电子技术应用实验西电11项成果牵头获批2023年度陕西省科学技术奖|上海羊羽卓进出口贸易有限公司

西电11项成果牵头获批2023年度陕西省科学技术奖

近日，陕西省人民政府发布《陕西省人民政府关于2023年度陕西省科学技术奖励的决定》，学校周益春教授、邓成教授、田聪教授分别牵头获得自然科学一等奖，李亚超教授（专用项目）、张玉明教授分别牵头获得技术发明一等奖，张琰教授、程文驰教授分别牵头获得科学技术进步一等奖；闫峥教授、武越副教授分别牵头获批自然科学二等奖，李娜教授牵头获得技术发明二等奖；刘怀亮教授牵头获得科学技术进步三等奖。

项目一：畴结构涂层薄膜材料及其器件的破坏与调控机制

周益春教授

该项目成果围绕重大装备对超常环境安全服役的需求，抓住铁弹及铁电畴结构是材料具有超常性能的本质，针对畴与超常性能关联难、畴效应的多场耦合建模难、畴-性能-失效的调控机制难三个科学难题，建立了畴与宏观性能关联的表征方法与模型，构建了材料及其器件多场耦合试验方法及破坏机制，阐明了考虑畴效应的超常性能材料调控理论与机制，项目成果在重大装备等领域获得应用。

项目二：多模态数据统一表征学习理论与方法研究

邓成教授

该项目成果针对多模态统一表征学习在异质数据的拓扑结构、特征表示和语义关联面临着结构映射失配、特征分布偏差、语义关联间隔等三大核心难题，以多模态数据智能处理中的空间结构、特征分布和语义关联为主要研究目标，提出了多模态数据结构匹配的新机制，形成了多模态特征对齐的新理论，发展了多模态语义关联的新方法，从三个层面系统地解决了多模态异质数据统一表征难题，推动了多模态智能处理的发展，为其理论研究提供了创新的基础模型和实现方法，并在多个高新技术企业实现了成功应用，有效推动了区域的经济和社会发展。

项目三：可扩展的抽象精化可信验证

田聪教授

该项目成果围绕大规模软件系统验证的挑战难题，建立了可扩展的高效抽象精化可信验证框架，提出了验证时插值和动态偏序约简新方法，并以数字证书软件链为应用示范，开展实证验证研究，系统地构建了以抽象精化方法为核心的数字证书软件链可信性验证理论方法和平台工具。项目成果对工业界多个浏览器产品的发展产生了积极的影响，并成功应用于我国探月工程三期月地高速再入返回飞行器等多款航天软件，为国家重大工程得顺利实施提供了有力的保障。

项目四：高压低功耗碳化硅功率器件关键技术及应用

张玉明教授

该项目成果针对SiC功率器件击穿效率低、功率密度小、可靠性差的问题，攻克了高击穿电压电场调制与芯片终端保护技术，发明了凹槽辅助场限制环场调制技术、新型“高频刻蚀”工艺和多层掩模多步刻蚀技术，研制了终端击穿效率达到90%、具有高稳健性的SiC超高压功率器件；攻克了高功率密度SiC芯片设计与工艺技术，实现特征导通电阻低至4mΩ‧cm2的SiC MOSFET器件及高效率SiC超级结功率器件，有效提升了器件功率密度；攻克了长寿命、高可靠性SiC芯片关键技术，建立了L型围栅场调制、双区浮动结调制技术及终端电场区域陷阱电荷俘获和发射机制模型，有效解决了器件氧化层失效问题，为实现高稳定击穿特性奠定了理论基础。

