基本信息科学研究教育教学论文专著
基本信息



张千帆，男，汉族。教授，博士生导师。

先后主持承担国家自然科学基金项目、863重大专项、国家重点研发计划以及一批省部级重点项目和多项国际合作项目等。 获得国家技术发明二等奖1项，教育部高校科技一等奖1项、省技术发明一等奖1项，省自然科学二等奖1项，省科技进步二等奖2项。在国内外学术刊物和会议上发表论文60余篇，其中多篇被SCI，EI收录；申请并获得发明专利5项。

教育经历
2004.6 哈尔滨业大学电机与电器学科，获得工学博士学位

主要任职
IEEE会员，IEEE电力电子分会，工业电子分会会员；

中国电源学会高级会员；

IET EST客座编辑；

IEEE VPPC2008出版委员会主席；

2011年7月起任电气工程系副主任；

2011年7月起任电气工程系学位分委会委员；

2012年6月起任电气工程及自动化学院院长助理。

科研项目

项目名称多变流器拓扑结构研究与集成单元开发

项目来源国家重点研发计划

开始时间2018.05

结束时间2021.02

项目经费￥1,430,,000

担任角色负责
项目类别纵向项目
项目状态进行中


项目名称电动汽车永磁无刷电机母线电压调整型驱动系统的研究

项目来源国家自然科学基金**

开始时间2012-01-01

结束时间2015-12-01

项目经费66万

担任角色负责
项目类别横向项目
项目状态完成


项目名称智能电网与电动汽车环境友好集成与交互基础理论和关键技术研究

项目来源国家自然科学基金

开始时间2013-07-01

结束时间2016-06-01

项目经费300万

担任角色参与
项目类别横向项目
项目状态完成


项目名称用于可移动设备的动态无线供电技术研究

项目来源国家电网

开始时间2015.01

结束时间2017.12

项目经费￥4,000,000

担任角色参与
项目类别横向项目
项目状态完成


项目名称电动汽车用多相永磁容错电机系统的研究

项目来源国家863计划重大项目

开始时间2011-11-01

结束时间2014-05-01

项目经费173万

担任角色参与
项目类别横向项目
项目状态完成


项目名称解放牌混合动力车电机关键技术研究

项目来源国家863计划重大项目

开始时间2006-01-01

结束时间2008-12-01

项目经费95万

担任角色参与
项目类别纵向项目
项目状态完成


项目名称超级电容器及电动汽车关键技术

项目来源黑龙江省重大攻关项目

开始时间2006-08-01

结束时间2008-08-01

项目经费200万

担任角色参与
项目类别纵向项目
项目状态完成


项目名称光伏并网发电双向Z源变换器的研究

项目来源哈尔滨市留学回国基金

开始时间2009-06-01

结束时间2011-06-01

项目经费3

担任角色负责
项目类别纵向项目
项目状态完成


项目名称电梯节能技术的研究

项目来源江苏威尔曼集团

开始时间2008-06-01

结束时间2011-06-01

项目经费90

担任角色负责
项目类别横向项目
项目状态进行中


奖项成果

奖项名称电动汽车电机及控制系统

获奖时间2010

完成人崔淑梅，张千帆，宋立伟

所获奖项黑龙江省科技进步二等奖



奖项名称运动控制电机的基础理论及应用研究

获奖时间2010

完成人第4

所获奖项黑龙江省自然科学二等奖



研究领域
电机及其驱动控制电力电子 主要研究方向:电机及其驱动控制；电动汽车电驱动和充电系统；电动汽车应用中的电力电子技术；无线电能传输技术；电动汽车电网接入技术；新能源发电、节能领域的电力电子技术。

团队成员
崔淑梅, 研究方向: 电机与电器学科.
宋立伟, 研究方向: 电机与电器学科

吴绍鹏, 研究方向: 电机与电器学科

讲授课程



测控电机:交流伺服电机及其控制部分（研究生学位课）；电机驱动控制系统分析与设计（本科生必选课）；国际交流快车道（本科生全校选修课）电动汽车与电网的互动（本科生创新研修课）


