各位同学：

“新能源发电大学生主题创新区”为电气工程、电子工程、自动化、机电一体化相关专业本科生提供科创训练场地、实验仪器设备及基本实验材料。将结合国家发展规划开设“新能源发电及电能变换”、“第三代半导体器件应用”及“先进电驱动应用”等相关主题的创新训练专题。采用专职科创指导教师与行业专家联合指导的模式，引导启发大学生培养创新意识，激发创新精神，培养大学生的独立研究能力和创新能力，探索创新型人才培养模式，培养高质量本科人才。本学年结合国家基金课题、大飞机项目、企业合作需求推出系列大创训练项目。欢迎大家积极参与，双向选择。项目详情如下（各位指导教师详细情况列于附件）：

一、项目介绍

卜飞飞老师

项目1：五相非正弦随机脉宽调制策略及评价方法研究（已有团队选择）

项目来源：国家自然科学基金子课题

项目2：风力发电直驱永磁伺服电机的高性能电流环控制技术研究

项目来源：国家自然科学基金子课题

项目简介：在构成风力发电系统的关键部件-直驱永磁伺服电机中，要进行高精度快响应控制，需要开发高性能电流环控制技术。该项目将通过电流传感器的合理选型、设计和优化控制算法的融合达到设计目标。

对学生的要求：

（1）鼓励高年级学生和低年级学生联合组队，队内共同学习、分工协作。

（2）已修电路课程，团队中的组成成员有一定编程基础。

陈杰，陈文明老师

项目1：下垂控制光伏逆变器并联均流控制技术

项目来源：国家自然科学基金子课题

项目简介：太阳能是一种无污染、可再生的新能源，太阳能发电是目前研究的一个热点，光伏逆变器将传统逆变器电源的直流源用光伏电池代替，多个光伏逆变器并联运行组成的分布式光伏发电系统，也需要采用不间断电源中应用的并联控制技术。作为无互联通信线的并联控制技术中最主要的下垂特性控制方法由同步发电机并网控制策略演化而来，通过调节系统模块之间输出电压的频率和幅值平衡，从而使得功率平衡。此类控制方式不受地理位置限制，易于构成冗余系统且可以提高供电可靠性。该项目通过研究下垂控制策略以及下垂控制策略所带来的相关问题，从而提高光伏逆变器并联均流能力及可靠性，对于实现新能源发展战略，具有积极意义。

对学生的要求：

（1）鼓励高年级学生和低年级学生联合组队，队内共同学习、分工协作。

（2）团队中有成员已修电路、自动控制课程。

（3）团队有成员具有一定编程基础。

项目2：不同参考坐标系下下垂控制官府逆变器外特性分析

项目来源：国家自然科学基金子课题

项目简介：太阳能是一种无污染、可再生的新能源，太阳能发电是目前研究的一个热点，光伏逆变器将传统逆变器电源的直流源用光伏电池代替，多个光伏逆变器并联运行组成的分布式光伏发电系统，也需要采用不间断电源中应用的并联控制技术。作为无互联通信线的并联控制技术中最主要的下垂特性控制方法由同步发电机并网控制策略演化而来，通过调节系统模块之间输出电压的频率和幅值平衡，从而使得功率平衡。本项目基于光伏逆变器中下垂控制的基本原理，针对不同参考系下的下垂控制光伏逆变器外特性进行分析，对下垂控制光伏逆变器进行优化。

对学生的要求：

（1）鼓励高年级学生和低年级学生联合组队，队内共同学习、分工协作。

（2）团队中有成员已修电路、自动控制原理课程。

（3）团队有成员具有一定编程基础。

项目3：新能源并网逆变器阻抗建模与自适应控制

项目来源：江苏省攀登计划子课题

项目简介：随着新能源技术的提高，微电网这一特殊的供电形式作为与电网互补共存的一部分，开始变得越来越重要。各个分布式电源与电网之间的并网匹配问题尤为关键，而这个问题可以用分布式电源与电网之间的阻抗匹配情况来反映。本项目首先针对并网逆变器拓扑结构进行阻抗建模，并在此基础上分析在阻抗模型中对系统稳定性的影响因素。此外，并网逆变器的阻抗可以相对于变化的电网阻抗进行实时调整，以避免逆变器电网之间的谐振。为了实现这一的逆变器自适应控制，基于电网阻抗与逆变器阻抗的比值的在线电网阻抗测量和逆变器控制系统自适应控制将是研究重点。这两个问题可以一起分析，使得在线电网阻抗测量可以基于逆变器阻抗的特定方案进行自适应优化。

