軌道交通大功率高可靠供電系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)及工程應(yīng)用-華南理工大學(xué)

1、附件 4：2018 年度廣東省科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)公示表（自然科學(xué)獎(jiǎng)、技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)、科技進(jìn)步獎(jiǎng)格式）項(xiàng)目名稱(chēng)主要完成單位主要完成人（職稱(chēng)、完成單位、工作單位）軌道交通大功率高可靠供電系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)及工程應(yīng)用華南理工大學(xué)廣州科技貿(mào)易職業(yè)學(xué)院廣東創(chuàng)電科技有限公司北京地鐵運(yùn)營(yíng)有限公司通信信號(hào)分公司成都地鐵運(yùn)營(yíng)有限公司中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司中鐵第一勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司1. 張波 （教授、華南理工大學(xué)、主要貢獻(xiàn)：項(xiàng)目總負(fù)責(zé)人，制定項(xiàng)目研究思路、整體實(shí)施方案和重大技術(shù)原則，負(fù)責(zé)項(xiàng)目的組織和實(shí)施，對(duì)創(chuàng)新點(diǎn)1、2、 3做出重要貢獻(xiàn)。）2.廖慧 （副教授、廣州科技貿(mào)易職業(yè)學(xué)院、廣州創(chuàng)電科技有限公司、主要貢獻(xiàn)：大功率

2、電源系統(tǒng)的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化、新型軌道交通大功率高可靠集中供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)，對(duì)創(chuàng)新點(diǎn) 2 做出重要貢獻(xiàn)。）3.陳艷峰 （教授、華南理工大學(xué)、主要貢獻(xiàn)：電源系統(tǒng)的非線性分析與控制、并機(jī)技術(shù)， 對(duì)創(chuàng)新點(diǎn) 1、 3 做出重要貢獻(xiàn)）4.王焱 （助工、北京地鐵運(yùn)營(yíng)有限公司通信信號(hào)分公司、主要貢獻(xiàn)：新型地鐵大功率高可靠集中供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)及工程應(yīng)用，對(duì)項(xiàng)目成果應(yīng)用和技術(shù)改進(jìn)做出重要貢獻(xiàn)）5. 丘東元 （教授、華南理工大學(xué)、主要貢獻(xiàn)：新型大功率電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和電力電子非線性分析與控制的研究，對(duì)創(chuàng)新點(diǎn)1、3 做出重要貢獻(xiàn)）6. 肖珊 （高工、中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司、主要貢獻(xiàn)：新型軌道交通大功率高可靠集中供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)

3、及工程實(shí)現(xiàn)，對(duì)項(xiàng)目成果應(yīng)用和實(shí)施做出重要貢獻(xiàn)）7. 張彧鋒 （高工、中鐵第一勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司、主要貢獻(xiàn)：新型軌道交通大功率高可靠集中供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)及工程實(shí)現(xiàn)，對(duì)項(xiàng)目技術(shù)方案實(shí)施做出重要貢獻(xiàn)）8. 黃宇 （高工、成都地鐵運(yùn)營(yíng)有限公司、主要貢獻(xiàn)：新型地鐵大功率高可靠集中供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)及工程應(yīng)用，對(duì)項(xiàng)目成果應(yīng)用和技術(shù)改進(jìn)做出重要貢獻(xiàn)）9. 李超 （助工、北京地鐵運(yùn)營(yíng)有限公司通信信號(hào)分公司、主要貢獻(xiàn)：新型地鐵大功率高可靠集中供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)及工程應(yīng)用，對(duì)項(xiàng)目成果應(yīng)用和維護(hù)做出重要貢獻(xiàn)）10. 張國(guó)慧 （高工、中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司、主要貢獻(xiàn)：新型地鐵大功率高可靠集中供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)及工程實(shí)現(xiàn)，對(duì)項(xiàng)

4、目成果應(yīng)用和技術(shù)改進(jìn)做出重要貢獻(xiàn)）11. 李海培 （高工、中鐵第一勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司、主要貢獻(xiàn)：新型地鐵大功率高可靠集中供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)及工程實(shí)現(xiàn)，對(duì)項(xiàng)目成果應(yīng)用和技術(shù)改進(jìn)做出重要貢獻(xiàn)）12. 肖文勛 （副教授、華南理工大學(xué)、華南理工大學(xué)、主要貢獻(xiàn)：新型高效率變換器拓?fù)浜湍K化電源設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，對(duì)創(chuàng)新點(diǎn)1、 2 做出重要貢獻(xiàn)）13. 謝帆（講師、華南理工大學(xué)、主要貢獻(xiàn)：大功率變換器系統(tǒng)的非線性建模與穩(wěn)定性分析 對(duì)，創(chuàng)新點(diǎn) 3 做出重要貢獻(xiàn)）- 1 -項(xiàng)目簡(jiǎn)介代表性論文專(zhuān)著目錄以地鐵為代表的城市軌道交通發(fā)展迅猛，是繼高鐵后我國(guó)高新技術(shù)發(fā)展的一個(gè)標(biāo)志。然而隨著城軌交通運(yùn)載能力的不斷提高、系統(tǒng)的日益龐