招生信息
硕士招生:


1、电机及其驱动控制

电动汽车电驱动系统，无传感器控制，电机节能

2、电力电子和电力传动

电动汽车应用中的电力电子技术，无线电能传输，电磁兼容



博士招生:




电动汽车集成充电系统

电动汽车的电机驱动系统在充电时一般是不工作的，如果利用其给电池充电，增加少量硬件构成电机驱动器-充电机集成系统，既节省了成本、空间占用和重量，又可以获得大功率双向充电能力。

在充电状态下，集成充电机包括变流器和电机，其中变流器的作用是整流和充电电压、电流的调节，而由电机构成网侧滤波电感。将电机定子部件重构成电感，要求绕组通电而不产生转矩，实现这种重构增加的器件越少越好。三相电机绕组重构成滤波电感接三相交流电源一般需要较多的切换开关实现，多相电机绕组则可以用较少的开关实现重构。由于当前电动汽车用电机多数为三相电机，且其相对于多相电机需要较少的电流传感器。

通过研究探索一种合理的电机驱动-充电机集成系统，能够在原有电动汽车电机驱动系统基础上，增加最少的元件构成集成充电系统，实现可靠的、全负载范围内高效充放电，且不影响电驱动性能。电机驱动-充电机集成系统能够实现车载大功率（电机驱动器功率等级）双向充电。如果得以应用，可以降低充电设施成本，减小车载充电设施的空间占用和重量，具有非常好的经济效益和社会效益。另外，集成系统的研究拓展了电机的应用领域，绕组通电流零电磁转矩下电机特性的分析将拓展电机分析理论。



无线电能传输

传统的电动汽车存在充电时间长和行驶里程不足两大主要问题，电动汽车动态无线供电（dynamic wireless charging,DWC）技术可以较好的解决上述问题，电动汽车在行驶中即可实现实时的无线供电，其续航里程不再受到限制，对电动汽车的推广和普及具有重要意义。另外，电动汽车无线充电可以使得充电更加方便快捷，能够完全自动化，在自动驾驶、共享汽车等应用场景中具有非常好的应用前景。

静态无线充电技术是动态无线供电技术的基础，静态无线充电技术得到较为深入的研究并且已有相关商用产品问世，其工作于点对点模式，这种模式下车地相对静止，磁耦合器主要参数互感值是固定的，因此静态方式下系统功效特性优化的难度大大降低。相对之下，动态无线供电技术相关研究尚不够深入，没有成熟的产品，动态无线供电技术面临前所未有的挑战，这就是行车效应带来的挑战。

动态行车下侧移导致可传输功率衰减严重。理想行车充电情况下，埋设于地面以下的发射线圈和吊装于车底盘的接收线圈没有侧移，从而取得最大的互感，互感是功率传输的依托和磁电转换的基础，然而行车受限于驾驶者的驾驶技术，尤其在相对较高的行车速度下，接收线圈相对于发射线圈的侧向偏移难以避免，如何设计侧移容忍能力强的磁耦合机构是关键技术，相比静态方式用磁耦合器，动态磁耦合器应当具有更强的抗侧移特性，保证行车轨迹偏离一定范围内互感衰减不明显。

动态行车下磁耦合器呈现出剧烈的参数波动特性影响系统功效特性。动态应用下接收线圈相对发射线圈运动，耦合互感空间分布特性不能做到均匀不变，所以互感波动同步于行车速度，即行车车速越快，互感波动速度越快。同时，接收线圈的磁阻空间分布同样不均匀，不同的位置自感感值不同，自感波动亦同步于行车速度。互感波动给功率流控制带来挑战，自感波动影响补偿网络谐振状态，为了设计系统具有良好的功效特性，在各种行车速度下所提供功率均能够满足行车需求，并且在功率传输过程中保持较高的传输效率，必须对动态应用下双边变换器及其控制策略进行深入研究。

电动汽车动态无线供电技术可以解决传统电动汽车存在的充电时间长和行驶里程不足问题，但是动态行车效应下的侧移、参数剧烈波动现象给系统功效特性带来新的挑战，有必要针对这些问题进行深入的研究。







