中南大学新能源与电能质量控制研究所简介

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中南大学新能源与储能工程培养方案

中南大学新能源与储能工程培养方案
一、专业介绍
中南大学新能源与储能工程专业是一个集电气工程、材料科学与工程、化学工程等多个学科于一体的综合性专业。

该专业主要研究新能源的开发利用、储能技术的研究与应用等方面，涉及到太阳能、风能、水能等多种能源形式。

学生将在课程学习中掌握新能源与储能领域的基础理论知识，同时也会接触到相关的实验技术和工程实践操作。

毕业后，学生可以在能源公司、科研院所、工程设计单位等领域从事相关工作。

二、培养目标
掌握新能源与储能领域的基础理论和实践技能；
熟悉国内外新能源与储能技术的发展趋势和市场需求；
具有较强的创新能力和团队合作精神；
具备一定的国际视野和跨文化交流能力。

三、课程设置
中南大学新能源与储能工程专业的课程设置涵盖了电气工程、材料科学与工程、化学工程等多个学科领域。

具体包括：
新能源原理与技术；
储能技术原理与应用；
电力系统分析与运行；
电机与驱动技术；
光电子技术与应用；
电池材料与制备技术；
能源转换与利用综合实验等。

四、实践教学环节
为了培养学生的实际操作能力和解决实际问题的能力，中南大学新能源与储能工程专业注重实践教学环节的设计。

主要包括以下几个方面：实验课程：学生将参加多个实验课程，如电池制备实验、太阳能光伏发电实验等，通过实际操作来加深对理论知识的理解和掌握。

毕业设计：学生需要完成一篇关于新能源与储能领域的毕业设计论文，这将是对学生整个学习过程的综合考核。

实习实训：学生将在暑假期间进行为期两个月的企业实习或科研院所实习，通过参与实际项目的研发工作来提高自己的实践能力和综合素质。

中南大学研究生电气工程专业的简介

中南大学研究生电气工程专业的简介中南大学研究生电气工程专业的简介电气工程是一门研究电能产生、传输、变换与控制的理论、方法、技术及其工程应用的学科。

电气工程学科以电工理论、电子技术、控制技术和信息技术为基础，研究电机电器及其控制、电气技术、电工理论及新技术、高电压与绝缘技术、电力系统及其自动化等领域内电磁类对象的特性与电气自动控制的共性问题。

电力电子、电子信息、计算机技术、网络技术、网络通讯及智能控制等技术迅速发展，推动电气工程学科的发展，使本学科所涉及的研究领域不断扩大，对社会进步具有广泛的影响和巨大作用。

本学科可培养电机与电器、电力系统及其自动化、高电压与绝缘技术、电力电子与电力传动、电工理论与新技术五个的硕士研究生。

四十多年来，本学科取得了巨大发展，形成了以电力系统控制技术、现代传动控制理论及技术、现代电力电子技术及其工程应用、智能控制装置为重点，以冶金与机加工、电力、运输行业应用为主要特色的稳定研究方向：现代传动控制技术、电力系统自动化、智能控制、铁道电力牵引自动化、电力电子技术、加工过程控制、智能自动化装置等。

电气工程学科在国内外都属于较为热门学科，特别是在我国经济高速发展对电力系统的要求日益提高的情况下，国家正加大投入建设特高压输电网络、开发新能源发电领域，并提出开展“建设坚强的智能电网”方向的研究。

我校早在上世纪50年代末便开始发展工业企业电气化，在近年又重新大力重视与发展本学科。

较扎实的`学科基础与师资力量，再结合铁道电气的特色，虽与世界一流大学之间还有一定差距，但在同行业中发展迅速，具有显著的行业特色。

目前，我校有一批教授长期从事电气工程方面的科学研究，承担了数十项有关电气工程方向的国家级和省部级以上重要科研项目，获国家科技进步奖1项，省部级科技进步奖 20项，发表学术论文800余篇，在电力牵引系统及其故障诊断、双级矩阵变换器直接转矩控制系统、神经元电力谐波动态检测与治理等研究方面取得了较好的学术成果。

实验室简介能源工程实验室

实验室简介能源工程实验室能源工程实验室是一个致力于能源技术研究和应用的科研机构。

我们的目标是开发和提供可持续、高效的能源解决方案，以推动社会的可持续发展。

一、实验室背景与目标能源是现代社会的重要支撑，但传统的能源消耗模式给环境和资源带来了严重的压力。

能源工程实验室秉承着可持续发展的理念，致力于寻找更加清洁、高效的能源技术，以减少能源消耗对环境的影响。

实验室的主要研究领域包括可再生能源、能源存储与转换、能源系统优化等。

我们的目标是通过技术创新和应用研究，发展具有高效、清洁、可再生特性的能源系统，为社会解决能源问题提供可行的方案。

二、研究领域能源工程实验室的研究领域涵盖多个方面，以下是我们研究的核心领域：1. 可再生能源利用：我们致力于开发和应用太阳能、风能、水能等可再生能源技术，以实现对传统能源的替代和优化。

