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行业领域

新一代信息技术产业,电子核心产业

需求背景

双向充电桩技术方面仍有众多瓶颈需突破：现有双向充电桩电路拓扑存在软开关特性不佳，在轻载时难以实现高效率功率传输，由于拓扑无源器件过多，难以建立准确的数学模型，无法准确描述电路特性，不利于研究整个系统的优化控制；双向充电桩在面临双向功率流动时，直流侧和交流侧的稳定性在正向功率和反向功率之间存在明显差异易导致系统振荡和时滞问题，系统动态性能较差，传统的控制策略分为两级式拓扑单独控制，无法从根本上解决此问题，因此需在建立准确数学模型的基础上研究两级式电路拓扑间功率传输的耦合特性，通过建立双向充电桩两级式电路的统一联合优化控制策略是解决系统振荡、提高系统动态性能和稳态性能的根本途径，同时在建立精确数学模型的基础上实现系统的软启动、软开关及同步整流控制策略，可有效提升系统的效率和功率密度，增强系统的可靠性。双向充电桩样机开发中，需研究主控电路、功率电路、通信电路、保护电路及算法切换控制等，同时亟待解决正反向工作内部电压与功率传输差异导致的磁性元件和功率器件参数优化设计困难等难题。

我国相关企业也积极探索双向充电桩的研发和应用：优优绿能在第十四届上海国际充电设施产业展会上，推出了满足未来V2G 广泛应用场景的UBC 75010 双向充电桩，该款产品采用IP65 高防护性设计和高频隔离，并网电压适配国标、欧标和美标，额定功率7kW，可适配7kW 交流充电桩安装环境。上海大周在今年推出了V2G 两级式双向电源，该电源AC/DC 采用三电平技术和双DSP 设计与控制，具备多重多级的软硬件过流、过压等保护功能，电压范围最高可达750V，且可对系统进行灵活配置。大联大友尚公司于2021 年7 月推出基于意法半导体STM32G474RET6 的15kW 三相双向充电桩电源方案，交流电压等级为400V，直流电压为DC800V，PFC>0.99。此外威马汽车、双杰电气等公司也在积极探索双向充电桩的研发工作。

通过对现有国内外企业相关技术的对比分析可知，双向充电桩尚处于起步阶段，功率等级、电气隔离性标准不一，方案还有待完善，如大联大友尚采用的双向充电桩在提升效率的目标上牺牲了电气隔离的安全性措施，其他公司仍存在产品功率等级较低、双DSP 控制器、产品成熟度低等问题，如两级式双DSP 控制方案采用前级AC-DC 和后级DC-DC 单独控制，无法保障两级式电路的工作同步性和功率阻抗的一致性，且双DSP 控制大幅增加了成本。国外相关技术仍处于垄断状态。

