2024年11月4日，由山東大學(xué)研究生院、黨委研究生工作部主辦，電氣工程學(xué)院承辦的2024年第63期（總第1400期）“稷下風(fēng)”研究生學(xué)術(shù)講壇在千佛山校區(qū)電力樓四樓報告廳舉行。本期講壇邀請到德國慕尼黑工業(yè)大學(xué)的Ralph Kennel教授和山東省科學(xué)院激光研究所的高建波老師主講，講壇由張禎濱教授和李真副教授主持。

講壇主題（一）：電力電子在可再生和不可再生能源中的應(yīng)用——遠超人們的想象

  Ralph Kennel教授帶來了關(guān)于電力電子在各領(lǐng)域應(yīng)用的精彩報告。Kennel教授首先簡單介紹了電力電子的基礎(chǔ)，即通過電力半導(dǎo)體器件實現(xiàn)電氣物理量（電壓，電流，功率）的高效轉(zhuǎn)換，應(yīng)用于升降壓、頻率變換、干擾補償以及設(shè)備控制等場景。之后Kennel教授重點介紹了電流源型逆變器（CSI），并指出某文獻中關(guān)于CSI動態(tài)性不如電壓源型逆變器（VSI）的說法是錯誤的，CSI 輸出電壓能實現(xiàn)與 VSI 輸出電流相同的動態(tài)控制，但CSI與電機連接需電容解耦，且多個CSI在同一直流鏈路應(yīng)采用串聯(lián)連接。Kennel教授通過PWM控制CSI實驗波形的示例，展示了其控制效果。

  隨后， Kennel教授介紹了矩陣逆變器，矩陣逆變器實現(xiàn)了將一種交流系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為另一種變頻交流系統(tǒng)，線電壓最大值形成 “直流鏈路電壓”。這種逆變器具有輸出電壓電流特性良好、線電壓諧波低、無直流鏈路電容和電感等優(yōu)點。

  最后，Kennel教授與同學(xué)們討論了模型預(yù)測控制（MPC）和阻抗源逆變器。MPC基于模型進行控制，包括直接模型預(yù)測控制和其他預(yù)測控制方式。其優(yōu)勢在于能利用系統(tǒng)模型知識、考慮逆變器限制和動態(tài)行為、改進非線性系統(tǒng)表示、無需復(fù)雜級聯(lián)結(jié)構(gòu)、動態(tài)性能好；局限是對處理性能要求高且其穩(wěn)態(tài)精度和動態(tài)行為依賴模型參數(shù)的準確性。阻抗源逆變器是利用阻抗源作為直流鏈路，在低直流鏈路電壓下，通過功率器件同時導(dǎo)通對電感充電提升電壓，結(jié)合了升壓轉(zhuǎn)換器和變頻器功能，適用于輸入電壓低的應(yīng)用場景。Kennel教授指出，MPC 控制在準 Z 源逆變器中表現(xiàn)出更好的性能，如穩(wěn)態(tài)下輸出電流總諧波失真（THD）更低、動態(tài)響應(yīng)更快，這得益于分支定界和移動阻塞策略。

  報告結(jié)束后，Kennel教授與同學(xué)們就講座內(nèi)容進行了深刻的討論，同學(xué)們受益匪淺。

講壇主題（二）：伺服鍛壓技術(shù)發(fā)展與成果介紹

  隨后，高建波老師就伺服鍛壓技術(shù)，為同學(xué)們帶來一場精彩報告。

  首先高建波老師為同學(xué)們介紹了伺服鍛壓技術(shù)現(xiàn)狀。高老師介紹了機械壓力機的原理，以及壓力機在汽車、家電、航空航天等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，然后對比了伺服壓力機與傳統(tǒng)壓力機，闡述了伺服壓力機在性能、能耗、價格等方面的特點，以及其在鍛造、冷擠壓、落料等多種加工工藝中的應(yīng)用。詳細介紹了旋轉(zhuǎn)和直線運動的兩種現(xiàn)有伺服驅(qū)動技術(shù)，包括曲柄和螺桿驅(qū)動，分析了它們的優(yōu)缺點，如曲柄驅(qū)動的低速沖壓、高速回程、肘桿增力等特點，以及螺桿驅(qū)動的線性出力、行程大等特點。高建波老師同時展示了國內(nèi)外相關(guān)產(chǎn)品，指出國內(nèi)伺服鍛壓裝備嚴重依賴國外電控系統(tǒng)的現(xiàn)狀。