我们研究太阳能光伏技术、太阳能热能利用技术、风能发电技术等，以提高可再生能源利用效率。

2. 能源存储与转换：能源的高效存储和转换是能源系统可持续发展的关键。

我们研究电池技术、氢能技术、储能技术等，以提高能源的存储和转换效率，实现能源的可持续利用。

3. 能源系统优化：能源系统的优化是实现能源高效利用的重要手段。

我们研究能源系统建模与优化方法，通过优化能源供应链、能源调度等方式，实现能源的高效分配和利用。

三、研究设施与合作能源工程实验室配备了先进的实验设备和技术设施，包括光伏发电实验台、风力发电实验台、储能设备等。

我们拥有一支专业的研究团队，包括博士、硕士和本科学生。

实验室与国内外多个研究机构、高校、企业建立了合作关系，共同开展研究合作，推动能源技术的创新与应用。

四、成果与影响能源工程实验室在能源技术研究和应用方面取得了一系列重要成果。

我们的研究成果得到了国内外同行的认可，并发表了多篇高水平的学术论文。

我们的研究成果已经应用于多个实际项目中，为能源领域的发展做出了积极贡献。

五、展望未来，能源工程实验室将继续致力于能源技术的研究和应用，推动能源领域的创新与发展。

一种级联H_桥多电平逆变器故障诊断方法

第27卷㊀第9期2023年9月㊀电㊀机㊀与㊀控㊀制㊀学㊀报Electri c ㊀Machines ㊀and ㊀Control㊀Vol.27No.9Sep.2023㊀㊀㊀㊀㊀㊀一种级联H 桥多电平逆变器故障诊断方法于晶荣,㊀张刚,㊀邱均成,㊀王益硕,㊀孙健文(中南大学自动化学院,湖南长沙410083)摘㊀要:为了诊断级联H 桥多电平逆变器的开关管开路故障,提出一种基于载波层叠调制(LSP-WM )技术的故障诊断方法,直接对H 桥输出电压㊁负载电流和驱动信号的输出特性曲线进行分析㊂当部分驱动信号断开后,相应的电流和电压出现部分缺失和波动,从而推出故障情况下三者之间的对应关系㊂依据调制波和负载电流的方向,将系统运行分为4种工作模式,并在特定模式下诊断故障㊂对故障情况下负载电流过零处的特性曲线进行分析,用以识别H 桥中对角开关故障㊂与现有方法相比,该方法扩展基于LSPWM 下的故障范围为双管故障,诊断逻辑易于理解且不需要添加额外的硬件电路㊂通过仿真证明了所提故障诊断方法的正确性和有效性㊂关键词:级联H 桥;多电平逆变器;故障诊断;开路故障;载波层叠调制DOI :10.15938/j.emc.2023.09.013中图分类号:TM464文献标志码:A文章编号:1007-449X(2023)09-0119-07㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀收稿日期:2021-12-07基金项目:湖南省自然科学基金(2022JJ30742);长沙市自然科学基金(kq2202103)作者简介:于晶荣(1981 ),女,博士,副教授,研究方向为电能质量分析与控制技术;张㊀刚(1995 ),男,硕士研究生,研究方向为多电平逆变器故障诊断和容错策略等;邱均成(1997 ),男,硕士研究生,研究方向为电能质量治理和逆变器故障穿越等;王益硕(1998 ),女,硕士研究生,研究方向为新能源电能质量控制策略;孙健文(1997 ),男,硕士研究生,研究方向为电网阻抗的系统辨识㊂通信作者:张㊀刚Fault diagnosis method for cascaded H-bridge multilevel inverterYU Jingrong,㊀ZHANG Gang,㊀QIU Juncheng,㊀WANG Yishuo,㊀SUN Jianwen(College of Automation,Central South University,Changsha 410083,China)Abstract :A fault diagnosis method based on level-shifted pulse width modulation (LSPWM)technique was proposed to diagnose the switch open circuit fault of cascaded H-bridge multilevel inverter.The out-put characteristic curves of H-bridge output voltage,load current and driving signal were analyzed direct-ly.When part of the driving signal is disconnected,the corresponding current and voltage have partial loss and fluctuation so as to deduce the corresponding relationship among the three in the case of failure.According to the direction of modulation wave and load current,the system was divided into four working modes,and faults were diagnosed in the specific mode.The characteristic curve of load current crossing zero was analyzed in order to identify the fault of diagonal switch in pared with the existing methods,the fault range of the proposed method is extended to double tube fault based on LSPWM,and by the diagnostic logic it is easy to understand without additional hardware circuits.Simulation resultsshow correctness and effectiveness the proposed fault diagnosis method.Keywords :cascaded H-bridge;multilevel inverter;fault diagnosis;open-circuit fault;level-shifted pulse width modulation0㊀引㊀言级联H桥多电平逆变器(cascaded H-bridge multilevel inverter,CHBMLI)因其具有易于模块化㊁高压大容量和谐波失真低等优点,已广泛应用于电气化铁路与城市轨道交通的牵引系统㊁电动汽车㊁光伏并网发电系统㊁高压直流输电㊁交流电机驱动和无功补偿等场合[1-4]㊂由于CHBMLI采用了大量的半导体开关来获得高质量的输出功率,因此它面临的主要困境是开关失效的概率升高[5]㊂根据相关统计和调查,开关故障大约占整个逆变器系统故障的近三分之一[6]㊂开关管的故障通常可以分为开路故障(open-circuit fault,OCF)和短路故障(short-circuit