攻堅(jiān)創(chuàng)新 永不止步

杜月嬌

隨著電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)、電氣化交通等不同行業(yè)中的廣泛應(yīng)用，由電力電子裝置中功率半導(dǎo)體器件的高頻開(kāi)關(guān)動(dòng)作產(chǎn)生的電磁干擾問(wèn)題日益突出，已成為制約行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵問(wèn)題。為此，無(wú)數(shù)科研人員投身其中，潛心攻堅(jiān)。來(lái)自北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院的教授李虹就是其中一員。多年來(lái)，她腳踏實(shí)地、創(chuàng)新科研，面向行業(yè)重大需求，在電磁干擾與電磁兼容領(lǐng)域做出了一系列創(chuàng)新性研究。

潛心科研?結(jié)出累累碩果

李虹從碩士期間便從事電力電子系統(tǒng)的電磁干擾問(wèn)題研究，師從國(guó)內(nèi)著名學(xué)者、華南理工大學(xué)教授張波。其間，她在電力電子變換器混沌控制方面取得了重要?jiǎng)?chuàng)新成果，率先在國(guó)際上提出了基于混沌脈寬調(diào)制的電力電子變換器電磁干擾抑制方法?；诖顺晒?，2005年畢業(yè)后，李虹獲德國(guó)全額獎(jiǎng)學(xué)金，赴德攻讀博士學(xué)位。

博士期間，李虹針對(duì)直流變換器的電磁干擾問(wèn)題進(jìn)行了深入分析和研究，提出了一系列基于混沌理論的新型電磁干擾抑制控制方法，在國(guó)際權(quán)威期刊連續(xù)發(fā)表多篇論文，獲得德國(guó)德意志學(xué)術(shù)交流中心（DAAD）獎(jiǎng)學(xué)金和企業(yè)的獎(jiǎng)學(xué)金資助，多次參加國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議并發(fā)表演講，在國(guó)際電力電子技術(shù)領(lǐng)域嶄露頭角。其間，李虹在《電氣與電子工程師協(xié)會(huì)電路與系統(tǒng)雜志》（?IEEE?Circuits?and?Systems?Magazine）發(fā)表封面論文1篇，研究成果獲得同行廣泛認(rèn)可。2009年，李虹撰寫(xiě)出版英文專著1部，以優(yōu)異成績(jī)獲博士學(xué)位，踏上回國(guó)之旅。

回國(guó)后，李虹加入北京交通大學(xué)。面對(duì)國(guó)內(nèi)電源行業(yè)對(duì)電子電力技術(shù)的重大需求，她秉持一切從實(shí)際出發(fā)的理念，先后對(duì)衛(wèi)星電源、電力機(jī)車牽引變流器、光伏逆變器，以及電動(dòng)汽車電驅(qū)系統(tǒng)的電磁干擾和電磁兼容問(wèn)題展開(kāi)研究。2013年，憑借優(yōu)異的科研水平和學(xué)術(shù)潛力，李虹獲得北京高等學(xué)?！扒嗄暧⒉庞?jì)劃”資助，此后，承擔(dān)起國(guó)家自然科學(xué)基金青年科學(xué)基金、面上基金和國(guó)家自然科學(xué)基金優(yōu)秀青年基金項(xiàng)目。同時(shí)，她主持北京市自然科學(xué)基金項(xiàng)目1項(xiàng)，主持英國(guó)皇家工程學(xué)院項(xiàng)目、臺(tái)達(dá)基金重點(diǎn)項(xiàng)目等多項(xiàng)國(guó)際合作項(xiàng)目和企業(yè)合作項(xiàng)目。

研究中，李虹提出電力電子變換器的電磁干擾頻譜的非線性精確描述與量化方法，并結(jié)合工程實(shí)際需求，提出了考慮系統(tǒng)穩(wěn)定性和熱設(shè)計(jì)的混沌脈寬調(diào)制電力電子系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)方法，將混沌脈寬調(diào)制向?qū)嶋H工程應(yīng)用推進(jìn)了一大步。目前此成果已在不同產(chǎn)品中得到應(yīng)用推廣，實(shí)現(xiàn)了對(duì)電力電子電磁干擾的有效分析和抑制。

