离子引擎供电电源的超高增益变换器及最佳负载点运行控制

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    51907032
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    25.0万
  • 负责人：
    张桂东
  • 依托单位：
    广东工业大学
  • 学科分类：
    E0706.电力电子学
  • 结题年份：
    2022
  • 批准年份：
    2019
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

The ion engine is a totally new power technique, which completely overcomes the shortages of traditional engines, i.e. problems of huge volume and noise, and it fully realizes zero-pollution. In the future, the ion engine will be the most potential application in traffic systems like renewable energy vehicles and airplanes. However, the biggest obstacle, which restricts the development of ion engine, is its power supply’s performances, including voltage gain, component stress, and load ability. To realize the requirement of that ion engine's power supply should be larger than 40000V, impedance matching and switching graph theories are combined to study a converter topology designing methodology for extreme-high voltage-gain, low component-stress, single-stage power topologies, which can well overcome traditional converters’ bottleneck problems of multi-stages and high component stress; In terms of the ion engine’s working mechanism, the ion extraction method is applied to study the ion engine’s power performance for seeking its optimal load point; In terms of the Gauss Law, an electrical model of ion load is built, and then an optimal-load-point tracking control strategy is designed to solve the ion engine’s problems, i.e. weak load ability and extremely low efficiency. This project aims to propel the development of ion engine, and effectively improve its energy efficiency, power density and performance characteristic, which will finally drive ion engine to real applications.
离子引擎是一种崭新的动力，它完全克服了发动机体积和噪音大的问题，并且彻底实现了零排放，未来有很大潜力应用于新能源汽车、飞机等交通运载工具。然而，制约离子引擎发展的最大障碍，是其供电电源的电压增益、器件应力、负载能力。本项目拟采用阻抗匹配和开关图论结合的系统化方法，根据离子引擎供电电压需大于40000V的要求，研究高电压、超高增益、低应力的单级变换器拓扑设计方法，攻克变换器级联级数多、器件应力高的技术瓶颈；根据离子引擎工作机理，采用离子引出分析法，研究离子引擎的动力特征，形成最佳负载点的确定方法；根据高斯定律，建立离子负载的电气模型，并据此进行最佳负载点跟踪控制方法研究，解决离子引擎供电电源负载能力差、效率极低的难题。项目的研究将推进离子引擎技术的发展，有效提高其电能转换效率、功率密度和运行特性，使离子引擎走向实际应用。

结项摘要

离子引擎是一种崭新的动力，它完全克服了发动机体积和噪音大的问题，并且彻底实现了零排放，未来有很大潜力应用于新能源汽车、飞机等交通运载工具。然而，制约离子引擎发展的最大障碍，是其供电电源的电压增益、器件应力、负载能力。本项目拟采用阻抗匹配和开关图论结合的系统化方法，根据离子引擎供电电压需大于40000V的要求，研究高电压、超高增益、低应力的单级变换器拓扑设计方法，攻克变换器级联级数多、器件应力高的技术瓶颈；根据离子引擎工作机理，采用离子引出分析法，研究离子引擎的动力特征，形成最佳负载点的确定方法；根据高斯定律，建立离子负载的电气模型，并据此进行最佳负载点跟踪控制方法研究，解决离子引擎供电电源负载能力差、效率极低的难题。 .项目围绕“高电压、超高增益、低应力的单级变换器拓扑设计方法”、“离子引擎的动力特征研究”、“最佳负载点跟踪控制方法研究”三个研究内容展开，已取得一定的科研成果：23篇SCI检索的期刊论文，其中有第一标注18篇；1篇第一标注的CSCD检索中国期刊论文；授权发明专利17项。超额完成科研任务指标。项目的研究将推进离子引擎技术的发展，有效提高其电能转换效率、功率密度和运行特性，使离子引擎走向实际应用。

项目成果

期刊论文数量（24）
专著数量（0）
科研奖励数量（2）
会议论文数量（0）
专利数量（17）
Inherently Non-Pulsating Input Current DC-DC Converter for Battery Storage Systems
适用于电池存储系统的固有非脉动输入电流 DC-DC 转换器
  • DOI：
    10.1109/access.2020.3012709
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    IEEE ACCESS
  • 影响因子：
    3.9
  • 作者：
    Zhang Guidong;Jin Na;Qu Lili;Yu Samson S.
  • 通讯作者：
    Yu Samson S.
Control Design and Performance Analysis of a Double-Switched LLC Resonant Rectifier for Unity Power Factor and Soft-Switching
单位功率因数和软开关双开关 LLC 谐振整流器的控制设计和性能分析
  • DOI：
    10.1109/access.2020.2978030
  • 发表时间：
    2020-03
  • 期刊：
    IEEE ACCESS
  • 影响因子：
    3.9
  • 作者：
    Zhang Guidong;Zeng Junming;Yu Samson Shenglong;Xiao Wenxun;Zhang Bo;Chen Si-Zhe;Zhang Yun
  • 通讯作者：
    Zhang Yun
A Novel Impedance-Network-Based Electric Spring
一种新型阻抗网络电弹簧
  • DOI：
    10.1109/access.2020.3009320
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    IEEE ACCESS
  • 影响因子：
    3.9
  • 作者：
    Zhang Guidong;Wu Ziyang;Yu Samson Shenglong;Zhang Yun
  • 通讯作者：
    Zhang Yun
Replacing All ECs With NECs in Step-Up Converters—A Systematic Approach
在升压转换器中用 NEC 替换所有 EC — 系统方法
  • DOI：
    10.1109/tpel.2021.3095920
  • 发表时间：
    2022-01
  • 期刊：
    IEEE Transactions on Power Electronics
  • 影响因子：
    6.7
  • 作者：
    Guidong Zhang;Weichen Chen;Samson S. Yu;Abdelali El Aroudi;Yun Zhang
  • 通讯作者：
    Yun Zhang
A Novel Alternative to Traditional nHSLC: An n-Switched-Cell Based Approach to High-Step-up Converters
传统 nHSLC 的新颖替代方案：基于 n 开关单元的高升压转换器方法
  • DOI：
    10.1109/access.2019.2935753
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    IEEE Access
  • 影响因子：
    3.9
  • 作者：
    Si-Zhe Chen;Zhiyang Wang;Samson Shenglong Yu;Guidong Zhang;Yun Zhang
  • 通讯作者：
    Yun Zhang

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  • 通讯作者：
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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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