桃李满天



博士学位论文题目和毕业后去向：

1 董帅. Z源逆变器纹波特性研究. 2016

哈尔滨工业大学电气学院


硕士学位论文题目和毕业后去向： 1 刘晓飞. 基于超级电容混合动力汽车DC/DC变换器的研究。2009

海信（山东）空调有限公司，研发中心

2 张健. 节能电梯变频控制系统的研究。2010

哈尔滨电机厂有限责任公司产品设计部

3 于一帆. 基于Z源逆变器的PMSM母线电压调整控制的研究。2012

Tritium (澳洲布里斯班)，充电桩新产品设计组

4 薛平. 电动汽车电机驱动用Z源逆变器的实验研究。2013

上海汽车集团股份有限公司乘用车公司捷能公司，电驱动系统部

5 杨波. 电动汽车车载Z源集成充电器的研究。 2013

上海航天精密机械研究所，武器事业部

6 李锦超. 节能电梯系统中双向DC-DC变换器关键技术的研究。 2013

通用电气电能转换(上海)有限公司，战略采购部

7 那拓扑. Z源充电机关键问题研究。 2014

哈尔滨工业大学电气工程系攻读博士学位

8 周超伟. 永磁同步电机准Z源驱动器直流侧电压控制的研究。2015

厦门科华恒盛股份有限公司，技术中心

9 陈爱棠. 永磁电机低成本矢量控制系统关键问题研究。2015

远景能源（江苏）有限公司，发电机CoE

10 李为汉. 含电机绕组的电动汽车Z源一体化充电机研究初探。2015

中兴新能源有限责任公司

11 赵春阳. 一种PWM电机驱动器的电磁兼容分析与设计. 2016

弗吉尼亚理工大学攻读博士学位

12 王好乐. 永磁同步电机驱动用Z源变流器的系统效率研究. 2016

联合汽车电子有限公司，电力驱动部门（EH）

13 张璞汝. SPMSM低成本转子位置检测及无位置传感器控制的研究. 2017

一汽大众汽车有限公司青岛分公司，直属科室

14 牛浩楠. V2G应用中集成充电系统逆变运行特性研究. 2017

国网天津滨海供电公司，输电运检部


论文期刊

论文标题A Novel Modulation for Soft-Switching Three-Phase Quasi-Z-Source Rectifier Without Auxiliary Circuit

作者张千帆，那拓扑，宋立伟，董帅

期刊名称IEEE Transactions on Industrial Electronics

期卷65(6): 5157 - 5166

简单介绍A new space vector modulation, i.e., ZSVM3,for three-phase quasi-Z-source rectifier (qZSR) is proposed.All switches in the three-phase bridge can be turned ON andturned OFF with zero current or zero voltage using the proposedZSVM3 with no auxiliary circuit. The current throughthe inductors of the quasi-Z-source network operates in aboundary conduction mode or discontinuous conductionmode to achieve all freewheeling diodes turned off withzero-current switching (ZCS). At the same time, the switchin the quasi-Z-source network can be turned ON with ZCS.Besides, the voltage stress of all switches is equal to dc-linkvoltage. The operation principle of the qZSR is analyzed indetail, and the calculated value of the quasi-Z-source inductoris given. The proposed theory in this paper is verified bya 2-kW prototype.


论文标题Inductor Current Ripple Comparison Between ZSVM4 and ZSVM2 for Z-Source Inverters

作者Shuai Dong ; Qianfan Zhang ; Shukang Cheng.

期刊名称IEEE Transactions on Power Electronics

期卷31（11）



论文标题Analysis of Critical Inductance and Capacitor Voltage Ripple for Bi-directional Z-Source Inverter.