对学生的要求：

（1）鼓励高年级学生和低年级学生联合组队，队内共同学习、分工协作。

（2）团队中有成员已修电路、自动控制原理、电力电子技术等课程。

（3）团队有成员具有一定编程基础。

陈杰，秦海鸿老师

项目1：大飞机变频交流Vienna整流器过零畸变机理分析及抑制

项目来源：商用飞机公司子项目

项目简介：针对三相三线制 VIENNA整流器的过零畸变，采用输入电流辅助判断电压扇区的改进型 SVPWM 调制方法，分析了在中频输入下导致输入电流产生过零畸变的原因，然后根据该原因和SVPWM 调制的原理提出一种改进型SVPWM 调制方法，以消除 VIENNA 整流器输入电流的过零畸变，并针对实际工程中输入电流采样易受干扰的问题，提出一种软硬件结合的滤波方法以提高扇区判断的精度，再详细分析了改进型 SVPWM 调制方法的有效边界条件。本项目将为Vienna整流器过零畸变的抑制提供一种新的思路。

对学生的要求：

（1）团队中有成员已修微机原理及单片机课程或DSP编程基础。

（2）鼓励高、低年级学生联合组队，团队内每个成员共同学习、分工协作。

项目2：大飞机变频交流Vienna整流器连续与断续SVPWM对比分析

项目来源：商用飞机公司子项目

项目简介：在众多三相整流器拓扑中，三相四线三电平VIENNA拓扑因其独特的结构和控制优势以及可靠性而备受工业界关注。本研究正是利用该拓扑，结合DSP数字控制技术，获得高性能的三相整流器。为了提高整流器的功率密度，降低整机成本，本研究还减小了输入电感，使整流器工作于连续与断续SVPWM两种不同的模式。由整流器的数学模型可以知道，其分别在连续和断续导通模式下，占空比对于电感电流的增益相差很大，传统的控制器仅用一套参数无法同时在两种模式下获得良好的系统性能。因此本研究对Vienna整流器连续与断续SVPWM不同情况进行对比，为Vienna整流器控制提供一种新的思路。

对学生的要求：

对学生的要求：

（1）团队中有成员已修单片机编程、电力电子课程。

（2）鼓励不同年级的同学联合组队，队内共同学习、分工协作。

秦海鸿老师

项目1：SiC MOSFET模块驱动保护电路研究设计（已有团队选择）

项目来源：企业合作项目

项目简介：为了满足SiC器件应用的需要，驱动电路同样需要具备使其更优工作的能力。驱动电路作为连接控制电路和功率器件之间的桥梁，决定着功率器件性能的发挥。SiC MOSFET模块工作时，易发生的故障主要包括短路/过流故障、过压故障、过温故障、栅极欠压故障、误导通故障等。由于模块相对而言，额定电流更大，所以一些问题便更加突出，所以某些故障如过压、过流、误导通等故障对于模块而言问题更加严重。为了对驱动保护电路更好的设计，首先需要分别分析短路/过流故障、过压故障、过温故障、栅极欠压故障、误导通故障等的发生机理，找到影响故障严重程度的一些相关因素，并找到它们对故障的影响方面；然后分别对各种故障的检测和保护方法进行描述和分析，通过对比各类方案的优缺点以及实施难度，从而选择容易实现并且效果不错的方法。本研究将针对性的提出并实现对SiC MOSFET模块这种性能优异但故障更严重的驱动保护方法。

对学生的要求：

（1）已修电力电子及模电、数电课程，团队中的组成成员有一定PCB设计基础。

（2）鼓励高年级学生和低年级学生联合组队，队内共同学习、分工协作。

秦海鸿，陈文明老师

项目2：Cool GaN器件的特性分析与驱动电路设计（已有团队选择）

项目来源：企业合作项目

项目3：数据中心供电系统中直流变压器的分析与设计

项目来源：企业合作项目

项目简介：随着人类的日常生活越来越依赖于网络和信息，数据中心也向着接入高速化、功能复杂化、规模大型化的方向发展，考虑到数据中心的重要枢纽作用，其运行稳定性与可靠性的要求也越来越高，作为保障，大量的非IT类设备被应用其中。供给数据中心的能源，大部分被这些辅助设备消耗，这就引起了相关人员对数据中心能效问题的关注和探讨。通过了解数据中心的发展过程，比较传统UPS供电、低压48V直流和高压240V直流供电模式的能效水平，分析了其能效问题的由来，对数据中心的用电负荷进行了类别划分，对各类负荷的能源消耗分布情况进行了统计，在比较了现行各种主要的供电模式后，得出了直流变压器系统的优势，确定了以直流变压器供电作为数据中心供电首选模式的思路。在此基础上，对直流变压器供电系统中的关键技术进行了研究，对数据中心直流变压器进行了分析，并对其参数进行了设计，并对直流变压器的模型与控制方法进行了研究。本项目将为数据中心供电系统中直流变压器的理论分析与设计思路提供指引。