fault,SCF)㊂SCF造成的影响非常迅速,通常由硬件方案解决[7]㊂在OCF情况下,由于固有的开关冗余,CHBMLI可以继续运行,但其输出质量降低㊂然而,这可能使其他健康开关的电压应力增加,并可能导致整个系统损坏㊂所以,OCF诊断速度与准确性对于系统持续可靠运行十分关键[8-9],也直接关系到容错控制策略的选择㊂近些年,OCF故障诊断方法被广泛研究[10-18]㊂现有多电平逆变器的OCF故障诊断方法包括基于模型㊁基于智能算法和基于信号三类方法㊂文献[10]中每个CHB支路都用一个电流传感器和一个电压传感器监测支路的电流和输出电压,将测量的电压与预期的电压进行比较,并根据偏差的大小和电流流向确定开路故障的位置㊂文献[11]基于计算的平均桥臂极电压与误差自适应阈值,将平均桥臂极电压偏差作为故障检测与识别的诊断变量,实现电压源逆变器单㊁多管开路故障诊断㊂文献[12]采用一个电压传感器测量CHB的网侧电压,通过对CHB网侧电压估计值与实测值的比较来定位故障㊂基于此类方法的开关故障诊断,由于开关器件多且非线性的影响导致建模较为困难㊂为了避免建模带来的困难,相关学者采用基于智能算法的故障诊断方法㊂文献[13]通过特征分析选取正常模式和8种故障模式下的7个电压谐波参数作为故障特征向量,构造一个三层神经网络,其中7个特征向量为神经网络的输入层,从而可以在一个调制周期内准确地识别故障位置㊂文献[14]利用d-q变换将三相电压信号转换为两相来减少故障信息的维数,建立一个4层的神经网络进行故障诊断㊂文献[15]提出一种基于小波包变换和支持向量机的故障诊断方法,提取小波包能量作为故障特征向量,并把该故障特征向量作为支持向量机的输入量㊂该类方法虽然能够避免诊断精度对系统模型的依赖性,但是计算量大且不能用于实时的在线诊断㊂为了实现实时的在线诊断,相关学者采用基于信号的故障诊断方法㊂文献[16]介绍了一种CHB 三电平逆变器故障诊断方法,该方法利用输出电压和负载电流对应的波形特征进行故障诊断,解决了H桥中对角开关因故障特征相似难以识别的问题㊂文献[17]中的故障诊断不仅考虑单管故障,也考虑了单个二极管故障以及开关管和对应二极管同时故障的情况㊂文献[18]中将电平数增加至五电平,提出了一种精确识别8个开关管的单管故障诊断方法㊂这类方法与前两类方法相比,实现简单且容易理解,并且不需要额外的硬件电路,具有较高的实用性㊂由此可见,对于CHBMI的故障诊断,基于信号的方法有更大的发展潜力㊂然而当双管同时发生故障,对系统的影响更为严重,但是以上方案均考虑单管OCF,对于双管OCF的诊断仍有很大的局限㊂目前对双管故障的研究主要集中于三相桥式逆变器,虽然文献[18]中的方法可以应用于三相级联逆变器中双管故障诊断,但2个开关管需要在不同相中分布,而在同一相中每个H桥均有一个开关管发生故障的双管故障情况下,该方法便得不到较好的诊断效果㊂为了克服以上方案的不足,本文通过分析双管故障下输出电压电流以及驱动信号的特征,提出一种可以精确识别同相不同H桥双管故障的诊断方法㊂1㊀CHB五电平逆变器的工作原理图1为单相CHB五电平逆变器的整体拓扑结构,其采用电压源型逆变单元(H桥)串联组成以实现高压大功率输出,谐波分量少㊁波形畸变小㊂它包括:2个H桥(H桥1和H桥2)㊁8个带有反并联二极管(D1~D8)的IGBT开关(S1~S8)㊁滤波电容C㊁直流电源U dc㊁LC滤波器和感性负载㊂G1~G8是相应的驱动信号㊂交流输出端顺序连接,即各单元输出电压叠加,进而形成一个总的多电平输出电压㊂实际系统中级联模块的数量N是由设备的工作电021电㊀机㊀与㊀控㊀制㊀学㊀报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第27卷㊀压㊁直流侧电压和制造成本等决定㊂图1㊀电路拓扑结构Fig.1㊀Circuit topology2个H 桥的输出电压分别为v o1和v o2,输出电压为v o ,从图中可以得出输出电压为v o =v o1+v o2㊂(1)控制方法采用电压电流双闭环控制,2个H 桥输出电压和负载电流作为采样变量㊂CHBMLI 常用的调制方法包括载波层叠调制(level-shifted pulse width modulation,LSPWM)和载波移相调制(phase-shifted pulse width modulation,PSPWM),与PSPWM 相比,LSPWM 在高电平与低电平场合都适用,而且具有开关损耗易优化和谐波特性好等优势㊂LSP-WM 包括同向层叠(phase disposition,PD)㊁正负反向层叠(phase opposition disposition,POD)和交替反向层叠(alternate phase opposition disposition,APOD)㊂相比于其他两种方法,PD 的谐波性能最好,因此采用PD-LSPWM 作为调制技术,PD-LSPWM 信号的产生如图2所示,其中v m (t )为正弦调制波信号,c 1(t )~c 4(t )为4个幅值不同的高频三角载波信号㊂基于PD-LSPWM 的输出电压v o 和各个开关S x (x =1~8)之间的关系如表1所示,1和0分别表示开通和关断状态(对驱动信号也适用)㊂图2㊀PD-LSPWM 信号Fig.2㊀Signal of PD-LSPWM表1㊀v o 和S x 的关系Table 1㊀Relationship between v o and S xv oS 1S 2S 3S 4S 5S 6S 7S 82U dc 10011001U dc 10010101001010101-U dc01100101-2U dc11112㊀CHB 五电平逆变器的故障特征分析㊀㊀为了便于分析故障信号的特点,选取CHB 五电平逆变器作为分析和仿真的对象,主要考虑位于同相不同H 桥中双开关同时发生故障的情况㊂单相五电平逆变器共有8个开关,因此上述故障情况总共有16种,如表2所示㊂表2㊀故障情况Table 2㊀Fault condition现定义如下变量:S x oc 表示开关S x (x =1~8)发生故障,故障下2个H 桥输出电压和负载电流分别表示为v o1oc ㊁v o2oc 和i loc ㊂根据调制波和负载电流的方向,带有感性负载的CHBMLI 在正常情况下可以分为4种工作模式,如表3所示,对于其他负载,上述工作模式不再适用㊂特定的开关故障只在一定的工作模式下表现出故障特征,而且H 桥中对角开关在相同的工作模式下表现出故障特征,即S 1㊁S 4㊁S 5㊁S 8和S 2㊁S 3㊁S 6㊁S 7分别在模式1和模式2中表现出故障特征,从而减少检测计算量㊂由于故障情况较多,以S 2oc 和S 8oc 的分析为例㊂在S 2oc 和S 8oc 下,每个H 桥及负载电流输出波形如图3所示㊂对于H 桥1:当G 4=1,G 1=G 2=G 3=0121第9期于晶荣等:一种级联H 桥多电平逆变器故障诊断方法时,0<v o1oc <U dc ,i loc ʈ0;当G 3=1,G 1=G 2=G 4=0时,v o1oc ʈ0,i loc <0,H 桥1中电流流通方向为D 1到S 3㊂对于H 桥2:当G 5=1,G 6=G 7=G 8=0时,v o2oc ʈ0,i loc >0,H 桥2中电流流通方向为D 7到S 5;当G 6=1,G 5=G 7=G 8=0时,v o2oc ʈ-U dc ,i loc >0,H 桥2中电流流通方向为D 6到D 7㊂表3㊀工作模式Table 3㊀Working mode工作模式v m i l 模式1++模式2--模式3+-模式4-+图3㊀S 2oc 和S 8oc 下的输出波形Fig.3㊀Output waveform under S 2oc 和S 8oc其他开关的故障情况分析类似,故障特征表如表4所示,其中i 1loc 和i 2loc 分别表示在诊断H 桥1和H 桥2中的故障开关时所采集的不同时刻的负载电流㊂表4㊀故障特征表Table 4㊀List of fault characteristic故障v o1oc i 1loc v o2oc i 2locG 1G 2G 3G 4G 5G 6G 7G 8S 1oc 和S 5oc 010101/00101/001S 1oc 和S 6oc 011/01/001/0010001S 1oc 和S 7oc10111/00111S 1oc 和S 8oc 1/01/01/01/00011/01/000S 2oc 和S 5oc 1/0101001/01/001/001S 2oc 和S 