《多相功率驅動單晶片集成方法及能量輸運研究》是依託電子科技大學,由羅萍擔任醒目負責人的聯合基金項目。
基本介紹
- 中文名：多相功率驅動單晶片集成方法及能量輸運研究
- 依託單位：電子科技大學
- 項目類別：聯合基金項目
- 項目負責人：羅萍
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本申請針對“培育項目”的明確目標課題-37，多相功率驅動單晶片集成方法及能量輸運研究而提出。面向裝備點火密碼系統中超聲電機驅動電路小型化的迫切需求，深入研究多相功率驅動單晶片集成方法及能量輸運機理。創新點有三：（1）提出超聲電機驅動的能量輸運模型。針對超聲電機功率驅動中的能量轉換，進行其科學問題研究，確定多相單片驅動拓撲結構，分析其能量耦合關係，建立能量輸運模型；（2）制定片內多電壓轉換機制。針對該功率驅動含低壓控制電路和高壓功率器件的特點，梳理其複雜供電電平關係，制定高效多電壓轉換機制；（3）提出高效低噪單晶片集成方法。該方法涉及兩方面：基於多電壓轉換機制，給出單片集成電平轉移結構及高效橋驅自舉方法；針對集成襯底噪聲及多相功率開關噪聲，分析其產生機理及耦合途徑，提出脈衝錯相等降噪方法。此項目為國際前沿研究，尚未見報導，可為多相功率驅動單片集成奠定理論基礎，有重要科學意義和套用前景。
結題摘要
超聲電機（Ultrasonic Motor，USM），是近20年來發展起來的一種新型機電一體化電機。與傳統電磁電機相比，USM有著無電磁干擾、結構簡單、回響速度快等諸多優勢，在越來越多的領域中得到廣泛套用，成為國內外的研究熱點。而小型化和集成化是下一階段USM發展的重要趨勢。目前USM的驅動器還是停留在需要不同功能的多顆晶片共同完成的狀態，這種方式不僅系統體積大，同時耗能多，亟需小型化、集成化。面向裝備點火密碼系統中超聲電機驅動電路小型化的迫切需求，本項目進行了超聲電機多相功率驅動單晶片集成方法及能量輸運的研究。研究內容包括：（1）深入研究USM工作機理、分析對比現有驅動技術方案，提出超聲電機Boost+H橋的單晶片驅動電路結構；（2）深入研究USM多相功率驅動系統能量輸運機理，建立了超聲電機驅動的能量輸運模型；（3）基於所提出的超聲電機Boost+H橋的單晶片驅動電路結構，制定了片內多電壓轉換機制；（4）基於BCD工藝，研究了高效低噪多相功率驅動單片集成方法；（5）設計了滿足聯合單位新型USM的驅動晶片。該項目取得的成果主要包含三個方面：（1）在理論研究方面，研究了超聲電機的電學特性，獲得了考慮了定子、轉子、摩擦層的超聲電機等效電路模型和考慮了預壓力的超聲電機的等效電路模型，並給出H半橋電路和LLCC諧振電路的能量模型；（2）在基礎套用方面，基於所提出的USM等效電路模型，設計出高效低噪聲的USM單晶片集成驅動晶片，能滿足聯合單位USM所需；（3）在學術成果方面，在國內外刊物、學術會議上共發表論文8篇。申請中國發明專利12項，其中授權8項；申請並授權美國專利1項。該項目所形成的多相功率驅動集成方法，為實現USM驅動小型化、集成化奠定了科學依據和基礎理論；該研究對形成具有我國自主智慧財產權的先進技術、滿足諸多套用對USM驅動小型化的迫切需求具有重大科學意義和套用前景。