项目五：相控阵多功能一体化跨域组网测控技术

张琰教授

该项目成果针对传统测控覆盖受限、容量不足，难以满足持续密集高速增长测控需求的问题，攻克了传统航空航天测控系统“架构封闭硬绑定、体制孤立不互通、国土建站难扩展”的核心难题，形成了相控阵多功能一体化跨域组网测控技术成果，构建了多功能可重构弹性测控体系架构，提出了多体制异构网络一体化测控技术，设计了分布式网络化跨域突发测控方法，实现了天基测控、地基测控、组网测控等多种体制的无差别互连能力，保证了测控系统容量与作用范围的持续高增长。成果已成功应用于我国重大天基、地基测控系统以及卫星、无人机、浮空器等多型平台。

项目六：面向复杂救援环境的空天地一体高保障应急通信关键技术与应用

程文驰教授

该项目成果针对传统应急通信存在多协议难融合、多链路难选择、多业务难适配等瓶颈问题，攻克了高效应急通信所亟需解决的网络保障难、链路保障难、业务保障难痛点问题，研究面向复杂救援环境的空天地一体高保障应急通信关键技术并开展应用，实现了区域化多救援队伍多网络协议的内生融合、提升了复杂场景下应急通信的链路质量、保障了多类型业务混合传输时的服务质量，形成了系列化的空天地一体应急通信装备，并制定了应急管理部《应急指挥无线宽带自组网系统》标准。

项目七：专用项目（陕西省技术发明一等奖）

李亚超教授

据悉，2023年度陕西省科学技术奖共评选出309项。其中，最高科学技术奖3人；自然科学奖46项：一等奖21项，二等奖25项；技术发明奖19项：一等奖12项，二等奖7项；科学技术进步奖235项：一等奖37项，二等奖88项，三等奖110项；国际科学技术合作奖2人；创新驱动秦创原奖4人。

现代电力电子技术实验装置

DBC-2 现代电力电子技术实验装置

一、概述　　DBC-2 现代电力电子技术实验装置是依据西安交通大学王兆安编著的《电力电子技术》（第五版）、《半导体变流技术》教材实验大纲的要求，吸收国内、外同类产品的优点，充分考虑了实验室的现状和发展趋势，精心研制而成。

