2018年度廣東省科學技術獎公示表

-2018年度廣東省科學技術獎公示表項目名稱高壓大功率衛(wèi)星電源控制關鍵技術及應用主要完成單位單位1深圳市航天新源科技有限公司單位2哈爾濱工業(yè)大學（深圳）單位3山東航天電子技術研究所單位4深圳航天科技創(chuàng)新研究院主要完成人（職稱、完成單位、工作單位）1.張東來（職稱：教授；工作單位：哈爾濱工業(yè)大學（深圳）；完成單位：哈爾濱工業(yè)大學（深圳）；主要貢獻：本項目負責人，主持了系列產(chǎn)品發(fā)展規(guī)劃、關鍵技術攻關及研制工作。提出了一種高功率密度電源拓撲結構（B3C)；提出了一種高可靠分流器拓撲、非線性分流控制方法；提出了一種新型環(huán)路補償方法，提高了產(chǎn)品對不同衛(wèi)星的適應性；提出了一種真隨機數(shù)三角波發(fā)生方法，研制了首款數(shù)字電源控制器專用電源。對創(chuàng)新點1、2、3、4做出主要貢獻。）2.呂曉明（職稱：研究員；工作單位：深圳市航天新源科技有限公司；完成單位：深圳市航天新源科技有限公司；主要貢獻：本項目產(chǎn)業(yè)化負責人，組織產(chǎn)品整體規(guī)劃、協(xié)調配給項目開展技術開發(fā)、產(chǎn)品化、產(chǎn)業(yè)化所需的內(nèi)外資源。負責項目產(chǎn)品研制進度調度、產(chǎn)品質量控制及關鍵外協(xié)等事宜。通過控制設計、采購、制造、質量和調試工藝等措施，實現(xiàn)了項目的順利交付以及成果的成功應用。）3.李峰（職稱：研究員；工作單位：中國空間技術研究院；完成單位：深圳市航天新源科技有限公司；主要貢獻：完成電源控制器系統(tǒng)級方案設計并提出主要技術指標；對大功率航天器并聯(lián)充電調節(jié)器進行了比較分析；對成果產(chǎn)品在通信衛(wèi)星中進行了應用。對創(chuàng)新點1、2做出主要貢獻。）4.陶宏君（職稱：研究員、工作單位山東航天電子技術研究所、完成單位：山東航天電子技術研究所、主要貢獻：主持負責產(chǎn)品工程化及產(chǎn)品工藝的實施，負責產(chǎn)品生產(chǎn)以及鑒定和正樣階段關鍵環(huán)境測試及驗證。對創(chuàng)新點1、2、3、4在工程化及工藝實現(xiàn)上具有主要貢獻。）5.朱洪雨（職稱：副研究員、工作單位：深圳市航天新源科技有限公司、完成單位：深圳市航天新源科技有限公司、主要貢獻：本項目的主要設計、研發(fā)人員，負責系列產(chǎn)品整體架構設計及實施；完成了高功率密度拓撲B3C的研究，大幅提升功率密度，實現(xiàn)了產(chǎn)品架構創(chuàng)新；主要完成了高效率、高功率密度、供電延時短的高可靠分流器拓撲和非線性控制方法的研究，對創(chuàng)新點1，2做出主要貢獻。）6.程航（職稱：副研究員、工作單位：深圳市航天新源科技有限公司、完成單位：深圳市航天新源科技有限公司、主要貢獻：項目產(chǎn)品工程化實施的主要負責人，負責PCU產(chǎn)品數(shù)字化三維建模、模塊化生產(chǎn)工藝、大大提高所負責單機的工程可實現(xiàn)性。提出了基于鋁基碳化硅陶瓷基板解決功率組件功率密度及散熱的工藝路線，基于固態(tài)限流技術的一次母線、蓄電池母線保護技術，支撐了產(chǎn)品的整體工程化實現(xiàn)。）7.王超（職稱：高級工程師、工作單位：深圳市航天新源科技有限公司、完成單位：深圳市航天新源科技有限公司、主要貢獻：負責電源控制器數(shù)字化研究及產(chǎn)品系統(tǒng)級功能設計，提出HRBUS串行總線等技術實現(xiàn)外環(huán)控制器的數(shù)字化與冗余設計，實現(xiàn)了高可靠數(shù)字控制，主導完成了首顆數(shù)字控制及遙測遙控專用集成ASIC芯片的研制及應用。