两名具有高级专业技术职务的同行专家书面推荐,申请人申报的课题须经所在单位同意并签章。
    2、开放基金说明
      (1)开放基金主要资助与本实验室研究方向相关的课题。
      (2)本年度每项目课题研究期限一般不超过二年。
      (3)实验室组织有关专家对提交的申请书进行评审,确定资助项目和金额,并通知获得资助的申请人。
      (4)申请人每半年提交执行情况报告,开展工作满一年,提交研究工作总结,内容包括年度进展情况报告,成果和论著的书面材料及下一阶段研究计划。开放课题结束后,应于两个月内结题,提交结题报告。如发表论文、申请专利,提供相关材料复印件。必要时到实验室做结题/学术报告。本实验室将根据进展情况有权终止资助进展不好的研究课题。
      (5)凡经本实验室开放基金资助的课题,其研究成果由本实验室及研究者所在单位共享。由开放基金资助课题发表的研究论文、学位论文应注明第一资助单位“大型电气传动系统与装备技术国家重点实验室(天水电气传动研究所有限责任公司)”开放基金课题资助,“Supported by State Key Laboratory of Large Electric Drive System and Equipment Technology(TEDRI)”。
    3、开放基金申请程序
      (1)请申请人仔细阅读《天水电传大型电气传动系统与装备技术国家重点实验室开放课题申请指南》,根据实验室开放基金的主要研究方向和研究内容认真填写《天水电传大型电气传动系统与装备技术国家重点实验室开放课题申请指南开放课题申请书》,一式四份。经所在单位盖章推荐,向本实验室提出申请,同时提交电子版。本年度开放基金申请截止日期为2016年8月14日。
      (2)非本实验室固定研究人员均可提出申请,所申请的开放课题将本着“公平竞争、科学评审、择优支持”的原则,实验室将组织有关专家对提交的申请书进行评审,确定资助项目和金额,并通知获得资助的申请人,撰写《开题报告》。
    4、课题研究方向包括:
      (1)电气传动系统与装备技术基础理论研究
      (2)大型电气传动电力电子共性技术研究
      (3)石油钻机电气传动系统技术
      (4)粒子加速器特种电源技术
      (5)矿井提升机电气传动系统技术
    5、主要研究内容
    5.1电气传动系统与装备技术基础理论研究
      (1)电气传动系统控制理论与控制策略
        基于电动机和机械模型的控制策略的研究:矢量控制、直接转矩控制、磁场控制;滑模变结构技术;模型参考自适应技术;基于智能控制思想的控制策略:模糊控制、神经元网络、专家系统和优化自诊断技术等。
      (2)系统可靠性理论
       ①研究功率电路模块化设计可靠性技术
    研究大功率模块化并联单元由于电路结构不对称产生不同的寄生电感所带来的问题;研究电流电压陡峭变化带来的干扰问题;研究驱动回路阻抗造成的门极振荡问题。
       ②研究软件设计中的功能安全模型
    研究及建立开发和测试阶段密切结合的模型,确保开发输入和输出的可控,有效预防软件设计中的风险,明确软件安全需求规格书,建立软件构架,进行系统软件设计,分模块化完成各子功能模块设计,进行代码编写,对每个模块进行独立功能性、安全性测试,模块组装集成后的功能性测试,软、硬件联合测试,基于各种应用环境的系统验证测试。
       ③装置可靠性研究
    研究装置中功率模块、电容、冷却风机等关键部件的选型及其可靠性设计方法;研究装置在高温、高湿、振动、沙尘等恶劣环境下的MTTF(平均工作时间)和FIT(故障率)的影响因素。建立功率装置的热循环模型,优化装置的工艺设计。
    5.2大型电气传动电力电子共性技术研究
      (1)基于IGBT/IGCT等电力电子器件的功率单元智能驱动技术
        研究基于IGBT/IGCT模块并联的智能驱动技术与均流方法,包括研究IGBT/IGCT模块短路故障电流的检测技术以及通过主动降低栅极-发射极间电压的短路电流限制技术;研究基于无源吸收网络、有源钳位电路与动态栅极控制的混合过电压抑制技术;研究IGBT/IGCT模块并联时的同步开通、关断机理,探讨开通栅极电阻与关断栅极电阻的最优配合设计方法以及线路非对称参数对驱动性能的影响。