6oc 1/0101001/01/00001S 2oc 和S 7oc 1/01/001001/01/0011S 2oc 和S 8oc 1/01/01/01001/01/01/01/000S 3oc 和S 5oc 1/01010101/001/001S 3oc 和S 6oc 1/01010101/00001S 3oc 和S 7oc 1/01010101/0011S 3oc 和S 8oc 011/010101/01/01/000S 4oc 和S 5oc 1/01011/01/00001/001S 4oc 和S 6oc 1/011/01/01/01/0000001S 4oc 和S 7oc 1/01011/01/00011S 4oc 和S 8oc 1/01/01/01/0101/01/003㊀基于信号特征的故障诊断方法根据以上分析及故障表提出如图4所示的故障诊断方法,该故障诊断方法以H 桥电压㊁负载电流以及相应驱动信号为诊断变量,主要通过对双管故障下H 桥中对角开关进行诊断达到不同H 桥下任意双管故障的诊断㊂图5中变量定义如下:v e1和v e2分别代表2个H 桥实际电压和参考电压之间的差值,正常情况下通常在一个范围内波动,v e1在δvo1l 至δvo1h 范围内变化,v e2在δvo2l 至δvo2h 范围内变化;为了提高可靠性,引入w 1和w 2两个变量,分别表示2个H 桥对应的误差变化百分比,取为2.5%和3%;T s 为图3(b)中过渡时段的起始时间,与开关频率和滤波器参数等有关;f 1㊁f 2和f 3为相应电压电流的参考阈值㊂图4㊀诊断过程Fig.4㊀Diagnostic process221电㊀机㊀与㊀控㊀制㊀学㊀报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第27卷㊀图5㊀相关变量的定义Fig.5㊀Definition of related variables诊断方法具体过程:假定同相不同H桥下的2个开关同时发生故障,分别检测2个H桥电压,通过实际电压与正常参考电压的比较判定2个H桥是否同时发生故障,当发生故障后在相应的工作模式下采集所需故障信号,进而通过诊断逻辑确定H 桥中故障开关的具体位置㊂变量A㊁B和F分别用来诊断开关S1与S4㊁S2与S3以及S6与S7下的故障㊂对于S5和S8的识别还需进行信号采集时刻的判断,因此在图5中单独标出㊂除了采集驱动信号,对于开关S1和S4只需要采集H桥1的输出电压,而其余对角开关的判定均需采集相应H桥电压和负载电流㊂4㊀仿真验证4.1㊀仿真分析基于MATLAB/Simulink仿真平台对故障诊断方法进行验证,仿真参数如表5所示㊂给定故障规定如下:对于2个故障开关均在正半周的开关以及正负半周各有一个开关发生故障在正半周期给定故障,对于2个故障开关均在负半周的开关发生故障,在负半周期给定故障㊂以S1oc和S6oc为例进行验证,仿真结果如图6所示㊂表5㊀仿真参数Table5㊀Simulation parameters㊀㊀㊀参数数值直流电压U dc/V40基频f o(=1/T o)/Hz50载波频率f c/kHz3滤波器电感L f9.5mH,0.35Ω滤波器电容C f10mF,0.03Ω直流侧电容C/mF20调制指数M0.9负载阻抗Z L/Ω8电压环比例调节增益K vp0.1电压环积分调节增益K vi 4.5电流环比例调节增益K ip0.01电流环积分调节增益K ii0.01图6㊀S1oc和S6oc下的仿真结果Fig.6㊀Simulation result under S1oc and S6oc在t1时刻对开关S1和S6给定故障,在t2时刻检测到开关S1故障,在t3时刻检测到开关S6故障,在t3时刻S1和S6双管故障均得到有效诊断㊂全部开关故障的诊断时间如表6所示,由表6可以看出,当2个故障开关都在同一个半周内,诊断时间均在321第9期于晶荣等:一种级联H桥多电平逆变器故障诊断方法0.12ms以内,而对于在正负半周内都有分布的故障开关,诊断时间相对要长,主要是因为发生故障后2个开关的故障特征并不会在同一个半周内表现出来㊂整体而言,仿真达到预期效果㊂表6㊀全部故障的诊断时间Table6㊀Diagnosis time of all faults4.2㊀对比分析对于基于LSPWM技术的CHBMI,与文献[16-18]相比,所提方法考虑了2个位于同相不同H桥的开关管同时发生故障的情况,当发生故障的2个开关管位于同一个半周时的诊断时间和文献[18]基本一致,对于双管故障能够进行准确诊断㊂主要不足是对于2个不在同一个半周内的开关管(即S1和S6㊁S1和S7㊁S2和S5㊁S2和S8㊁S3和S5㊁S3和S8㊁S4和S6㊁S4和S7)发生故障后诊断时间相对较长,而且开关管对应的所有二极管均正常工作㊂与现有方法[19]相比,减少了计算量且可以实现在线诊断㊂5㊀结㊀论针对CHBMI中同相不同H桥双管同时发生故障的问题,本文分析了双管故障下各故障信号的特征,提出了一种双管故障诊断方法㊂该方法能够利用以H桥电压㊁负载电流和驱动信号为采样变量的信号处理方法实现有效诊断,与现有方法相比,该方法扩展了双管故障下的拓扑为级联逆变器,提高了级联逆变器双管故障下的电平数目㊂此外,提高双管故障检测时间㊁拓展到更高电平等级和应用到其他调制技术将是未来的研究重点㊂参考文献:[1]㊀张琦,李江江,孙向东,等.单相级联七电平逆变器拓扑结构及其控制方法[J].电工技术学报,2019,34(18):3843.ZHANG Qi,LI Jiangjiang,SUN Xiangdong,et al.Topology structure and control method of single-phase cascaded seven-level inverter[J].Transactions of China Electrotechnical Society, 2019,34(18):3843.[2]㊀MHIESAN H,WEI Y Q,SIWAKOTI Y P,et al.A fault-toleranthybrid cascaded H-bridge multilevel inverter[J].IEEE Transac-tions on Power Electronics,2020,35(12):12702. 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[16]㊀KUMAR M.Open circuit fault detection and switch identificationfor LS-PWM H-bridge inverter[J].IEEE Transactions on Cir-cuits and Systems II:Express Briefs,2021,68(4):1363.[17]㊀KUMAR M.Time-domain characterization and detection of open-circuit faults for the H-bridge power cell[J].IEEE Transactionson Power Electronics,2022,37(2):2152.[18]㊀ZHANG Gang,YU Jingrong.Open-circuit fault diagnosis for cas-caded H-bridge multilevel inverter based on LS-PWM technique[J].CPSS Transactions on Power Electronics and Applications,2021,6(3):201.[19]㊀杨俊杰.基于多特征融合CNN的级联H桥七电平逆变器故障诊断[D].成都:西华大学,2021.(编辑:刘琳琳)521第9期于晶荣等:一种级联H桥多电平逆变器故障诊断方法。