隨著電力電子領(lǐng)域半導(dǎo)體器件的不斷更新?lián)Q代，新型寬禁帶半導(dǎo)體器件一方面給電力電子裝置帶來(lái)更高的效率和功率密度，另一方面由于電力電子開(kāi)關(guān)器件更快的開(kāi)關(guān)速度和更高的電壓、電流變換率又帶來(lái)更為嚴(yán)重的電磁兼容問(wèn)題，往往需要加裝增加損耗和體積的電磁干擾濾波器，這阻礙了電力電子裝置效率和功率密度的進(jìn)一步提升。為此李虹課題組又針對(duì)這一新的挑戰(zhàn)開(kāi)拓了新的研究領(lǐng)域，率先提出基于混沌脈寬調(diào)制的電磁干擾無(wú)源濾波器和有源濾波器的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，實(shí)現(xiàn)了電力電子變換器功率密度的提升和電磁干擾的有效抑制。她和團(tuán)隊(duì)針對(duì)新型寬禁帶半導(dǎo)體器件，開(kāi)發(fā)了可以反映開(kāi)關(guān)瞬態(tài)特性的器件仿真模型，并基于提出的器件模型研發(fā)了一系列有效抑制寬禁帶半導(dǎo)體器件在開(kāi)通關(guān)斷瞬間尖峰和振蕩的新型有源驅(qū)動(dòng)電路和保護(hù)電路，獲得合作企業(yè)的認(rèn)可和應(yīng)用;針對(duì)高頻電力電子變換器中由于寄生參數(shù)引起的共模電磁干擾問(wèn)題，基于數(shù)學(xué)推導(dǎo)提出了一套零共模電磁干擾調(diào)制方法，實(shí)現(xiàn)了對(duì)寬禁帶半導(dǎo)體電力電子裝置的高頻電磁干擾的有效抑制。此外，近年來(lái)，李虹還針對(duì)大型新能源發(fā)電等工況下的復(fù)雜電力電子系統(tǒng)面臨的穩(wěn)定性分析與控制難題展開(kāi)研究，提出了一套適用于復(fù)雜電力電子系統(tǒng)的時(shí)域建模和穩(wěn)定性分析與改善的方法，致力于破解目前復(fù)雜電力電子系統(tǒng)頻域建模困難和難以獲得有效判據(jù)的難題。以上研究成功被選編進(jìn)北京市自然科學(xué)基金優(yōu)秀成果匯編，已結(jié)題的兩項(xiàng)國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目均獲得優(yōu)秀結(jié)題。

2018年，李虹被D?e?l?t?a環(huán)境與教育基金會(huì)（美國(guó)）授予中達(dá)青年學(xué)者稱號(hào)，是首位女性中達(dá)青年學(xué)者。同年，她成功獲批國(guó)家自然科學(xué)基金優(yōu)秀青年科學(xué)基金項(xiàng)目，2019年她榮獲北京交通大學(xué)優(yōu)秀教師。由于在電磁兼容方向的突出貢獻(xiàn)，她受邀擔(dān)任中國(guó)電源學(xué)會(huì)電磁兼容專委會(huì)副主任委員。她兩次以第一完成人榮獲中國(guó)電源學(xué)會(huì)科技進(jìn)步獎(jiǎng)，多篇論文在國(guó)內(nèi)外會(huì)議上和期刊上榮獲優(yōu)秀論文獎(jiǎng)。回國(guó)十余年，李虹交出了令人滿意的科研答卷。

培育人才?屢獲競(jìng)賽大獎(jiǎng)

科研之外，李虹格外注重培育創(chuàng)新人才，一有機(jī)會(huì)就帶領(lǐng)學(xué)生參加國(guó)際、國(guó)內(nèi)的創(chuàng)新大賽，在實(shí)戰(zhàn)中鍛煉其創(chuàng)新思維。

國(guó)際未來(lái)能源挑戰(zhàn)賽（I?F?E?C）是由美國(guó)能源部（D?OE）、美國(guó)國(guó)防部（D?OD）、美國(guó)國(guó)家州立能源官員協(xié)會(huì)（N?A?S?EO）和美國(guó)電氣與電子工程師協(xié)會(huì)（I?EEE）主辦，I?EEE電力電子學(xué)會(huì)承辦的一項(xiàng)全球性大學(xué)生創(chuàng)新能力競(jìng)賽，是國(guó)際上新能源發(fā)電領(lǐng)域高級(jí)別的大學(xué)生創(chuàng)新競(jìng)賽。