對創(chuàng)新點4有主要貢獻。）8.付明（職稱：助理研究員、工作單位：深圳市航天新源科技有限公司、完成單位：深圳市航天新源科技有限公司、主要貢獻：項目主要研發(fā)人員，承擔電池充放電變換模塊的研制工作；提出了高效率電池充放電功率變換拓撲及其控制模型與對應的控制方式；提出了多模塊并聯(lián)工作時保持一次功率母線帶寬和輸出阻抗恒定的跨導補償控制器，提高了PCU在故障情況下對各種負載特性的適應性。對創(chuàng)新點1、2、3有主要貢獻。）9.張賢濤（職稱：高級工程師、工作單位：深圳市航天新源科技有限公司、完成單位：深圳市航天新源科技有限公司、主要貢獻：完成高功率密度大功率放電拓撲結構的研究；完成放電調節(jié)模塊多模塊并聯(lián)均流、跨導控制技術的研究；完成宇航產(chǎn)品機、電、熱工程化設計，并通過了產(chǎn)品的鑒定試驗考核。）10.張華（職稱：副研究員、工作單位：深圳航天科技創(chuàng)新研究院、完成單位：深圳航天科技創(chuàng)新研究院、主要貢獻：主持推動高壓大功率電源控制器的產(chǎn)業(yè)化工作，協(xié)調配給項目研制所需內(nèi)外資源，參與提出一種真隨機數(shù)三角波發(fā)生方法，對創(chuàng)新點4有主要貢獻。）11.邢浩江（職稱:副研究員、工作單位：深圳市航天新源科技有限公司、完成單位：深圳市航天新源科技有限公司、主要貢獻：主要負責市場推廣、資源協(xié)調，用戶需求溝通協(xié)調。配合完成項目的主要關鍵技術及整體架構評估，對創(chuàng)新點1做出貢獻，參與完成高功率拓撲結構方案設計、階段評審、技術驗證及調試測試等環(huán)節(jié)的部分工作。參與部分關鍵技術攻關、部分質量問題分析與解決，參與客戶需求分析調研、論證、匯報及相關待辦事項的閉環(huán)工作。）12.鹿才華（職稱:高級工程師、工作單位：深圳市航天新源科技有限公司、完成單位：深圳市航天新源科技有限公司、主要貢獻：項目工程化實施人之一，參與電源控制器整體方案設計；參與完成分流器拓撲、多功率模塊并聯(lián)幅值和相位裕度控制難題、三角波電壓發(fā)生電路的機理研究和工程化實現(xiàn)；參與完成電池充電調節(jié)器、電池誤差放大電路、分流調節(jié)器的工程設計和電性、鑒定、正樣分型產(chǎn)品研制、生產(chǎn)和試驗。）13.劉青（職稱:副研究員、工作單位：深圳市航天新源科技有限公司、完成單位：深圳市航天新源科技有限公司、主要貢獻：項目主要研發(fā)人員，參與電源控制器整體方案設計；承擔高功率密度B3C拓撲的研制工作；提出了將功率調節(jié)、充電和放電集成為一個功率單元的B3C拓撲，完成B3C功率拓撲及其涵蓋最大功率跟蹤（MPPT）的兩域控制策略研究，并完成原理樣機的研制工作。對創(chuàng)新點1做出貢獻。）14.王騫（職稱:副研究員、工作單位：深圳市航天新源科技有限公司、完成單位：深圳市航天新源科技有限公司、主要貢獻：項目主要研發(fā)人員，發(fā)明了一種隨機三角波電壓發(fā)生電路，解決了極限環(huán)振蕩，以及電源控制器調制及驅動電路中EMI噪聲的抑制問題，對創(chuàng)新點4有主要貢獻。）15.姜啟福（職稱:高級工程師、工作單位：深圳市航天新源科技有限公司、完成單位：深圳市航天新源科技有限公司、主要貢獻：項目輔助源工程化負責人，完成研制三款輔助電源，適用于30V-120V范圍母線電壓的電源控制器電路，具有低紋波、高穩(wěn)定性的特點。