中南大学新能源与电能质量控制研究所简介(精)

中南大学新能源与电能质量控制研究所简介一、实验室简介中南大学新能源与电能质量控制研究所始建于1997年。

由危韧勇教授与黄挚雄教授将电机拖动分布式控制系统，数字信号处理，电力谐波综合治理合并形成电能质量控制实验室，又于2000年与光伏发电，燃料电池等新能源技术相结合发展成今天的新能源与电能质量控制实验室。

本实验室从2007年开始派出数名研究人员远赴瑞士，日本，美国等进行研究考察。

实验室目前研究方向为光伏电源系统，微电网系统设计，电能质量监测与控制。

实验室打算以后进行便携式谐波检测仪，场站等的研究设计，实现便捷化和智能化。

实验室成员多次在国内为著名刊物公开发表论文，参与省、国家自然科学基金等各类科研项目，多项获得省科技进步奖和鉴定。

二、实验室教学科研实验平台1. 电力系统综合自动化实验平台THPZZD-1型电力系统综合自动化技能实训考核平台是一套集多种功能于一体的综合型技能实训考核装置，展示了现代电能发出和输送全过程的工作原理。

本装置由THLZD-2电力系统综合自动化实训台（简称“实训台”）、THLZD-2电力系统综合自动化控制柜（简称“控制柜”）、无穷大系统和发电机组和三相可调负载箱等组成。

2. 电力系统综合监控实验平台THLDK-2 型电力系统监控实验平台是一个高度自动化的、开放式多机电力网络综合实验系统，它是建立在THLZD-1型电力系统综合自动化实验平台的基础之上，将多个实验平台联接成一个复杂多变的电力网络系统，并配置微机监控系统实现电力系统“四遥”功能，还结合教学，提供电力系统潮流系统分析。