5、大，系統(tǒng)可靠性受到嚴(yán)重挑戰(zhàn)，各種故障及隱患大量增加，給人們出行帶來(lái)極大不安全性，據(jù)統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)故障 60%以上由供電引發(fā)。 高可靠的供電系統(tǒng)成為制約我國(guó)城軌交通的 “卡脖子” 技術(shù)。本項(xiàng)目在國(guó)家自然科學(xué)基金和廣東省技術(shù)創(chuàng)新項(xiàng)目支持下，針對(duì)我國(guó)城軌供電系統(tǒng)容量小、可靠性差、綜合控制特性差的技術(shù)難題，攻克城軌供電系統(tǒng)大效率供電變換器、同步均流、智能監(jiān)控和蓄電池智能巡檢、非線性集中式控制及再生制動(dòng)等技術(shù)，大幅度提高了大功率軌道交通供電系統(tǒng)運(yùn)行特性，有效保證軌道交通的安全供電。1、 提出了大效率供電的變換器技術(shù)：發(fā)明了城市軌道交通供電系統(tǒng)的新型Z 源半橋逆變器、模塊化大功率變換器、單開(kāi)關(guān)高增益升壓變換器、

6、 雙耦合電感的高效率高增益 DC-DC變換器、 非串聯(lián)級(jí)聯(lián)的 N 次型 Boost 變換器等技術(shù)，解決了大功率導(dǎo)致城軌供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、可靠性差的技術(shù)難題，將軌道交通供電系統(tǒng)容量從幾十千伏安提高到800 千伏安的大功率、超大功率水平，研制出目前國(guó)際上最大功率的城軌供電電源模塊。2、 提出了同步均流技術(shù)、智能監(jiān)控和蓄電池智能巡檢技術(shù)發(fā)明了城市軌道交通供電系統(tǒng)的大功率電源模塊并機(jī)同步均流、輸出電壓不平衡及諧波抑制、冗余在線式大功率不間斷供電、智能型分時(shí)供電、蓄電池?zé)o線監(jiān)控和智能巡檢、集中式供電網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控等技術(shù)，解決了軌道交通供電系統(tǒng)多電源模塊并聯(lián)、蓄電池維護(hù)困難、系統(tǒng)可靠性差的難題。經(jīng)中國(guó)質(zhì)量認(rèn)證中

7、心等權(quán)威檢測(cè)部門(mén)檢驗(yàn)，產(chǎn)品電壓不平衡度 1%、輸出電壓精度 1%、波形失真度 3%、功率因數(shù) 0.99 、效率97%，整體指標(biāo)全面超過(guò)國(guó)內(nèi)外同類(lèi)電源產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)了軌道交通系統(tǒng)的大功率可靠供電。3、 提出了非線性集中式控制技術(shù)及再生制動(dòng)技術(shù)發(fā)明了軌道交通供電系統(tǒng)動(dòng)態(tài)運(yùn)行特性的非線性分析與集中式控制、數(shù)字控制、大功率 IGBT 串聯(lián)均壓控制、大功率多脈沖 PWM整流和 SVPWM、具有能量回饋的大功率供電等技術(shù)。在國(guó)際上首次準(zhǔn)確模擬了系統(tǒng)的運(yùn)行特性，將現(xiàn)有線性控制技術(shù)上升到非線性集中控制技術(shù)，并實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化控制，大幅提高了軌道交通系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性；完全與現(xiàn)有均壓技術(shù)不同， 從控制角度解決了大功率開(kāi)關(guān)器件