      (2)大型电气传动功率回路拓扑研究
        基于电力电子器件的高功率因数VIENNA整流器关键技术研究
    研发能满足石油钻井用变频器前级供电的AC/DC整流电源,该电源输出宽范围恒定直流电同时, 能实现电网低谐波高功率因数电能变换,同时装置损耗低,环境适应性强。
    研究一种高抗扰性的VIENNA整流器,从VIENNA整流器模型入手,以输入和输出性能为目标,构建VIENNA整流器无源性控制系统,从能量的角度出发,配置系统能量耗散特性方程,迫使系统总能量跟踪期望的能量函数,利用能量耗散特性使系统的状态变量渐近收敛至设定值,从而消除电路参数和负载摄动影响同时提高非正常工况下系统抗扰性,在各种工况下时刻确保系统输入输出性能。
      (3)碳化硅等新型器件应用研究
       ①宽禁带电力电子器件的模型研究。分析宽禁带电力电子器件的开关特性、稳态特性及功率损耗,研究大容量碳化硅电力电子器件及模块的开关瞬态建模以及各种工况下故障行为、失效机理与保护技术;研究模块安全工作区及系统的安全工作区最优设置方法。
       ②研究大容量碳化硅电力电子器件及模块在大功率电气传动系统和特种电源系统中驱动、保护以及和其它元器件的互动问题;研究基于新型功率变换器的功率密度及效率优化方法;研究高频、高压、大电流条件下的吸收电路以及电磁兼容问题;研究杂散电感对功率变换器工作性能及损耗的影响。
      (4)中低压大容量变频技术
        研究并开发基于无速度传感器的专用矢量控制变频器,考虑到系统易受干扰的因素,建立异步电机转速辨识的抗差数学模型,并进行抗差机理研究,研究基于抗差思想的感应电机转速辨识方法。通过考察传递函数极点分布,分析电机在各种运行状况下以及参数不准确时系统的稳定性,分析电机参数误差对电机转速辨识系统影响,同时研究转速辨识与控制环带宽对控制系统稳定性影响。应用稳定性理论和超稳定理论对自适应状态观测器进行稳定性分析和设计,为实验研究提供理论依据。
      (5)大型电气传动系统的电能质量控制技术
       ①混合型有源电力滤波器技术的研究。
       ②适用于大功率电气传动设备的动态无功补偿技术研究。
       ③大功率电气传动设备的动态电压恢复器技术研究。开展面向大功率电气传动设备的动态电压恢复器技术(DVR)。
    5.3石油钻机电气传动系统技术
      (1)新一代智能钻机的研制
        新一代钻机是智能控制技术与机电一体化的深度融合。以具有高度机电一体化控制的钻机子设备为基础,钻机机械部分与电气部分整体模块化设计,利用智能控制技术有序融合,使钻机具备高可靠性、高效率、高安全性、快速移动的特征。
       ①自动钻进的模糊PID控制技术研究
        基于地层、壁阻、泵压、钻压、破碎扭矩等线性及非线性对象,研究自动钻进模糊控制技术,通过复合模糊PID控制技术提高控制精度,大幅度降低或消除非线性对象对钻进速度及精度的影响。
       ② 钻机模块的信息化
        建立石油钻机设备大数据系统。研制大数据为基础的多项新技术。
       ③自诊断维护技术
        建立以设备钻井工艺及操作工艺为基础的钻机控制自诊断系统,极大减少误操作及故障停机率。
       ④钻井工艺与设备的融合技术
        对各设备模块按钻井工艺流程划分,提高工作效率,提升安全性,避免相互干涉。
       ⑤钻井设备的全生命周期管理技术
        对钻井设备的全生命周期中的信息与过程的全流程管理。
      (2)结合石油钻机的工艺要求,研究和开发具有完全自主化知识产权的石油钻机系统高性能控制器。本控制器基于TMS320F28335 DSP,采用矢量控制技术,满足各种传动应用的需求及客户化的设计,进一步强化产品的可靠性和环境的适应性,结合硬件电路模块化设计,确保电路稳定高效运行。为了预防转盘在打钻过程中发生卡钻,设计独特的“挖土机”自适应控制特性,并对运行期间电机转矩上限自动限制。
