奖项类别

科技进步奖（基础研究类）

主要完成单位

西南交通大学，常州大学

主要完成人

沙金，许建平，王金平，罗欢，包伯成，秦明

项目亮点

形成了开关变换器离散脉冲控制理论，聚焦线性控制方法在复杂源/荷随机扰动、多目标参数耦合等应用中控制性能与稳定性的不足，攻克了离散控制器设计、多目标离散解耦、建模分析、研发应用等关键技术。

项目介绍

开关变换器以其高效率、高功率密度、高灵活控制优势，推动能源行业技术发展。然而以经典线性控制理论为基础的控制方法，在建模过程中需要线性化等效、在控制器实现中包含惯性环节。导致其难以有效保障交通运输、军用电源等特殊领域对开关变换器的稳压精度、响应速度、稳定性和鲁棒性极为严苛的性能需求。为此，项目组历经十余年持续攻关，针对线性开关变换器系统存在的大信号扰动稳定性问题、非线性建模理论不完善、多控制目标交叉影响难以整体提升等问题，提出并逐步完善了开关变换器的离散脉冲控制理论与方法，研发了高性能电源系统装置并推广应用。

主要创新成果包括：1）建立了开关变换器离散脉冲控制理论，揭示了开关变换器的能量传输机制，推演并提出了离散脉冲调制和控制方法，有效提升开关变换器系统性能；2）形成了开关变换器的非线性大信号建模与分析方法，发现了离散脉冲控制开关变换器的非线性动力学现象及其规律；3）发明了离散脉冲控制在多控制目标耦合问题中的解耦方法，提升了典型应用中开关变换器系统的稳态及瞬态性能与系统稳定性和鲁棒性。本项目代表作成果他引836次，发表期刊论文66篇，出版中文专著2部。研究成果已应用于高性能电源控制芯片产品。

项目图片

完成单位介绍及对项目的贡献

西南交通大学是教育部直属全国重点大学，国家首批“双一流”、“211工程”、“985工程优势学科创新平台”高校。西南交通大学作为项目第一完成单位，负责项目总体方案设计，提出研究的主体思路、核心控制理论和方法。学术贡献在于建立了创新的离散脉冲调制与控制方法；提出了开关变换器离散迭代模型及性能量化分析方法。提出了开关变换器离散脉冲控制的设计方法和应用技术。

常州大学主要承担了本项目的数学建模、边界碰撞分岔分析工作。建立了开关变换器系统的离散迭代映射模型，完成了部分开关变换器的控制规律数学描述、复杂动力学现象揭示、产生机理分析及电路参数的优化设计。

第一完成人简介

沙金 副研究员/博导

西南交通大学

沙金，副研究员/博导，西南交通大学引进人才。2015年获得西南交通大学电力电子与电力传动专业博士学位。2013-2017年在英国Strathclyde大学PEDEC研究组进行了3年的博士和博士后研究工作。主要研究方向为开关变换器控制技术，聚焦电动汽车锂电池智能快充电源系统、构网型储能变流器并离网控制关键技术、开关变换器智能控制理论。主持国家级、省部级项目4项，出版学术专著1本，发表论文44篇（SCI收录23篇），授权专利19项。