奖项类别

科技进步奖（技术开发类）

完成单位

安徽大学，东南大学，山东大学，合肥华耀电子工业有限公司，合肥安赛思半导体有限公司

主要完成人

胡存刚，唐曦，陈武，李真，张祯滨，芮涛，李浩然，江磊，曹文平，谭琨，沈湛，刘碧，朱文杰，孙路，严志尚

项目亮点

项目从“功率器件与智能驱动、电路拓扑与磁性元件、控制策略与功率协同”三个层面开展了高性能功率变换的关键技术创新研究，突破了极端工况下电力电子变换系统高能效和高可靠运行的难题，并广泛应用于重大装备和新能源等领域。

项目介绍

宽禁带半导体具有高开关频率、低导通损耗和耐受高温等优势，正在取代硅基器件成为现代航空航天及国防装备供电系统的首选技术。受限于高海拔、低气压、高低温和强辐照等极端环境因素以及高强度冲击负荷的供能需求，重大装备电力电子变换系统的可靠性和能效面临严峻挑战。为此，项目完成单位间长期开展产学研用密切合作，依托多项国家和省部级重点项目，开展基于宽禁带器件的电力电子变换关键技术协同攻关，取得如下创新成果：

1. 提出了栅极自发光高可靠氮化镓功率器件设计方法，将氮化镓材料固有的光泵效应和半透明金属栅极的光导特性相结合，显著降低了阈值电压漂移量；发明了适用于宽禁带器件的多级式智能栅极驱动和自适应栅极均流电路，缩短了栅极开通/关断时间，提升了电流均衡度，解决了器件参数差异造成的电应力和散热不均衡问题。

2. 提出了适用于宽电压宽负载的高效DC/DC变换器拓扑，实现了全电压范围零电压开通和高电压增益；提出了高阶多电平DC/AC变换器系列拓扑，开关器件、驱动电路和电容器数量较传统拓扑均显著减少，提升了变换器的效率和功率密度；提出了磁性元件漏感精确解析计算方法和高密度交错铜箔绕组平面变压器结构设计方法，实现了磁性元件散热的均匀分布，减小了体积和重量。

3. 提出了基于频域阻抗模型的DC/DC变换器同步整流在线计算控制策略，在不采用传统硬件检测电路的同时提升了同步整流控制精度；提出了综合优化调制策略，兼顾了电容电压平衡、共模电压抑制及损耗平衡等多目标的协同优化，提升了DC/AC变换器的综合性能；提出了具备可变优先级的混联变换系统动态级联控制方法，实现供电系统的快速电压稳定。

项目成果授权发明专利50余件，知识产权作价500余万元入股科技公司；发表IEEE顶刊和中文卓越期刊论文80多篇，获多项IEEE等国际会议最佳论文奖；成果获日内瓦国际发明特别嘉许金奖和发明金奖，被人民日报、新华社和科技日报等20余家主流媒体报道；开发了自主知识产权的高性能电力电子变换器产品30余款，广泛应用于重大装备和新能源领域。

项目图片

完成单位介绍及对项目的贡献

第一完成单位：安徽大学

作为牵头单位，负责高可靠宽禁带器件的设计与功率变换器关键技术的研究，具体贡献有：

(1) 提出了高可靠氮化镓功率器件设计、制备与测试方法；

(2) 提出了基于频域阻抗模型的同步整流控制策略；

(3) 提出了高效低成本的新型多电平变换器拓扑及其优化控制方法；

(4) 参与装备功率变换器的硬件电路设计，完成高性能控制算法的开发；

(5) 开展产学研合作，实现了技术成果在装备电源系统中的推广应用；

(6) 培养了安徽省杰青、安徽省百人和安徽省特支计划创新领军人才3名。

第二完成单位：东南大学

参与新型功率变换器拓扑与控制技术研究，具体贡献有：

(1) 发明了宽电压范围高效隔离型功率变换器拓扑；

(2) 发明了交错铜箔绕组平面变压器结构；

(3) 开展产学研合作，联合研制了装备电源产品；

(4) 培养了国家优秀青年基金获得者1名。

第三完成单位：山东大学

参与功率变换混联系统先进控制策略研究，具体贡献有：

(1) 提出了多端混联供电系统鲁棒下垂控制算法；

(2) 提出了功率变换系统新型电压一致性控制策略；

(3) 提出了功率变换器的先进控制策略；

(4) 培养了国家级海外高层次青年人才1名。

第四完成单位：合肥华耀电子工业有限公司

参与功率变换器与多端混联装备电源系统的设计，具体贡献有：

(1) 与安徽大学、东南大学研制了系列化高性能装备功率变换器产品，广泛应用于重大装备供电系统，成为国内最重要的装备电源生产基地之一。

(2) 参与多端混联装备电源系统优化运行设计方案研究，并在雷装备供电系统中应用。

(3) 培养了安徽省技术领军人才1名。

第五完成单位：合肥安赛思半导体有限公司

参与功率器件智能驱动与功率变换器产品的研制，具体贡献有：

(1) 提出了宽禁带功率器件的多级式智能驱动技术；

(2) 发明了宽禁带功率器件的并联均流技术；

(3) 采用项目关键技术研制了系列功率变换器产品；

(4) 实现项目成果在电力装备的产业化应用。"

第一完成人简介

胡存刚

安徽大学

胡存刚，安徽大学教授，博导，安徽大学滁州研究院院长、电气工程与自动化学院副院长、教育部电能质量工程研究中心常务副主任、安徽省先进电力电子与电能变换工程中心首席科学家。安徽省杰青，安徽省“特支计划”创新领军人才。主要从事先进电力电子技术与电能变换的研究工作，主持国际、国家和省部级等各类项目30余项；发表学术论文150余篇（含SCI期刊和中文EI期刊论文80余篇），获IEEE等国际会议最佳论文奖6项，出版英文学术著作5部；授权发明专利60余件；获安徽省青年科学奖，中国电源学会科学进步一等奖(1/15)，安徽省科技进步二等奖（1/8），安徽省科技进步一等奖（3/10），中国电工技术学会科技进步一等奖（2/15），第48届日内瓦国际发明展最高奖“特别嘉许金奖”（1/8）和发明金奖（2/8）等。带领团队知识产权作价500余万元入股科技公司；创新成果广泛应用于国防重大装备和新能源领域。