马红波副教授指导的我校电气工程学院代表队在2017年IFEC决赛上喜获佳绩
2017年7月24日-25日,国际未来能源挑战赛(The 2017 International Future Energy Challenge, IFEC’17)决赛在美国弗吉尼亚理工学院暨州立大学(Virgina Tech)举行,由电气工程学院马红波、舒泽亮老师指导的团队(本科生:周涛、余泽汇、王文丽、谢东,研究生:易俊宏、李媛),挺进决赛。作品在全球23支队伍中脱颖而出,一次性成功通过所有的测试环节(包括稳态测试、纹波测试、动态测试和热测试)。成为通过所有测试的4个参赛队之一,而且是第一顺位(抽签顺序第一进行答辩和自动化测试)、唯一没有任何修改通过测试的队伍(备注:每个队伍每项测试有三个整改机会)并满载95.6%、半载96%的和10%载90%的效率及8.27W/cm3的功率密度获得了Outstanding Thermal Performance Award奖。
图1决赛证明
图2所获奖项照片
国际未来能源挑战赛(International Future Energy Challenge, IFEC)是由美国电气与电子工程师学会(IEEE)自2001年开始主办的一项全球性大学生创新能力竞赛,是国际上新能源发电领域最高级别的大学生创新竞赛,旨在推动电能的高效应用,促进全球大学生之间的交流,锻炼学生的创新和实践能力。2017年国际未来能源挑战赛由IEEE电力电子学会(PELS)、工业应用学会(IAS)、电力与能源学会(PES)、和美国电源制造商协会(PSMA)承办。
此次竞赛的主题为高效率、高功率密度DC/DC变换器(High-Efficiency High-Density Isolated DC-DC Converter)。其主要指标包括:输入电压为360V-400V,输出电压为12V,输出电压纹波小于100mV,输出功率为750W,效率要求在380V输入电压10%负载条件下>91%,50%负载条件下>95%,满载条件下>96%,功率密度要求>15W/cm3,温升要求为在500W持续功率条件下温升小于40℃。赛程为期近一年。
2016年10月,全球共有23所大学提交了参赛申请报告,包括密歇根大学、马里兰大学、德克萨斯大学达拉斯分校、伊利诺伊大学厄尔本香槟分校、马德里理工大学、巴西巴拉那联邦大学、台湾科技大学、成功大学、浙江大学、南京航空航天大学、西南交通大学、北京理工大学等。
经过4个多月紧张的设计、制作、调试与准备,2017年3月在美国弗罗里达的应用电力电子会议期间,各参赛队向评委会展示了研究进展。经过评审,密歇根大学,马里兰大学,伊利诺伊-厄尔本香槟分校,马德里理工大学,印度德里科技大学,台湾科技大学,浙江大学,西南交通大学,昆明理工大学和北京理工大学等10支队伍进入决赛。
我校的参赛作品为《基于GaN器件的300kHz同步整流LLC谐振变换器》。在马老师的带领下,课题组在没有GaN器件和平面变压器经验的情况,采用四步走的方案,即: (1)基于Si器件的200kHz同步整流LLC谐振变换器(传统变压器版)→(2)基于Si器件的200kHz同步整流LLC谐振变换器(平面变压器版)→(3)基于GaN器件的200kHz同步整流LLC谐振变换器(平面变压器版)→(4)基于GaN器件的300kHz同步整流LLC谐振变换器(平面变压器版)。经过大家的努力和夜以继日的奋斗,在克服学院搬迁带来的影响下,最终完成了原理样机的研制。特别是易俊宏、李媛和周涛同学,在这一年内,不知熬了多少个通宵。下图依次为样机方案、样机照片、答辩现场及测试现场照片。
图3.变换器实现方案
图4.样机照片
图5答辩现场照片
图6测试现场照片
通过参加比赛,参赛师生与国际名校同台竞技,开阔了视野,锻炼了技能,增长了自信,展示了风貌,同时也扩大了电气工程学科在国际电气领域的影响力与知名度。