MEA模塊負責人，研制了高可靠母線誤差運算電路、放大電路、模擬量輸出表決電路，統(tǒng)一調配電源控制器各功率模塊的工作狀態(tài)，自動完成電源控制器三域動態(tài)控制，確保整星供電穩(wěn)定可靠。對創(chuàng)新點3有主要貢獻。）項目簡介電源系統(tǒng)是衛(wèi)星中的關鍵部分，其發(fā)展水平對提高衛(wèi)星整體性能，降低發(fā)射成本，有重要影響。衛(wèi)星電源控制器完成太陽能電池和蓄電池功率控制，為衛(wèi)星平臺和載荷提供穩(wěn)定可靠的高品質電能，是航天器的關鍵核心部件，是影響衛(wèi)星承載能力的重要因素，直接影響航天器的在軌可靠性和安全性。長期以來，我國大功率衛(wèi)星平臺所使用的電源控制器完全依賴國外進口，產(chǎn)品成本高且關鍵設備的配套受制于人。項目結合我國衛(wèi)星平臺跨越式提升的需求背景，研究突破了高壓大功率PCU的多項核心關鍵技術，首次研制成功了國產(chǎn)大功率電源控制器，打破了核心部件受制于人的被動局面，填補了國內(nèi)空白。該項目工程實施復雜，創(chuàng)新性強，主要創(chuàng)新點如下：（1）發(fā)明了一種高功率電源密度拓撲結構面向PCU系統(tǒng)架構發(fā)明了一種全新的高功率密度拓撲，將功率調節(jié)、充電和放電等高度集成為一個功率單元，將所有MOSFET驅動繞組全部集成至主功率磁性元件中，且同時實現(xiàn)三個端口的零紋波電流，無需采用端口濾波器，顯著降低了母線電容值，結合所提出的恒定增益控制，將功率密度由原來的220W/kg提升至400W/kg以上，實現(xiàn)了PCU架構創(chuàng)新并為高功率密度PCU研制提供理論基礎和核心技術支持。（2）提出了一種高可靠分流器拓撲和非線性控制方法及一種高效率電池充放電功率變換拓撲揭示了太陽帆板大寄生電容條件下對分流和動態(tài)特性的影響規(guī)律，建立了更為精準的分流暫態(tài)數(shù)學模型；提出了高效率、高功率密度、供電延時短的高可靠分流器拓撲和非線性控制方法，提高了PCU動態(tài)響應，降低了輸出阻抗，理論與實驗結果高度吻合；提出了高效率電池充放電功率變換拓撲，建立了更為精準的控制模型，保證了數(shù)學模型和實物的一致性，解決了開關和分流調節(jié)環(huán)節(jié)的控制難題，顯著縮短了研制周期，提高了可靠性。（3）提出了一種新型1/3提出了創(chuàng)新的1/3（4）提出了一種真隨機數(shù)三角波發(fā)生方法并研制出首顆數(shù)字控制及遙測遙控專用集成ASIC芯片提出了一種真隨機數(shù)三角波發(fā)生方法，解決了國內(nèi)IC生產(chǎn)內(nèi)核頻率受限，導致DPWM精度低，進而會引發(fā)極限環(huán)振蕩難題。研制了首款適用于宇航應用的數(shù)字控制及遙測遙控專用集成ASIC芯片，單芯片可實現(xiàn)數(shù)字表決、四冗余表決，并具備多相數(shù)字控制、母線外環(huán)數(shù)字控制、鋰電池充放電管理、多路高精度DPWM、太陽電池最大功率跟蹤等功能，使單模塊節(jié)省PCB面積達23%。項目獲知識產(chǎn)權45項，其中，發(fā)明專利42項。登記軟件著作權3項。發(fā)表學術論文23篇，其中SCI期刊論文22篇。獲深圳市科技進步獎一等獎1項，成果經(jīng)第三方機構評價整體技術水平達到國際先進，部分核心技術指標處于國際領先，并受到了我國兩院院士的高度評價。項目成果已應用于我國中星十六號、實踐十七號、北斗導航等多顆衛(wèi)星，并進一步推廣應用于東方紅五號平臺系列衛(wèi)星、亞太6D等衛(wèi)星，近三年為主要完成單位帶來銷售額26251萬元，利潤4240萬元。