  之后高建波老師分析了伺服壓力機的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀。國內(nèi)外伺服壓力機技術(shù)發(fā)展趨勢相似，但國內(nèi)市場接受度有待提高；國內(nèi)批量小、重價格，國外批量大、重品質(zhì)，導(dǎo)致伺服壓力機市場需求有所不同。通過學(xué)術(shù)文獻和專利數(shù)量分析，高建波老師指出國內(nèi)產(chǎn)業(yè)關(guān)注度滯后，目前處于產(chǎn)業(yè)低谷期，預(yù)測未來國內(nèi)伺服壓力機市場占有率將有所提高。

  最后高建波老師向同學(xué)們展示了伺服鍛壓新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化成果。高老師所在團隊自主研發(fā)了大功率伺服驅(qū)動器、直驅(qū)電機、伺服鍛壓控制系統(tǒng)并應(yīng)用于 150 噸多連桿伺服壓力機、315 噸和 400 噸電動螺旋壓力機、1000 噸電動螺旋壓力機等設(shè)備。并且，我國伺服鍛壓研發(fā)團隊當(dāng)前負責(zé)多個項目的控制系統(tǒng)集成，如合肥美的洗衣機廠630噸伺服壓力機、山西大運 6400 噸全自動沖壓生產(chǎn)線等，產(chǎn)品用于新能源汽車生產(chǎn)，部分項目被列入國家首臺（套）新技術(shù)裝備目錄。

  在學(xué)術(shù)報告的尾聲，與會老師與同學(xué)們共同合影留念。本期“稷下風(fēng)”研究生學(xué)術(shù)論壇在智慧的火花與熱烈的掌聲中順利落下帷幕。

  報告人簡介：

  Ralph Kennel，德國慕尼黑工業(yè)大學(xué)講席教授，IET Fellow，英國特許工程師，IEEE Member-at-Large, 前PELS副主席。主要從事電驅(qū)系統(tǒng)無編碼器控制、電力電子系統(tǒng)預(yù)測控制、能量傳輸?shù)妊芯俊ennel教授1983年至1999年歷任Robert BOSCH （Germany）研發(fā)主任、部門主管、CTO等職位，是德國伺服和工業(yè)電子領(lǐng)域多個標準的制定者；1999年至2008年任德國烏普塔爾大學(xué)教席教授；2008年起任慕尼黑工大教席教授。曾獲IEEE - Harry Owen Distinguished Service Award、EPE Outstanding Achievement Award等。Kennel教授是國科大、哈工大、山大等單位兼職講席教授，積極推動中德科技合作。

  高建波，山東青島人，山東省科學(xué)院激光研究所研究員。

  1989年就讀于清華大學(xué)自動化系，獲學(xué)士、碩士和博士學(xué)位。2001年赴德國工作，在德國弗勞恩霍夫研究院、慕尼黑工業(yè)大學(xué)以及企業(yè)從事科研和管理工作。曾任研發(fā)工程師、中國事業(yè)部主任、總工程師、高科技公司合伙人和創(chuàng)始人等。2017年回國，全力推進國內(nèi)鍛壓機床自主知識產(chǎn)權(quán)控制技術(shù)研發(fā)工作。

  主要從事高端裝備、運動控制、電力電子及相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用研究和產(chǎn)業(yè)化工作。以第一發(fā)明人身份獲發(fā)明專利10余項，發(fā)表論文30余篇。完成省重點研發(fā)項目等多項政府資助項目，總額1800萬元。主持二十余項企業(yè)新技術(shù)開發(fā)項目，總產(chǎn)值逾3000萬元。其中64000 kN全自動沖壓生產(chǎn)線列入國家《首臺（套）重大技術(shù)裝備推廣應(yīng)用指導(dǎo)目錄》。科研成果獲山東省科技進步二等獎，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化6000余萬元。所創(chuàng)辦公司于2022年獲國家人社部“回國創(chuàng)業(yè)啟動支持計劃”重點項目支持。