对学生的要求：

（1）鼓励高年级学生和低年级学生联合组队，队内共同学习、分工协作。

（2）已修/自学电力电子课程，团队中的组成成员有一定PCB设计基础。

王世山老师

项目1：高频线缆屏蔽效能的仿真和检测技术（已有团队选择）

项目来源：航空基金

项目简介：高频屏蔽线缆是由导体使用多股裸铜或镀锡铜丝、PVC绝缘、芯线胶合铝镁丝隔离，最外层为镀锡铜编织隔离，PVC外皮构造，其作用是避免干扰信号进入内层导体，同时降低传输信号的损耗。高频屏蔽线缆是电磁兼容测试的重要手段，可以有效抑制电磁干扰。采用屏蔽线缆，一方面可以有效地抑制空间电磁场对传输线路的影响，避免通信失效、噪音增大、传输误码、信号误差等现象; 另一方面也可以降低线缆内传输信号对外的电磁辐射，减小对周围电磁环境的污染，防止信息的泄漏和失密。为此提出一种检测方法，通过软件对高频线缆屏蔽效能进行了仿真。采用电磁感应技术，设计并实现了对高频线缆屏蔽效能的测试。通过仿真和实验验证测试方法是否有效，是否测量范围宽且误差小，在一定程度上能够辨别屏蔽线缆的屏蔽效能的水平。本项目旨在对高频电缆屏蔽效能进行研究，进一步提高检测技术的性能。

对学生的要求：

（1）已修电磁场及课程，有一定数学建模的能力，能够准确提取模型。

（2）熟悉Matlab仿真软件使用。

（3）鼓励高年级学生和低年级学生联合组队，队内共同学习、分工协作。

项目2：电子对抗无人机系统内电磁干扰的评估（已有团队选择）

项目来源：国家自然科学基金子课题

项目简介：无人机在现代战争中发挥着重要作用，其零伤亡、低损耗以及高机动性能赢得了世界各国的普遍关注。随着信息化武器装备的广泛应用，战场电磁环境变得密集更迭、复杂多变、纵横交错。无人机系统内电磁干扰很多，对信号传输有很大影响。无人机主遥控数据链是战场地空通信的主要路径，其抗干扰性能直接影响无人机作战效能的发挥。连续波电磁辐照试验发现部分频点容易导致无人机主遥控数据链失锁，为进一步研究无人机电磁干扰耦合路径、分析作用机理，利用注入法开展验证分析试验。试验和仿真结果表明:滤波衰减能力差导致干扰信号随有用信号进入内部工作电路。信噪比越小，调制信号频谱分量叠加的干扰成分越多，有用信号受到压制并被湮没在噪声中，因而解调输出的误码率也越大以致干扰无人机正常工作。本项目旨在对电子对抗无人机系统内电磁干扰进行研究，进一步分析电磁干扰的影响。

对学生的要求：

（1）已修电磁场课程，有一定动手能力。

（2）鼓励高、低年级学生联合组队，队内共同学习、分工协作。

王宇老师

项目1：电动飞机用永磁电机的低脉动直接转矩控制技术

项目来源：大飞机子项目

项目简介：永磁同步电机工作效率高、过载能力高，使用永磁同步电机能提高电动汽车的工作效率， 并且维护简单、节能高效， 电动汽车运行时动态性能良好，同时其驱动系统便于控制，在结构上能够实现电机与齿轮箱一体化，因此永磁同步电动机被列为电动汽车的发展方向之一。目前，永磁同步电机主要有矢量控制和直接转矩控制两种，直接转矩控制相比于矢量控制的优点是直接对转矩进行控制， 系统控制性能良好，但是同时也存在转矩脉动大等缺点。为了解决这一问题，研究工作者提出了许多方案，包括引入空间电压矢量调制技术、采用滑模变结构控制取代磁链和转矩调节器。本项目将在前人基础上继续研究，提出减小直接转矩控制技术脉动的新方案。