(此图片仅作为结构参考，具体实物要根据配置而定）

二、适用范围　　现代电力电子技术实验装置涵盖了各类院校所开设的"电力电子技术"、"半导体变流技术"等专业课程所要求的实验项目。三、技术性能　　1、输入电源: 三相四线(或三相五线 380V±10％ 50HZ)　　2、工作环境: 温度-10℃－+40℃　相对湿度＜85％（25℃）　海拨＜4000m　　3、装置容量：＜1000W4、外形尺寸：1700×700×1580 mm四、装置的基本装备1、DX01电源控制屏（铁质双层亚光密纹喷塑结构，铝质面板）　　（1）交流电源（带有过流保护措施）提供交流电源：三相交流电源220V/1.5A,经过380V//220V 隔离变压器输出)　　（2）高压直流电源：输出220V/0.5A，具有输出短路保护。　　（3）数字式仪表　　①．交流数字电压表：可通过其下方的波段开关切换指示三相电网输入线电压，精度1.0级；　　②．真有效值交流数字电压表一只：测量范围0～500V，量程自动判断、自动切换，精度0.5级，三位半数显，为交流调速系统提供电压指示。　　③．真有效值交流数字电流表一只：测量范围0～5A，量程自动判断、自动切换，精度0.5级，三位半数显，为调速系统提供电流的指示；　　④．直流数字电压表一只：测量范围0～500V，三位半数显，输入阻抗为10MΩ，精度0.5级；　　⑤．直流数字电流表一只：测量范围0～5A，三位半数显，精度0.5级，具有短路保护等功能。　　（4）带镜面的指针表：直流电压表（测量范围0～±300V，为中零式，精度为1.0级）直流电流表（测量范围0～±2A，为中零式，精度为1.0级）　　（5）三相可调电阻（90Ω×2/0.41A一个、900Ω×2/0.41A两个）　　（6）平波电抗器：提供100mH、200mH、700mH电感，在1A下保持线性。　　（7）给定：±15V可调电压输出，带数显，指示输出电压。　　（8）单相调压：提供了一只0～250V/0.5KVA单相交流自耦调压器，为相应的实验提供可调交流电源，并带短路保护。（9）三相整流滤波电路：可对单相及三相交流电源进行整流和滤波，具有输出短路保护。　　（10）变压器：提供三相芯式变压器一个（该变压器有2套副边绕组，原、副边绕组的电压为127V/63.6V/31.8V），用于三相桥式、单相桥式有源逆变电路实验。　　（11）人身安全保护体系三相隔离变压器一组：三相电源首先通过三相漏电保护器，然后经钥匙开关、接触器到隔离变压器，使主电路输出与电网隔离（浮地设计），对人身安全起到一定的保护作用。　　电流型漏电保护装置：控制屏若有漏电现象，漏电流超过一定值，即切断电源。实验连接线及插座：强、弱电连接及插座分开，不能混插。强电连接线及插座采用全封闭工艺，使用安全、可靠、防触电。　　（12）控制屏其它设施控制屏正面大凹槽内，设有两根钢管，可挂置实验部件，凹槽底部设3芯插座，挂件的供电由这些插座提供。控制屏两侧设有单相三极220V电源插座及三相四极380V电源插座。2、DX02实验桌　　实验桌为铁质双层亚光密纹喷塑结构，桌面为防火、防水、耐磨高密度板,结构坚固，形状似长方体结构，造形美观大方；设有两个大抽屉，用于放置工具、存放挂件及资料等。桌面用于安装电源控制屏并提供一个宽敞舒适的工作台面。实验桌还设有四个万向轮和四个固定调节机构，便于移动和固定，有利于实验室的布局。3、DX03 三相可控整流电路（一）　　提供6只5A/1000V的晶闸管，每只晶闸管均设有RC吸收和保险丝保护装置，晶闸管可通过外加触发信号进行触发（留有触发脉冲输入接口），可更好的完成设计性实验。三相触发电路由KC04、KC41、KC42、4066等集成电路组成，可通过钮子开关选择双窄脉冲或宽脉冲，同时提供六路触发脉冲功放电路等。4、DK05晶闸管触发电路　　提供单结晶体管触发电路实验、单相交流调压触发电路，锯齿波同步移相触发电路实验，正弦波触发电路及TCA785集成触发电路。5、DK07直流斩波实验根据西安交通大学王兆安教授和黄俊教授主编的《电力电子技术》(第五版)中相关的直流斩波内容而设计的；提供组成直流斩波电路所需的元器件和采用专用的PWM控制集成电路SG3525。