本实验平台能反映现代电能的发、输、变、配、用的全过程，充分体现现代电力系统高度自动化、信息化、数字化的特点，实现电力系统的监测、控制、监视、保护、调度的自动化。

此外，本实验平台针对新课程体系，适合创建开放式现代实验室和培训中心，有利于提高学生和学员的实践能力和创新思维，为电力行业培养出更多高素质的复合型人才。

电气控制实验室介绍

电气控制实验室介绍1.引言1.1 概述概述电气控制实验室是电力系统以及自动化控制领域中非常重要的一个实验室，也是电气工程专业学生进行实践和探索的重要场所。

该实验室拥有先进的设备和完善的实验项目，旨在培养学生的实验操作能力和理论知识运用能力，提供给他们一个实践应用所学知识的平台。

本篇文章将对电气控制实验室进行全面介绍，包括实验室设备和实验项目的详细说明。

此外，我们还将探讨电气控制实验室在电力系统和自动化控制领域中的重要性以及其未来的发展。

通过对实验室的介绍和探讨，希望能够加深人们对电气控制实验室的认识，进一步推动学生的学习和专业发展。

在接下来的章节中，我们将逐一介绍电气控制实验室的设备和实验项目。

通过对实验室设备的介绍，读者将对实验室所具有的专业性和先进性有更清晰的认识。

而对实验项目的介绍，将使读者充分了解到实验室所提供的实际操作和实践应用的机会。

电气控制实验室的设备和实验项目的多样性将确保学生们能够进行全面、深入和系统的学习，为他们今后在电力系统和自动化控制领域的工作和研究打下坚实的基础。

最后，我们将讨论电气控制实验室在电力系统和自动化控制领域中的重要性以及其未来的发展。

电气控制实验室作为培养电气工程专业学生实践能力和创新意识的重要场所，对于推动电力系统和自动化控制领域的发展具有不可忽视的作用。

未来，随着科技的进步和社会的发展，电气控制实验室将更加注重创新和实践应用，为培养优秀的电气工程人才做出更大的贡献。

在下一节中，我们将详细介绍电气控制实验室所拥有的先进设备，以及这些设备在实验教学中的应用。

请继续阅读下一节的内容，以了解更多关于电气控制实验室的信息。

文章结构部分主要是对整篇文章的组织框架进行介绍，包括各个章节的主要内容和顺序安排等。

以下是文章结构部分的内容：1.2 文章结构本文将按照以下结构进行介绍电气控制实验室的相关内容：第一部分：引言引言部分将通过概述实验室的背景和目的，引出本文的主题。

2020年中南大学研究生院校——机电工程学院介绍

2020年中南大学研究生院校——机电工程学院介绍2013年研究生考试已经告一段落，出国留学考研网专家为14年考生提供湖南师范大学介绍相关院校信息及专业简介，帮助考生在复习之初建立明确的目标院校，有针对性的进行后期复习。

中南大学机电工程学院成立于2002年5月,其前身为中南工业大学机电工程学院和长沙铁道学院机电工程学院，全面负责承担学校机械学科及专业的建设和人才培养工作。

学院以“凝心聚力，科学创新，自强不息，铸造辉煌”为指导，经过多年的艰苦奋斗，在教学、科研等方面已形成了相当的规模，跻身于国内一流、省内领先的行列。

学院现有教职工210余人，其中教授45人，副教授及其相应职称人员66人。

有中国工程院院士、教育部科技委主任1人，国务院学科评审组成员1人，国家“973”项目首席科学家2人,国家人事部“新世纪百千万人才工程”支持计划2人,“长江学者计划”特聘教授2人，国家杰出青年基金获得者2人，教育部创新团队1个，博士生导师31人。

学院现设有冶金机械研究所、机械制造系、机电工程系、工程装备与控制系、车辆工程系、机械设计系、工业制造技术训练中心。

有在校学生3100余人，其中研究生1000余人，本科生2100余人。

另有博士后在站人员10多人。

学院拥有教育部“现代复杂装备设计与极端制造重点实验室”、教育部“铝合金强流变制备技术与装备工程研究中心”、“深海矿产资源开发利用技术国家重点实验室”(与长沙矿冶研究院联合建设)、“国家高性能铝材与大型构件制造创新中心”、“国家高技术研究发展计划成果产业化基地”、“长沙市齿轮工程技术研究中心”、“CSU——ASM微电子封装技术实验室”、中南大学“微纳制造技术与装备研究中心”、中南大学“先进制造研究中心”、中南大学“深海资源开发技术研究中心”、“中南大学矿冶装备研究中心”等科学研究基地及1个湖南省高校基础课示范实验室和1个首批湖南省研究生培养创新基地。

学院拥有功能齐全的教学科研设备，教学科研成果显着。

中南大学考研信息：能源科学与工程学院

中南大学考研信息：能源科学与工程学院[摘要]中南大学是教育部直属全国重点大学、国家“211工程”首批重点建设高校、国家“985工程”部省重点共建高水平大学和国家“2011计划”首批牵头高校。

下面是凯程考研对中南大学能源科学与工程学院的介绍。

中南大学能源科学与工程学院致力于培养德、智、体、美全面发展，基础扎实、知识面宽、能力强、素质高，能适应社会需要，具有一定的创新能力和科学研究能力、较强的工程实践能力和良好的发展潜力的高级专门人才。

学院致力于在热能与动力工程、暖通空调与制冷、工业与建筑节能技术、可再生能源与新能源利用、能源检测与评估、能源政策与规划等领域开展教学科研工作，现有热能与动力工程、建筑环境与设备工程、新能源科学与工程三个本科专业;有动力工程及工程热物理一级学科和供热供燃气通风与空调工程二级学科博士学位授予权;有动力工程及工程热物理一级学科、供热供燃气通风与空调工程二级学科硕士学位授予权和动力工程领域工程硕士授予权;有动力工程与工程热物理一级学科博士后流动站以及供热供燃气通风与空调工程二级学科博士后流动站;有流程工业节能湖南省重点实验室与智能化综合能效管理技术国家地方联合工程中心2个科研平台。

学院拥有一批造诣较深、成绩卓著的学科带头人。

现有3个博士后科研流动站，动量工程及工程热物理为一级学科博士点，3个二级学科博士点，1个一级学科硕士点，8个二级学科硕士点和1个动力工程领域工程硕士点。

“供热、供燃气、通风与空调工程”是国家重点学科，“热工设备仿真与优化研究”是国家重点学科的一个研究方向，“热能工程”是湖南省重点学科。

本学科点现有一批学术造诣深厚、成绩卓著的学科带头人。

学术队伍中，包括中国工程院院士1人，教授18人(其中博士生导师10人)，副教授20多人。

本学科点科研实力雄厚，承担国家“973”计划、国家“863”计划、国家科技支撑、国家自然科学基金、铁道部重点、霍英东基金、教育部新世纪人才基金、湖南省各类项目等纵向项目近100项，承担企业委托项目300多项;获得省部级以上科技奖20多项，拥有发明专利50余项;条件建设卓有成效，建有“湖南节能评价技术研究中心”、“湖南燃气具工程技术研究中心”、“新型热泵技术工程研究中心”、“难冶有色金属资源高效利用国家工程实验室(校内联合共建)”，拥有一批先进的仪器设备和大型软件;对外学术交流活动频繁，与美国、加拿大、瑞典、挪威、丹麦、澳大利亚、香港等多个国家和地区的著名大学和研究机构建立了合作关系。