作者董帅，张千帆，程树康

期刊名称IEEE Transactions on Power Electronics

期卷30（7）



论文标题Z源逆变器直通电流回路及功率开关管电流应力分析

作者张千帆，董 帅，周超伟，程树康

期刊名称电工技术学报

期卷31（4）



论文标题Analysis of Single-phase Z-Source Inverter for Vehicle to Grid Applications

作者于一帆，张千帆

期刊名称Energies

期卷2011.12



论文标题电动汽车V2G技术综述.

作者刘晓飞，张千帆

期刊名称电工技术学报

期卷2012,27（2）



论文标题Capacity and Bandwidth Analysis of Symmetric Two-Coil Resonant Magnetic Communication Using Frequency Divarication

作者Jinhai Jiang; Kai Song; Guo Wei; Rengui Lu; Qianfan Zhang; Chunbo Zhu

期刊名称IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters

期卷14



论文标题感应式电气变速器的电磁耦合与解耦控制.

作者黄文祥，张千帆

期刊名称电机与控制学报，

期卷2011,15（5）



论文标题抑制车用异步电机电磁噪声的槽配合.

作者代颖，张千帆

期刊名称中国电机工程学报

期卷V30（27），20



论文标题轴径向气隙混合磁路多边耦合电机的弱磁控制.

作者张千帆，吴红星

期刊名称哈尔滨工业大学学报，

期卷38（10），200



论文标题轴径向气隙混合磁路多边耦合电机轴向励磁绕组的反电势及其位置传感器机理.

作者张千帆，裴宇龙

期刊名称中国电机工程学报，

期卷2005，25（22



论文标题Axial Excited Hybrid Reluctant Motor Applied in EV and Research of its Axial Coil Signal.

作者张千帆，程树康

期刊名称 IEEE Transactions on Magnetics.

期卷2005, 41(1



论文标题Novel MSVPWM to Reduce the Inductor Current Ripple for Z-Source Inverter in Electric Vehicle Applications.

作者张千帆，董帅，薛平，程树康

期刊名称The Scientific World Journal



会议论文

出版物名称A Practical Static Simulator for Dynamic Wireless Charging of Electric Vehicle Using Receiver Open Circuit Voltage Equivalent

作者宋双成，张千帆，朱春波

出版时间,完成时间2017年10月

出版社IEEE Energy Conversion Congress and Exposition (ECCE2017), October 1-5, 2017, Cincinnati, Ohio, USA

简单介绍This paper presents a novel electric vehicle (EV)dynamic wireless charging (DWC) research platform solution.Conventional solution tends to build a low speed, spaceoccupying,power-derating system, which does not accuratelyreflect the dynamic process of on-board wireless charger at hightravelling speed. Considering the receiver-side open circuitvoltage equivalent, the proposed solution simulates the motioninducedfluctuation of receiver’s parameters by controlling thetransmitter-side electrical parameter. In this way, a staticmagnetic coupler is preferred rather than a set of bulky motionalone for a DWC experimental bench. Based on this idea, fullpower and speed scale DWC prototype can be easily realized inlaboratory before the final roadway test.


出版物名称A Modified Space Vector Modulation for Three-Phase Z-Source Integrated Charger

作者张千帆，那拓扑，李为汉

出版时间,完成时间2014-10-01

出版社IEEE Vehicle Power and Propulsion Conference 2014, October 27-30, 2014, Coimbra, Portugal



出版物名称Analysis and Design of Snubber Circuit for Z-source Inverter.

作者董帅，张千帆，周超伟

出版时间,完成时间2014-08-01

出版社16th Conference on Power Electronics and Applications, EPE’14-ECCE Europe, Lappeenranta, Finland, 26.-28.August.2014



出版物名称Single-phase Z-Source Inverter: Analysis and Low-frequency Harmonics Elimination Pulse Width Modulation.

作者于一帆，张千帆，梁斌

出版时间,完成时间2011-09-01

出版社IEEE Energy Conversion Congress & Exhibition ECCE 2011, Sep 17-22, Phoenix, USA.



出版物名称DC-link Voltage Ripple Analysis and Impedance Network Design of Single-phase Z-source Inverter.