可完成教材中降压斩波电路（Buck Chopper）、升压斩波电路（Boost Chopper）、升降压斩波电路（Boost -Buck Chopper）、Cuk斩波电路、Sepic斩波电路、Zeta斩波电路六种典型实验。6、DK09新器件特性实验提供SCR、MOSFET、IGBT、GTO 、GTR新器件，与给定模块配套使用，可测定其特性曲线。7、DK13功率器件驱动与保护电路　　主要是为完成新器件特性实验提供电源、驱动电路及PWM波形发生器。　　（1）电源：为驱动电路提供电源，包括±5V、±15V和+20V直流电源。　　（2）驱动电路：包括 MOSFET和IGBT的驱动电路。其中IGBT的驱动电路采用专用芯片EXB841，其它的由运放、门电路及分立元件组成。　　（3）PWM波形发生器：以SG3525为核心的PWM波形发生器主要是为新器件驱动电路提供PWM驱动波形，可以通过频率调节旋钮进行频率调节；通过占空比电位器来调节PWM波的占空比。频率范围分为2挡，通过钮子开关切换，高频档是为MOSFET和IGBT驱动电路提供PWM波形，频率调节范围4KHz～10KHz；低频档是为GTR和GTO驱动电路提供PWM波形，频率调节范围400Hz～1KHz；占空比可从　0%调至100%。8、DK14单相交直交变频原理　　根据普通高等教育"九五"国家级重点教材王兆安，黄俊主编的《电力电子技术》（第四版）的内容进行开发。用于展示交直交变频原理，主要让学生了解SPWM正弦波脉宽调制信号的形成方法，了解IGBT管专用集成驱动芯片的特点及其使用，能完成如下实验项目：　　1）SPWM波形成的过程；　　2）交直交变频电路在不同负载（电阻，电感）时的工作情况和波形，并研究工作频率对电路工作波形的影响；　　3）IGBT管专用集成驱动芯片的工作特性。9、DK17双闭环H桥DC/DC变换直流脉宽调速系统通过对四个桥臂上IGBT管的触发控制，来实现对可逆直流他励电机进行调速的目的，主要由三大部分组成，即主回路部分、控制电路部分和调节部分。主回路由直流电源、四种IGBT管组成；控制回路部分由专用芯片产生PWM脉冲波，PWM波脉冲发生器产生的四路控制脉冲，分别驱动四个桥臂的IGBT管；调节部分由两个PI调节器组成，并通过速度环、电流环构成的反馈回路使电机的转速稳定运行在给定的转速下。本实验挂件可完成的实验项目有：（1）全桥DC/DC 变换电路实验（2）双闭环可逆直流脉宽调速实验。10、DK19半桥型开关稳压电源　　提供了半桥型开关稳压电源的主电路和控制电路，主电路的电力电子器件为电力MOSFET管；控制电路采用专用PWM控制集成电路SG3525，采用恒频脉宽调制控制方案。可完成"开关电路在开环与闭环下负载特性的测试"以及"电源电压波动对输出的影响"等实验内容。11、DX17实验元器件　　提供晶闸管（均设有RC吸收和保险丝保护）、压敏电阻（作为过压保护元件，内部已连成三角形接法）二极管及灯座、RC吸收电路。12、DK21斩控式交流调压电路根据西安交通大学王兆安教授和黄俊教授主编的《电力电子技术》（第五版）相关内容而设计，采用全控型器件 IGBT 管实现 “ 斩控式交流调压实验 ” 。13、DX03-1 三相可控整流电路（二）提供6只5A/1000V的晶闸管，每只晶闸管均设有RC吸收和保险丝保护装置，晶闸管可通过外加触发信号进行触发（留有触发脉冲输入接口），可更好的完成设计性实验。三相触发电路由专用晶闸管新型集成触发电路Tc787组成，体现了现代晶闸管触发技术的最新应用；同时提供六路触发脉冲功放电路等。14、DQ07-1直流发电机（DC220V，240W）15、DQ09直流并励电动机（DC220V，185W）16、DQ03-1 固定电机导轨、测速系统及数显转速表17、实验连接线：根据不同实验项目的特点，配备两种不同的实验联接线，强电部分采用高可靠护套结构手枪插连接线（不存在任何触电的可能），里面采用无氧铜抽丝而成头发丝般细的多股线，达到超软目的，外包丁晴聚氯乙烯绝缘层，具有柔软、耐压高、强度大、防硬化、韧性好等优点，插头采用实芯铜质件外套铍轻铜弹片，接触安全可靠；弱电部分采用弹性铍轻铜裸露结构联接线，两种导线都只能配合相应内孔的插座，这样大大提高了实验的安全及合理性。