中南大学新能源材料与器件

中南大学新能源材料与器件
中南大学新能源材料与器件专业是中南大学材料科学与工程学院下属的一个本科专业。

该专业致力于培养掌握新能源材料与器件方面的基础理论和实践技能的人才，为新能源产业发展提供有力的支撑。

该专业主要涵盖了新能源材料和器件方面的基础知识和技能。

学生们在学习过程中将系统地学习新能源材料的基本概念、性能评价和制备方法等内容，并且研究新能源器件的设计、制备和应用等方面。

同时，学生们将学习相关的数学、物理、化学和材料学基础知识，以及工程实践和创新能力。

在课程设计上，注重理论与实践相结合，培养学生的动手能力和解决实际问题的思维能力。

毕业后，学生们可以从事新能源材料与器件的研究、开发和应用等方面的工作。

例如，可以投身于太阳能电池、燃料电池、锂离子电池等新能源领域的研究与开发工作，为提高新能源的利用效率和降低成本做出贡献；也可以从事新能源材料和器件在工业、交通、医疗等领域的应用和推广工作，推动新能源技术的普及和应用。

该专业的学生优势主要体现在以下几个方面。

首先，中南大学的材料科学与工程学院在材料学领域拥有强大的研究与实践基础，为学生提供了良好的学习和研究环境。

其次，中南大学在新能源领域有着丰富的科研资源和实验设备，为学生进行实验和科研提供了良好的支持。

另外，学校还积极与企业和科研机构合作，为学生提供实习和就业机会。

总的来说，中南大学新能源材料与器件专业以培养应用型新能源材料与器件人才为目标，课程设置合理，实践环节充分，师资力量雄厚，为中国新能源产业的发展做出了积极的贡献。

该专业的毕业生具备广阔的就业前景，能够为新能源产业发展带来新的动力。

中高温熔点金属材料固_液相变点导热系数测量

中高温熔点金属材料固–液相变点导热系数测量李长庚1，周孑民2（1.中南大学物理学院，湖南长沙 410083； 2.中南大学能源与动力工程学院，湖南长沙 410083）摘要:设计了一种中、高温熔点金属材料固-液相变点温度附近热物性动态测算方法，并与计算机实时数据采集和测控技术结合起来，研制了相应的动态测试仪。

通过实验测定相界面的移动速率与相变导热反问题的数值计算相结合的办法来确定被测材料的热物性。

分别对相变室、炉体、相界面探测器、温度在线检测与控制系统、测试过程进行了设计，对测试系统的测量误差进行了定量分析，发现采用此方法测试的系统误差不超过3%。

用已知热物性的锌、铝金属对此方法进行了检定，得到了较为满意的测试结果。

关键词:金属材料；相变；导热系数中图分类号:TM206 文献标识码:A 文章编号:1001-2028（2003）10-0042-04Medium/High Melting Metals: Measurement of Coefficient ofThermal Conductivity at the Point of Solid-liquid TransitionLI Chang-geng1, ZHOU Jie-min2(1.School of Physical Science and Technology, CSU, Changsha, 410083, China; 2. School of Energy and Power, CSU,Changsha, 410083, China)Abstract: A new method was designed for determining the dynamic thermo-physical properties of medium/high melting metals in phase transition. The measurement instrument was developed based on computer-aided real-time data acquisition and measurement-control technology. The thermo-physical properties can be determined through the measurement of the phase-interface-moving rate and the calculat ion of face-change thermal conductivity inverse problem data. The quantity analysis shows that the maximum systematic error of the instrument is less than 3%. The measured results by the method of Zn and Al, of which thermo-physical properties are know, is satisfied.Key words: metallic materials; phase transition; thermal conductivity材料的热物性能是指材料在热学过程中所表现出来的反映各种热力学特性的参数的总称，它系统地反映了材料的载热能力和热输运能力。