代表性論文專著目錄論文1：<Three-PortDC/DCConverterWithAllPortsCurrentRippleCancellationUsingIntegratedMagneticTechnique>論文2：<DesignandAnalysisofaConductanceCompensatorforKeepingConstantBandwidthandOutputImpedanceinAverageCurrentModeControl>論文3：<ANonisolatedThree-PortDC–DCConverterandThree-DomainControlMethodforPV-BatteryPowerSystems>論文4：<InterleavedBoostConverterwithRippleCancellationNetwork>論文5：<Input/OutputCurrentRippleCancellationandRHPZeroEliminationinaBoostConverterusinganIntegratedMagneticTechnique>論文6：<InfluenceofMultijunctionGa/AsSolarArrayParasiticCapacitanceinS3RandSolvingMethodsforHigh-PowerApplications>論文7：<ANovelCouplingMethodofPowerSuppliesWithHighPowerDensity,Efficiency,andFastDynamicResponseforSpacecraftHollowCathodePowerSupplyApplications>論文8：<大功率航天器并聯(lián)充電調節(jié)器的比較分析>論文9：<VoltageRegulatorBuckConverterwithaTappedInductorforFastTransientResponseApplication>論文10：StudyofResponseSurfaceMethodologyinThermalOptimizationDesignofMultichipModules知識產(chǎn)權名稱專利1：<一種磁集成與零端口電流紋波的三端口變換器>（ZL201410677018.5）專利2：<一種三端口DC-DC變換器拓撲電路>（ZL201310137580.4）專利3：<一種基于雙向DC/DC的大功率衛(wèi)星電源系統(tǒng)>專利4：<一種太陽能電池陣列功率變換系統(tǒng)>（ZL201310281277.1）專利5：<一種太陽能陣列順序分流調節(jié)器>（ZL201110271338.7）專利6：<一種適用于寬電壓范圍輸入的高效率隔離開關電源>（ZL201510115200.6）專利7：<一種電壓源跨導模式控制電路>（ZL201510366440.3）專利8：<一種無右半平面零點兩相交錯磁集成boost變換器>（ZL201510752719.5）專利9：<一種真隨機數(shù)隨機三角波發(fā)生方法及裝置>（ZL201210582497.3）專利10：<一種高可靠衛(wèi)星電源控制器數(shù)字控制系統(tǒng)>（ZL201510938112.6）推廣應用情況國產(chǎn)高壓大功率衛(wèi)星電源控制器目前已應用于中星十六、實踐十七號、北斗導航等七顆衛(wèi)星，在軌效果良好，并進一步推廣應用于東方紅五號平臺系列衛(wèi)星、亞太6D等通信、導航、遙感及科學實驗衛(wèi)星型號。高壓大功率衛(wèi)星電源控制器的成功應用首次實現(xiàn)了對高壓大功率進口衛(wèi)星電源控制器的國產(chǎn)化替代，扭轉了我國在該領域長期依賴進口的局面，填