18、★配套电力电子多媒体课件适应所有的教材，内容丰富并可随意调取。合理地运用多媒体课件教学系统，可以很大程度上减轻老师讲课的工作量。(包含以下内容):第1章电力电子技术概述第2章电力电子器件概述第3章晶闸管的结构及导通关断原理第4章晶闸管的特性与主要参数第5章晶闸管的测试第6章晶闸管的导通与关断实验第7章触发电路的要求及简易触发电路第8章单结晶体管的结构、伏安特性与主要参数第9章单结晶体管触发电路第10章单相半波可控整流电路电阻性负载的结构与工作原理第11章单相半波可控整流电路电感性负载的工作原理第12章单相桥式全控整流电路电阻性负载工作原理及主要参数计算第13章单相桥式全控整流电路电感性负载工作原理及主要参数计算第14章单相桥式全控整流电路反电动势负载工作原理及主要参数计算第15章有源逆变的工作原理第16章逆变失败与逆变角的限制第17章单相桥式半控整流电路电阻性负载工作原理及主要参数计算第18章单相桥式半控整流电路电感性负载工作原理及主要参数计算第19章 SS6B电力机车牵引电动机主电路第20章双向晶闸管的结构与工作原理第21章双向晶闸管的主要参数第22章双向晶闸管的测试第23章双向晶闸管触发电路第24章单相交流调压电路第25章 GTO（可关断晶闸管）的结构与工作原理第26章 GTR（大功率晶闸管）的结构、特性与工作原理第27章 IGBT（绝缘栅极晶体管）的结构、特性与工作原理第28章 DC-DC电路（直流斩波电路）的基本工作原理及降压斩波电路第29章升压斩波电路与升降压斩波电路第30章直流斩波（开关电源）电路实验第31章感应加热的原理与发展历史及中频感应加热电源的用途第32章中频感应加热电源的组成第33章三相半波可控整流电路电阻性负载工作原理及参数计算第34章三相半波可控整流电路大电感负载工作原理及参数计算第35章三相桥式全控整流电路电阻性负载工作原理及参数计算第36章三相桥式全控整流电路大电感负载工作原理及参数计算第37章锯齿波同步触发电路的组成与工作原理第38章锯齿波同步触发电路调试第39章无源逆变电路的基本工作原理及换流方式第40章电压型和电流型逆变器电路第41章单相并联逆变电路调试第42章变频器的用途与基本结构第43章变频器主电路结构第44章单相桥式PWM逆变电路工作原理第45章三相桥式PWM变频电路的工作原理第46章 PWM变频电路的调制控制方式第47章单相正弦波脉宽调制SPWM逆变电路调试五、本装置能开设的实验项目（以上配置）（一）晶闸管触发电路实验项目1）单结晶体管触发电路2）正弦波同步移相触发电路实验3）锯齿波同步移相触发电路实验4）单相集成锯齿波触发电路实验（由 Tca785 组成）5）三相集成锯齿波触发电路实验（由 KC04/KC09 等组成）（二）晶闸管线路实验项目1）单相半波可控整流电路实验2）单相桥式半控整流电路实验3）单相桥式全控整流及有源逆变电路实验4）三相半波可控整流电路实验5）三相桥式半控整流电路实验6）三相半波有源逆变电路实验7）三相桥式全控整流及有源逆变电路实验8）单相交流调压电路实验9）三相交流调压电路实验（三）电力电子器件特性及驱动保护实验项目1）单向晶闸管（ SCR ）特性实验2）可关断晶闸管（GTO）特性实验3）功率场效应管（MOSFET）特性实验4）功率晶体管（GTR ）特性实验5）绝缘双极性晶体管（IGBT）特性实验6）可关断晶闸管（GTO）驱动与保护电路实验7）功率场效应管（MOSFET）驱动与保护电路实验8）功率晶体管（GTR）驱动与保护电路实验9）绝缘双极性晶体管（IGBT）驱动与保护电路实验（四）典型新器件线路实验1）单相正弦波脉宽调制（ SPWM ）逆变电路实验2）半桥型开关稳压电源的性能研究3）直流斩波电路的性能研究（降压斩波电路、升压斩波电路、升降压斩波的电路、 Cuｋ斩波电路、 Sepic 斩波电路、 Zeta 斩波电路）4）斩控式交流调压电路5）DC/DC变换电路（五）直流电机的双闭环调速系统1）直流电机的开环调速系统（三相全控桥SCR）2）直流电机的双闭环可逆脉宽调速系统（PWM/IGBT）

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