对学生的要求：

（1）原则上熟悉永磁电机直接转矩控制基本原理与实现方法（或在导师指导下自学）。

（2）具备自动控制原理等课程专业知识，熟悉Matlab仿真软件以及相关编程技术。

（3）鼓励高年级学生与低年级学生的联合组队，队内共同学习、分工协作。

项目2：飞机多相永磁容错电机的故障补偿控制技术

项目来源：国家自然科学基金子课题

项目简介：响应节能减排要求，如今多电飞机的研究与发展引起许多学者的关注，而电机作为传动系统的重要环节，飞机用电机以及控制技术也成为了一大研究热点。作为交通工具，安全是最重要的因素，传统的三相永磁同步电机在运行过程中发生缺相故障后，电机的输出转矩大幅下降，转矩脉动大幅增加，发热、噪声和振动增大，严重时会烧毁电机，不利于实际运行。电机故障严重威胁着整个飞机的安全以及人身安全。所以，研究具有容错性能的多相电机及其故障补偿控制技术具有重要意义。

对学生的要求：

（1）原则上熟悉多相永磁容错电机基本原理与实现方法（或在导师指导下自学）。

（2）具备自动控制原理、信号与线性系统、电机学等课程专业知识。

（3）熟悉Matlab仿真软件以及相关编程技术。

（4）鼓励高年级学生与低年级学生的联合组队，队内共同学习、分工协作。

魏佳丹老师

项目1：永磁电机驱动控制系统损耗分析与温升校核设计

项目来源：国家自然科学基金子课题

项目简介：由于技术的不断发展与成熟，对于永磁电机的驱动控制系统的效率以及散热要求进一步提高，因此需要在设计时对驱动控制系统进行详细的损耗分析以及温升校核设计，为后续的整机制作以及热设计提供理论设计基础。本项目旨在在传统损耗分析基础上进一步精确损耗分析以及温升校核结果，建立数学模型，形成系统的损耗分析和温升校核方案。

对学生的要求：

（1）具备高数、自动控制原理、电机学等专业知识

（2）熟悉Matlab仿真软件，具备一定数学建模能力。

项目2：交流电机驱动控制高带宽电流环设计和应用

项目来源：国家自然科学基金子课题

项目简介：在交流电机驱动控制系统中，电流环作为整个控制环路的最内环，其带宽直接影响到速度环和位置环的响应性能，伺服控制系统中，制约电流环带宽的因素包括开关器件的开关频率、采样滤波延时、计算处理延时、空间矢量脉宽调制等。为了进一步提高交流电机驱动控制系统的控制精度和响应速度，本项目将在原有传统电流环设计基础上，优化控制算法，实现电流环带宽的进一步增大。

对学生的要求：

（1）具备自动控制原理、模电、信号与线性系统等课程专业知识。

（2）熟悉Matlab仿真软件以及相关编程技术，对闭环系统有一定认识。

项目3：四通道电动舵机伺服系统控制技术研究

项目来源：大飞机子项目

项目简介：电动舵机主要用于需要角度不断变化并可以保持的控制系统中，采用电动舵机实施比例操舵，具有执行机构占用空间小、可靠性高、运行稳定安全且操作方便等优点，同时电动舵机还较易实现多通道的控制，相较于单通道控制，其控制精度更高，但是控制方法也更为复杂。本项目旨在对四通道电动舵机伺服系统控制技术进行研究，进一步提高电动舵机的控制性能。

对学生的要求：

（1）了解电动舵机相关知识，具备自动控制原理、电机学、信号与线性系统等课程专业知识。

（2）熟悉Matlab仿真软件以及相关编程技术，对闭环系统有一定认识。

张方华老师

项目1：机载共模滤波电感寄生参数提取与解析模型

项目来源：大飞机子项目

项目简介：大飞机项目是我国中长期科技发展规划纲要中确立的十六个重大科技专项之一。为了更加优化飞机内电气系统的性能，提高电源功率密度，往往需要降低电气系统体积，以减小电气系统内无源元件的体积，这就意味着除了采用材料性能更优的元件以外，还要提高系统的工作频率。而高频工作环境下变化的电压电流会与机载共模滤波电感寄生参数相互作用，产生电磁干扰问题。这些电磁干扰会影响飞机敏感电子器件的正常运行，严重时会造成人员损伤及财产损失。因此，本项目对于机载共模滤波电感寄生参数提取与解析模型提出了一种新思路。