      (3)研究基于矢量控制的永磁同步电机石油钻机系统,针对大功率永磁同步电机的数字延迟问题,减小对参数的依赖性,提高系统鲁棒性,根据动态矩阵控制理论,建立永磁同步电机控制系统的动态矩阵预测模型,拟研究一种动态矩阵预测控制方法,对于模型参数变化的灵敏性,系统建模误差和环境干扰等不确定性因素的适应能力,以及延迟对象的预测控制性能。
      (4)石油钻机下钻能量回收及利用、电能质量管理及负荷管理等综合节能技术。
    针对石油钻机供电系统的特点,结合其微网系统的能量管理问题,利用蓄电池和超级电容的互补特性,以经济性和环保性为优化目标,研究采用混合储能系统的微网多目标能量管理方法。考虑双燃料机组发电能力和负荷需求、不同调度时段、储能装置的实时荷电状态等因素,采用智能控制方法对混合储能系统进行管理。在考虑多种约束条件下,对微网系统进行经济环保优化调度,实现微网系统的经济性、环保性、可靠性。
    5.4 粒子加速器特种电源技术
      (1)高精度加速器特种电源技术(10V-3kV/100A-10kA)
        研究加速器电源功率变换器的电路拓扑及控制策略;研究矢量控制技术应用于粒子加速器电源的关键技术;研究电源输出低纹波技术;研究多电源协同工作、输出电流高精度的控制技术。
      (2)新一代光源用高电压、大电流特种电源技术
        研究基于RF-MOSFET(射频硅双极型晶体管)开关器件的前级脉冲电路;研究高功率半导体开关器件DSRD为纳秒级断路开关技术,陡化脉冲沿,获得高压大电流脉冲输出。
    具体是主要通过研究RF-MOSFET开关搭建前级脉冲电路,并给予DSRD纳秒级断路开关技术辅助加速,陡化脉冲沿,获得±10~15kV/100A~10kA(50Ω负载),脉冲上升/下降时间<5ns,脉冲平顶宽度=5ns的高压大电流检测技术。
      (3)高精度电流检测技术
        双极零磁通高精度电流传感器(DCCT)技术的研究
    电流检测技术是粒子加速器特种电源的核心技术,DCCT作为电源闭环控制的反馈元件,其性能指标直接决定了电源最终精密度指标的极限值,如分辨率、线性度、温度系数等。研究采用基于二次谐波检测的零磁通电流传感器技术及精密测量电路设计技术。
      (4)高精度特种电源数字控制技术
        研究电源数字控制算法的多样性、鲁棒性;高速、高精度、低噪声ADC技术,实现24位高精度A/D、D/A快速响应;研究自适应控制、重复控制、谐波注入等多种先进控制策略,实现输出电流高性能指标。
      (5)高精度特种电源关键工艺及检测技术
        研究工艺结构、功率模块布局、散热方式、电磁干扰等因素对特种电源性能指标的影响;研究高精度电源稳定度、跟踪精度和重复性等指标的高精度、高灵敏度的测量技术及数据采集分析。
    5.5矿井提升机电气传动系统技术
      (1)研究矿井提升机电气传动系统的多样化拓扑结构;研究具有矿山专用工艺模块的大功率变流装置,包括多电平(中性点箝位)、MMC混合级联、高压级联等拓扑结构。
      (2)研究在复杂多变的工矿条件(如电网不稳定、负载不平衡、多粉尘、潮湿等)下,矿井提升机电气传动系统的可靠性、安全性。
      (3)矿山专用高压大功率四象限变频器(10kV/3000kW)。
      (4)研究以智能化矿井提升机电气传动系统为核心的数字化智慧 (无人化、网络化、远程化、自动化等)矿山,研究智能化、数字化、网络化的集中操控系统,实现矿井提升机的自动运行、诊断、远程控制,以及井下设备的全自动化。
     
    预祝申报成功!
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    邮政编码:741020
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    附件:
    附件1:开放基金申请指南.doc
    附件2:开放基金申请书.doc


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