(二)难题2:基于杂散参数的瞬态拓扑及其能量平衡
技术背景:电力电子装置中的变流拓扑是实现电能变换的条件,目前主要采用级联式、模块化多电平等结构;功率半导体器件采用快速开关模式以调制输出电量波形和幅值,对外表现出高的电应力di/dt和dv/dt。
主要原因:器件快速的开关运行模式使得通过其中的电磁能量快速变化,其与连接件中的分布杂散参数联合作用,产生纳、微秒级的浪涌电流和电压;这些杂散参数电磁回路表现出不同时间常数,使得变换中的电磁能量难以平衡。
需研究的科学问题:考虑杂散参数的主电路瞬态换流拓扑,建立不同时间常数的电磁换流回路的能量平衡关系(电力电子中的电路科学问题)。
关键问题:如何得到分布杂散参数、如何确定参数灵敏度。
(三)难题3:电磁能量脉冲序列分析及控制
技术背景:电力电子装置的目的是实现电磁能量的有效变换,必须采用如PWM的调制方法;目前的PWM技术本质上都是从宏观上对变换过程进行调制,属于信号级的线性控制,视功率器件为理想开关。
主要原因:由于开关器件以及变换主电路的非线性因素,使得信号脉冲与能量脉冲有很大的差异,存在延迟和畸变;由于脉冲的延迟和畸变,使得理论控制功能难以实施,产生许多异常脉冲和破坏性能量脉冲。
需研究的科学问题:揭示能量脉冲的发生和传播规律,研究针对能量脉冲及其序列的主动控制策略(电力电子中的控制科学问题)。
关键问题:异常脉冲原因,信号脉冲与功率脉冲的差异。