对学生的要求：

（1）具有一定的电路理论和模电基础，对器件的结构和寄生参数问题有一定程度的了解。

（2）具备高等数学、电路理论、模拟电路等课程的专业知识，具备一定的建模能力。

项目2：飞机高频变压器的寄生参数提取与解析模型

项目来源：大飞机子项目

项目简介：随着航天飞行器全电化的快速发展，对电源变换模块的比功率、损耗、温升提出越来越高的设计要求，而高频化是电源变换模块的主流发展趋势，变压器是电源变换最为核心的关键技术之一，高频化给变压器带来了一些新的技术问题，如:分布电容、漏感寄生参数所引起的损耗等，传统变压器的设计方法已难以满足要求。而高频工作环境下变化的电压电流会与飞机高频变压器的寄生参数相互作用，产生电磁干扰问题。这些电磁干扰会影响飞机敏感电子器件的正常运行，严重时会造成人员损伤及财产损失。因此，本项目对于飞机高频变压器的寄生参数提取与解析模型提出了一种新思路。

对学生的要求：

（1）具有一定的电路理论和模电基础，对器件的结构和寄生参数问题有一定程度的了解。

（2）具备高等数学、电路理论、模拟电路等课程的专业知识，具备一定的建模能力。

项目3：航空高功率密度降压变换电源

项目来源：大飞机子项目

项目简介：开关电源作为电力电子设备中不可或缺的组成部分,随着科技的飞速发展在不断改进优化,更高效、更可靠、低损耗、低噪声、抗干扰和模块化已成为开关电源的发展方向。为了更加优化航天器内开关电源的性能，提高电源功率密度，往往需要降低电源体积，以减小无源元件的体积，这就意味着除了采用材料性能更优的元件以外，还要提高系统的工作频率。但提高功率密度将会带来一些新的技术问题，如电源内部的分布电容、寄生电感等寄生参数会在高频工作环境下产生更大的电磁干扰问题。这些电磁干扰会影响飞机敏感电子器件的正常运行，严重时会造成人员损伤及财产损失。因此，本项目对于航空高功率密度降压变换电源的设计与分析提出了一种新思路。

对学生的要求：

（1）具有一定的电路理论和模电基础。

（2）对典型的电路拓扑有一定程度的了解。

（3）具备高等数学、电路理论、电力电子等课程的专业知识，具备一定的建模能力。

项目4：多电飞机用非隔离双向直流变换器

项目来源：大飞机子项目

项目简介：多电飞机技术是将飞机的发电、配电和用电集成在一个统一的系统内，实行发电、配电和用电系统的统一规划、统一管理和集中控制。随着多电飞机技术的发展，其用电设备大量增加，负载功率增大，从而对飞机电源系统提出了更高的要求。模块化固态配电技术在中小型直流供电系统有独特的优势，其高效率及高可靠性的特点能很好地满足航天器电源系统的稳定性需求。将双向直流变换器引入航天器电源系统，可以进一步提高基于模块化固态配电技术的多电飞机电源系统的供电母线的稳定性，并减小太阳能电池阵列和蓄电池组的体积。因此本项目对多电飞机用非隔离双向直流变换器的设计提供一种新的思路。

对学生的要求：

（1）具有一定的电路理论和模电基础。

（2）对典型的电路拓扑有一定程度的了解。

（3）具备高等数学、电路理论、模电等课程的专业知识，具备一定的建模能力。

项目5：航空隔离式双向直流变换器

项目来源：大飞机子项目

项目简介：随着航天器功能的复杂化，其用电设备大量增加，负载功率增大，从而对航天器电源系统提出了更高的要求。模块化固态配电技术在中小型直流供电系统有独特的优势，其高效率及高可靠性的特点能很好地满足航天器电源系统的稳定性需求。将双向直流变换器引入航天器电源系统，可以进一步提高基于模块化固态配电技术的航天器电源系统的供电母线的稳定性，并减小太阳能电池阵列和蓄电池组的体积。因此本项目对航空隔离式双向直流变换器的设计提供一种新的思路。

对学生的要求：

（1）具有一定的电路理论和模电基础。

（2）对典型的电路拓扑有一定程度的了解。

（3）具备高等数学、电路理论、模电等课程的专业知识，具备一定的建模能力。

二、报名组队事宜

1. 遴选时间：另行通知；

2. 遴选原则：组员综合能力、初步研究设想；

3. 组员数量：每组不超过5人；

4. 组员比例：每组至少1人为自动化学院本科学生，其余组员可为其他学院本科生同学，鼓励专业交叉；

5. 重要提示：每组限选第一、第二志愿选题各一项，多组选择相同题目将进行PK择优；

6. 创新区相关场地仪器设备使用等事宜协调联系人：秦海鸿（13951772239）

截止时间：通过电子邮件，联系相关指导老师，建立微信或QQ联系，做更为详细的课题介绍之后，学生撰写项目申报书，登陆南京航空航天大学大学生创新创业管理系统， 2019.5.15之前完成申报工作。网址：met.nuaa.edu.cn/cxxl。

教务处     

2019年5月9日