作者于一帆，张千帆，刘晓飞

出版时间,完成时间2011-08-01

出版社14th European Conference on Power Electronics and Applications, EPE’11, Aug 30-Sep 1, Birmingham, UK



出版物名称Design of Battery and Ultracapacitor Multiple Energy Storage in Hybrid Electric Vehicle.

作者刘晓飞，张千帆，朱春波

出版时间,完成时间2009-09-01

出版社2009 IEEE Vehicle Power and Propulsion Conference. September 11-15, 2009, Dearborn, Michigan, USA



出版物名称Hybrid Switched Reluctance Motor Applied in Electric Vehicle.

作者张千帆，崔淑梅

出版时间,完成时间2007-09-01

出版社2007 IEEE Vehicle Power and Propulsion Conference, September 9-12, 2007, Wyndham Hotel, Arlington, Texas, USA



出版物名称Electric Vehicles Modelling and Simulations

作者Seref Soylu，张千帆（其中一章）

出版时间,完成时间2011-08-01

出版社INTECH



出版物

出版物名称A Practical Static Simulator for Dynamic Wireless Charging of Electric Vehicle Using Receiver Open Circuit Voltage Equivalent

作者宋双成，张千帆，朱春波

出版时间,完成时间2017年10月

出版社IEEE Energy Conversion Congress and Exposition (ECCE2017), October 1-5, 2017, Cincinnati, Ohio, USA

简单介绍This paper presents a novel electric vehicle (EV)dynamic wireless charging (DWC) research platform solution.Conventional solution tends to build a low speed, spaceoccupying,power-derating system, which does not accuratelyreflect the dynamic process of on-board wireless charger at hightravelling speed. Considering the receiver-side open circuitvoltage equivalent, the proposed solution simulates the motioninducedfluctuation of receiver’s parameters by controlling thetransmitter-side electrical parameter. In this way, a staticmagnetic coupler is preferred rather than a set of bulky motionalone for a DWC experimental bench. Based on this idea, fullpower and speed scale DWC prototype can be easily realized inlaboratory before the final roadway test.


出版物名称A Modified Space Vector Modulation for Three-Phase Z-Source Integrated Charger

作者张千帆，那拓扑，李为汉

出版时间,完成时间2014-10-01

出版社IEEE Vehicle Power and Propulsion Conference 2014, October 27-30, 2014, Coimbra, Portugal



出版物名称Analysis and Design of Snubber Circuit for Z-source Inverter.

作者董帅，张千帆，周超伟

出版时间,完成时间2014-08-01

出版社16th Conference on Power Electronics and Applications, EPE’14-ECCE Europe, Lappeenranta, Finland, 26.-28.August.2014



出版物名称Single-phase Z-Source Inverter: Analysis and Low-frequency Harmonics Elimination Pulse Width Modulation.

作者于一帆，张千帆，梁斌

出版时间,完成时间2011-09-01

出版社IEEE Energy Conversion Congress & Exhibition ECCE 2011, Sep 17-22, Phoenix, USA.



出版物名称DC-link Voltage Ripple Analysis and Impedance Network Design of Single-phase Z-source Inverter.

作者于一帆，张千帆，刘晓飞

出版时间,完成时间2011-08-01

出版社14th European Conference on Power Electronics and Applications, EPE’11, Aug 30-Sep 1, Birmingham, UK



出版物名称Design of Battery and Ultracapacitor Multiple Energy Storage in Hybrid Electric Vehicle.

作者刘晓飞，张千帆，朱春波

出版时间,完成时间2009-09-01

出版社2009 IEEE Vehicle Power and Propulsion Conference. September 11-15, 2009, Dearborn, Michigan, USA



出版物名称Hybrid Switched Reluctance Motor Applied in Electric Vehicle.

作者张千帆，崔淑梅

出版时间,完成时间2007-09-01

出版社2007 IEEE Vehicle Power and Propulsion Conference, September 9-12, 2007, Wyndham Hotel, Arlington, Texas, USA



出版物名称Electric Vehicles Modelling and Simulations

作者Seref Soylu，张千帆（其中一章）

出版时间,完成时间2011-08-01

出版社INTECH