需解决的主要技术难题

公司是高新技术企业,“国家知识产权优势企业”，工信部“专精特新‘小巨人’企业”，工信部“两化融合管理体系贯标试点企业”。    公司通过ISO9001:2015质量管理体系认证、ISO14001:2015环境管理体系认证、ISO45001:2018职业健康安全管理体系认证、两化融合管理体系评定、知识产权管理体系认证。公司取得国家强制性（CCC）产品认证证书（23个系列产品）、泰尔（TLC）邮电通信产品认证证书（13个系列产品）、开普实验室电磁兼容（EMC）检验证书(12个产品)、各类试验（检验、检测）报告(45个产品)、电信设备抗震性能检测合格证（8个产品）、抗风性能风洞试验报告（2个产品）。    公司拥有电力工程施工总承包资质、机电设备安装工程专业承包资质、承装（修、试）电力设施许可证和安全生产许可证。公司建有“省级企业技术中心”、“省级工业设计中心”、“甘肃省智能通信电源系统工程技术研究中心”、“甘肃省智能电源系统工程实验室”四大省级创新平台，与兰州交通大学联合成立了“新能源汽车充电技术联合研究中心”。    公司是中国通信标准化协会全权会员单位，参与起草行业标准、应用研究共36项(其中已批准实施17项)。公司申请受理专利与软件著作权登记累积118项（其中发明专利32项），已获得授权96项（其中发明专利10项，实用新型专利72项，软件著作权11项，外观设计专利3项）；完成省级科技成果鉴定（登记）16项，完成省级新产品（新技术）鉴定（备案）8项。    公司是甘肃省战略性新兴产业骨干企业，甘肃省技术创新示范企业，甘肃省知识产权优势企业，甘肃省“专精特新”中小企业，兰州市“两化融合示范企业”，兰州市“产学研科技合作基地”，兰州高新区“创新创业示范单位”。    公司钣金车间被认定为甘肃省第二批“数字化车间”。公司被认定为兰州市工业企业“智能工厂”。    公司的“直流配电智能监控与能耗管理系统”取得《国家重点新产品证书》。    公司荣获①“通信基站动力防雷与能耗监测系统”荣获甘肃省2012年度优秀新产品新技术殊荣；②“通信电力监控RTU模块与配电监控系统开发及应用”项目荣获甘肃省2013年度优秀新产品新技术殊荣；③“通信动环智能监管控一体化系统”荣获2014年度兰州市科技进步一等奖、2014年度甘肃省科技进步三等奖；④“智能精密交流配电设备检测系统的开发及应用”荣获2015年度兰州市科技进步二等奖；⑤“一种直流配电设备智能监控与能耗监测系统”发明专利荣获2016年度甘肃省专利奖；⑥“云机房高压直流供电系统智能配电设备的研发及产业化”项目荣获2017年度兰州市科技进步二等奖；⑦“用于通信基站智能新风节能系统的监控单元”发明专利荣获2018年度甘肃省专利奖;⑧“一种交流配电多回路监控系统”发明专利荣获2022年度甘肃省专利奖。公司荣获2014年度“省长金融奖”、 2016年度“甘肃省人民政府质量奖提名奖”、兰州高新区建区30周年“突出贡献企业”荣誉称号。    公司被中国通信企业协会评价为“产品制造领域AAA级信用企业”, 公司是甘肃省企业质量信用等级AAA级企业、甘肃省标准化良好行为AAA级企业，公司取得采用国际标准验收合格证书。    公司连续被评定为甘肃省纳税信用等级A级纳税人企业，公司连续被评为兰州银行AAA级信用企业，公司连续获得甘肃省、兰州市、兰州高新区三级“守合同重信用”企业称号。    公司的“海红通信”牌智能通信用配电设备、“海红”牌智能电力仪表和“海红通信”牌数据设备柜三个产品获得“甘肃名牌产品”称号，
商标被认定为“甘肃省著名商标”。    公司是甘肃省（首批）诚信企业，兰州市（首批）“百佳诚信企业”。    公司是甘肃省质量协会常务理事单位，甘肃省通信企业协会常务理事单位。    公司是兰州交通大学教学实习基地，兰州理工大学实践教学基地，兰州工业学院实习基地，兰州市（首批）高校毕业生就业见习基地。    公司技术力量雄厚、生产设备先进、测试手段完备、产品品质卓越，服务区域覆盖全国，是同领域较有影响和较强竞争力的企业之一。       公司结合自身多年来对充电桩的研发制造经验，在综合调研国内外相关现有技术的基础上，拟采用三相电流型AC-DC 拓扑与CLLC 谐振DC-DC 拓扑构建两级式双向充电桩方案，该方案在具备高频电气隔离的基础双具备谐振软开关特性，能有效降低拓扑开关损耗。在此基础上建立两级式拓扑电路联合数学模型，精确而系统的剖析电路内部耦合机理，解耦两级式电路阻抗性差异以解决功率不匹配导致的系统振荡问题，并在此基础上采用两级式电路联合优化的控制策略，实现单DSP 控制降低成本的同时可以保证双向充电桩两级式电路工作的同步性，大幅降低控制参数变量，提高系统的效率与鲁棒性能。

期望实现的主要技术目标

       向固定式充电桩开发涉及拓扑设计、数学建模、智能化控制系统设计、产品研发设计等具有较强的理论和实践性，希望和省内具有相关开发经验的高校合作。项目带头人高级职称及以上，学术造诣深厚，研发团队开发经验丰富，研究领域与本项目深度相关。

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