2015年7月19日至22日，在英國(guó)謝菲爾德大學(xué)舉辦的國(guó)際未來(lái)能源挑戰(zhàn)賽（IFEC2015）上，進(jìn)入Topic?B決賽的7支隊(duì)伍均來(lái)自全球知名學(xué)府，每支隊(duì)伍的實(shí)力都不容小覷。最終，經(jīng)過(guò)激烈角逐，冠軍和亞軍被來(lái)自中國(guó)的兩支隊(duì)伍強(qiáng)勢(shì)包攬。其中，北京交通大學(xué)獲得第二名——最佳控制設(shè)計(jì)獎(jiǎng)。在集體合影里，作為亞軍隊(duì)伍指導(dǎo)老師的李虹相當(dāng)?shù)驼{(diào)地站在后排，面露靦腆的微笑。3年后，李虹再次帶隊(duì)參加I?FEC?2018，又一次拿下第三名——?jiǎng)?chuàng)新獎(jiǎng)。2020年，在由中國(guó)電源學(xué)會(huì)主辦的GaN?Systems杯第六屆高校電力電子應(yīng)用設(shè)計(jì)大賽上，李虹纖瘦的身影再次出現(xiàn)，并帶領(lǐng)研究生和本科生獲得二等獎(jiǎng)。

對(duì)于未來(lái)，李虹還有許多期待。全球能源危機(jī)下，電子電力技術(shù)領(lǐng)域有諸多難題亟待解決，李虹將帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)繼續(xù)奮斗在科研一線，生命不息，創(chuàng)新不止。

從“她”出發(fā)?關(guān)愛(ài)女科技工作者

“世界需要科學(xué)，科學(xué)需要女性”，女性科技人才是我國(guó)科技人才隊(duì)伍的重要組成部分，在科學(xué)領(lǐng)域發(fā)揮著獨(dú)特而重要的作用。2018年12月1日，中國(guó)電源學(xué)會(huì)女科學(xué)家工作委員會(huì)成立大會(huì)暨第一屆女科學(xué)家學(xué)術(shù)論壇在河北省保定市成功舉辦。在大會(huì)上，李虹在眾望所歸中，成功當(dāng)選主任委員。立足服務(wù)，助力電氣女科技人的成長(zhǎng)與發(fā)展，成為她的新愿景。

目前，中國(guó)電源學(xué)會(huì)女科學(xué)家工作委員會(huì)已多次成功舉辦包括“科技點(diǎn)亮生活，科研靚麗人生”“巾幗追夢(mèng)新時(shí)代，傳承建功綻芳華”“中國(guó)心，PE情——知名專家談科技創(chuàng)新”等主題在內(nèi)的電氣女科學(xué)家論壇。這個(gè)論壇集學(xué)術(shù)報(bào)告、主題討論、互動(dòng)交流于一體，來(lái)自全國(guó)各地的電氣女科技工作者和青年女科學(xué)家匯聚一堂，共同交流成長(zhǎng)，氣氛非?；钴S。作為論壇負(fù)責(zé)人，李虹深感欣慰。

2021年3月15日至26日，聯(lián)合國(guó)婦女地位委員會(huì)第65屆會(huì)議（NGO?CSW65）在紐約聯(lián)合國(guó)總部舉行，中國(guó)電源學(xué)會(huì)女工委（C?P?S?S-W?IS）依托此次會(huì)議在李虹的主持下，舉辦了主題為“提升科技女性的自信和創(chuàng)造力（W?o?m?e?n?i?n?Engineering—Build?Confidence?andCreativity）”的平行會(huì)議。

婦女地位委員會(huì)是專門(mén)致力于促進(jìn)兩性平等和賦予婦女權(quán)力的主要全球政府間機(jī)構(gòu)，在促進(jìn)婦女權(quán)利、記錄全世界婦女生活的現(xiàn)實(shí)、制定關(guān)于兩性平等和賦予婦女權(quán)力的全球標(biāo)準(zhǔn)方面發(fā)揮了重要作用。第65屆會(huì)議的主題為“婦女充分有效地參與公共生活和決策，以及消除暴力，以實(shí)現(xiàn)兩性平等和賦予所有婦女和女孩權(quán)利”，CPSS-WIS通過(guò)邀請(qǐng)電氣領(lǐng)域有影響力的科技工作者分享他們的成長(zhǎng)經(jīng)歷、交流不同國(guó)家之間女性科技工作者的發(fā)展現(xiàn)狀，對(duì)促進(jìn)中國(guó)電氣領(lǐng)域女科技工作者的發(fā)展、增強(qiáng)自信心和提升創(chuàng)造力起到了積極的推動(dòng)作用。

從“她”出發(fā)，關(guān)愛(ài)女科技工作者，李虹和中國(guó)電源學(xué)會(huì)女科學(xué)家工作委員會(huì)正在攜手各界，共創(chuàng)未來(lái)。

（責(zé)編：王芳）