实验室简介能源科学实验室的新能源技术研究

实验室简介能源科学实验室的新能源技术研究实验室简介：能源科学实验室的新能源技术研究能源问题是当今社会面临的一个重要挑战。

为了推动能源领域的科学研究和技术创新，能源科学实验室成立了新能源技术研究小组。

本实验室专注于开发和应用新能源技术，以解决全球范围内的能源问题。

在本文中，我们将介绍能源科学实验室的组织结构、研究方向以及相关成果。

一、实验室组织结构能源科学实验室是一个跨学科研究团队，由一批具有丰富经验和专业知识的科学家、工程师和技术人员组成。

团队成员分别来自能源工程、材料科学、化学、物理学等不同领域，构建了一个协作性强、资源共享的环境。

实验室设有研究组、实验设施管理组和数据分析组等多个子组，以确保项目的顺利进行。

二、研究方向能源科学实验室的研究方向包括但不限于以下几个方面：1. 太阳能技术研究太阳能是一种无限可再生的能源来源。

实验室的研究人员致力于开发高效的太阳能利用技术，包括太阳能电池、光热转换器件等。

通过提高太阳能转化效率和降低成本，我们旨在推动太阳能在能源领域的广泛应用。

2. 储能技术研究能源储存是解决可再生能源波动性和间歇性的关键。

实验室的研究人员致力于开发高效、安全的储能技术，如锂离子电池、超级电容器和堆积储能系统等。

我们希望通过储能技术的改进，增加可再生能源的可靠性和可持续性。

3. 新型材料研究材料科学是新能源技术发展的基石。

实验室的研究人员利用先进的材料合成技术，研究新型吸附材料、催化剂和纳米材料等，以提高能源转换和储存设备的性能。

我们致力于寻找更高效、更稳定的材料，为新能源技术的应用奠定基础。

4. 可再生燃料研究可再生燃料是替代化石燃料的重要选择。

实验室的研究人员致力于利用生物质、废物和太阳能等资源开发可再生燃料，如生物柴油、生物气体和氢能燃料等。

我们的目标是降低碳排放、减少环境污染并提高能源利用效率。

三、研究成果能源科学实验室的研究成果得到了广泛的认可和应用。

我们已经取得了一系列重要突破，如开发出高效太阳能电池、高容量储能设备和高性能催化剂等。

中南大学能源管理中心概况

能源管理中心概况2015-03-30一、中心简况能源管理中心现有员工88人，其中事业编制员工62人，人事代理制员工4人，其他非事业编制职工 22人。

中心下设两办两站，负责管理维护校内8座中心配电间、17个高压环网柜、31个高低压变电间、115台变压器、220余个低压配电间和3座供水水库、11座加压泵站、86台水泵，以及5间售电（水）服务窗口。

能源管理中心坚持以“安全运行零事故，优质服务零投诉”为目标，改革管理模式，改善基础设施，改进服务水平，推动学校水电和节能事业的建设和发展，实现校园水电安全、稳定供应，为教学、科研和生活提供可靠保障。

中南大学是教育部节能监管平台建设一期试点示范单位，国家公共机构能源管理体系建设第一批试点单位，“湖南省节水型企业（单位）”，长沙市“节能示范单位”和“节水先进单位”。

二、中心主要职能能源管理中心为后勤保障型管理及服务单位，以保障能力、服务质量为主要考核指标做好保障性管理和服务；负责全校水电供应、调度，水电费核收管理工作；负责供电供水设备、设施、管网的规划、建设、管理、维护和保养；负责全校供水、供电容量等指标的申报办理和校内指标的分配、考核；负责组织各校区户外的供水供电系统故障的排除及紧急抢修；负责全校水电维修工程的验收、审核；负责全校水电行业员工的技术培训和考核；负责校内用水用电的稽查和安全管理，确保学校水电正常运行；负责学校对天然气公司的联络协调事宜，配合做好校内燃气管道施工的相关工作和工程竣工后的管线资料接管，负责学校各单位燃气使用数据统计报送；负责学校节能管理及节约型校园建设；完成后勤保障部领导交办的其它工作。

三、领导分工四、服务承诺1.保证学校范围内供水、供电设施设备和计量系统的安全正常运行。

2.在服务窗口公布各项规章制度、办事流程，做到规范、公开服务，严格按章办事。

3.工作服务环境清洁整齐，工作人员着装规范、挂牌上岗、礼貌待人、文明用语，热情、耐心、细致、周到为用户服务。

先进储能材料国家工程中心介绍

先进储能材料国家工程研究中心
1.2 组建单位
合建单位中南大学
首批进入国家“211”工程和”985”重点建设的高校在新能源材料研究与应用方面具有强大的学术团队和一流的实验条件在有色冶金、粉末冶金等研究领域拥有国家重点学科、国家工程研究中心和国家重点实验室及一大批一流的研发成果在储能材料研究方面处于全国领先地位多次获得国家和省部级科技成果一、二、三等奖
检测、评价、信息、培训等平台性服务获得超额利润。
政策经营、品牌经营获得强有力的政府支持和资金支持。
资产经营、资本经营、人才经营获得可持续发展。
①
②
③
④
⑤
⑥
实现企业经济价值最大化
先进储能材料国家工程研究中心
第四部份：资源优势
先进储能材料国家工程研究中心
4.1 人才优势
现有中国科学院院士2人；工程院院士3人；长江学者特聘教授2人；国家级有突出贡献专家12人；国家“百千万人才工程”一、二层次人选10名，国家杰出青年科学基金获得者5名，省部级优秀中青年专家6名，省杰出青年科学基金获得者4名。
先进储能材料国家工程研究中心
4.1 精英团队----创始人工程中心主任首席科学家
钟发平博士
清华大学、中南大学、湖南大学特聘教授
国家储能材料及先进电池领域的学术带头人
国家科技进步二等奖湖南省科学技术进步一等奖中国科学院化学所研究员 2007年获“中国杰出青年科学家奖” 中科院自然科学二等奖和“863”计划重要贡献奖中国科学院自然科学二等奖
境保护及清洁生产技术、检验检测和质量评价、对外科技交流等的关键共性技术
研究和工程实践研究，重点突破其应用领域存在的大功率或超大功率的技术瓶颈并提供整体技术解决方案，为完善和优化我国先进储能材料及应用的产业链提供强大的技术支撑，提高我国在该领域的国际竞争力。

中南大学能源科学与工程学院

中南大学能源科学与工程学院
佚名
【期刊名称】《中南大学学报:自然科学版》
【年(卷),期】2022(53)12
【摘要】能源科学与工程学院是中南大学综合实力雄厚、学科体系完备的主要工科学院之一,是在原中南工业大学冶金热能、热工仪表与控制等学科及原长沙铁道学院车辆制冷与冷藏运输、暖通空调等学科的基础上发展起来的。

2002年成立能源与动力工程学院,2005年更名为能源科学与工程学院。

【总页数】1页(PI0003)
【正文语种】中文
【中图分类】G64
【相关文献】
1.5．电子科技大学成立能源科学与工程学院
2.本研一体化教学培养模式改革实践——以哈尔滨工业大学能源科学与工程学院为例
3.电子科技大学能源科学与工程学院教授张妍宁:
勇攀材料科学计算之峰4.哈尔滨工业大学能源科学与工程学院5.中南大学能源科学与工程学院
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