8、 IGBT 的均壓難題，均壓不平衡度小于 0.1%，超過(guò)了國(guó)際同類(lèi)產(chǎn)品指標(biāo)；解決了城軌供電系統(tǒng)回饋損耗大的技術(shù)難題，有效提高了電能利用率和軌道交通安全、連續(xù)供電。本項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)了我國(guó)軌道交通供電電源技術(shù)的飛躍發(fā)展， 具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。經(jīng)同行專(zhuān)家鑒定認(rèn)為，項(xiàng)目整體技術(shù)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，其中高性能城軌供電拓?fù)浼夹g(shù)、高可靠軌道交通供電非線性控制技術(shù)、大功率軌道交通供電電源并聯(lián)均流技術(shù)達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。論文 1： A 3-Z-Network Boost Converter.論文 2： High-performance quasi-Z-source inverter with low capacitor

9、 voltage stress and small inductance.論文 3： A Common Grounded Z-Source DC-DC Converter with High Voltage Gain.論文 4： Hybrid Z-Source Boost DC-DC Converters.論文 5： Three-mode pulse-width modulation of a three-phase four-wire inverter.論文 6： Wavelet PWM Technique for Single-Phase Three-Level Inverters.論文

10、7： Detecting Bifurcation Types and Characterizing Stability in DC-DC Switching Converters by Duplicate Symbolic Sequence and Weight Complexity.論文 8：Non-linear dynamic behaviours of DC cascaded converters system with multi-load converters.- 2 -知識(shí)產(chǎn)權(quán)名稱(chēng)推廣應(yīng)用情況論文 9： A Modeling and Analysis Method for Frac

11、tional-Order DC-DC Converters.論文 10：Bi-Switching Status Modeling Method for DC-DC Converters in CCM and DCM Operations.發(fā)明專(zhuān)利1：一種三儲(chǔ)能電容雙輸出Z 源半橋變換器（ ZL201410043080.9 ）發(fā)明專(zhuān)利2：一種非對(duì)稱(chēng)型雙輸出Z 源半橋變換器（ ZL201410042979.9 ）發(fā)明專(zhuān)利3：三相橋式模塊單元串聯(lián)組合高壓變換器（ZL201310719758.6 ）發(fā)明專(zhuān)利4：一種單開(kāi)關(guān)高增益升壓變換器（ZL201310423314.8 ）發(fā)明專(zhuān)利5：雙耦合電感的高效

12、率高增益DC-DC變換器（ ZL201410042840.4 ）發(fā)明專(zhuān)利6：一種非串聯(lián)級(jí)聯(lián)的 N 次型 Boost 變換器（ ZL201310423389.6 ）發(fā)明專(zhuān)利7：三相 UPS并機(jī)系統(tǒng)的同步實(shí)現(xiàn)方法及同步控制裝置（ ZL201310157875.8 ）發(fā)明專(zhuān)利8：一種數(shù)字電流?？刂频拈_(kāi)關(guān)功率變換器的建模及分析方法（ ZL201410193880.9 ）發(fā)明專(zhuān)利9：一種 IGBT 串聯(lián)均壓控制系統(tǒng)及方法（ZL201410203525.5 ）發(fā)明專(zhuān)利10：一種超級(jí)電容儲(chǔ)能、濾波及穩(wěn)壓的再生制動(dòng)城軌供電系統(tǒng)（ZL201310561789.3 ）（ 1）已應(yīng)用情況本成果已經(jīng)成功應(yīng)用于北京地鐵

13、1 號(hào)、4 號(hào)、5 號(hào)、7 號(hào)、8 號(hào)、10 號(hào)、13 號(hào)、MLC系統(tǒng)、房山線、燕房線，天津地鐵1 號(hào)，香港地鐵機(jī)場(chǎng)線，和成都地鐵5 號(hào)、 9號(hào)、 17 號(hào)、 18 號(hào)等城軌交通的不間斷供電電源系統(tǒng)中。與本成果相關(guān)聯(lián)的電源產(chǎn)品也廣泛應(yīng)用于數(shù)據(jù)中心、公安、部隊(duì)、公路、金融、電信、郵政、廣電、工廠、醫(yī)院等場(chǎng)合的供電系統(tǒng)中。（ 2）市場(chǎng)前景分析我國(guó)城鎮(zhèn)化建設(shè)將大力推動(dòng)以地鐵為代表的城市軌道交通在快速發(fā)展，“十三五”期間城軌交通新建里程總共增加 3000-4000 公里，年均 600-800 公里，預(yù)計(jì)到 2020 年運(yùn)營(yíng)里程將達(dá) 6800 公里。城市軌道交通包含通信、信號(hào)、綜合監(jiān)控、自動(dòng)報(bào)警、門(mén)禁、自動(dòng)售檢票、乘客信息、辦公自動(dòng)化等弱電系統(tǒng)，