近日,赛米控丹佛斯(Semikron Danfoss)2026年度创新奖与青年工程师奖获奖名单在德国德累斯顿公布。国网江苏电科院配电技术研究所博士后刘佳鸿,凭借在碳化硅器件可靠性驱动技术领域的研究成果,荣获青年工程师奖。全球本年度仅有两人获此荣誉。
该奖项设立于2012年,由赛米控基金会与欧洲电力电子中心(ECPE)联合颁发,下设面向团队的创新奖与面向个人的青年工程师奖,是国际电力电子领域极具权威性与影响力的专业奖项之一。
刘佳鸿的研究成果,与一种正全面赋能高铁、光伏、储能等关键设施的材料——碳化硅密切相关。由碳化硅制成的芯片,比传统芯片工作速度快一个数量级,但在应用中面临两大短板:一是短路时损毁极快,二是老化过程悄无声息。他所做的工作,是给这颗高速运行的芯片装上“安全气囊”。
碳化硅是第三代半导体材料,具有耐高压、耐高温、开关速度快(纳秒级)等优势。如果说传统硅器件是家用轿车发动机,那么碳化硅器件就是F1引擎——动力更强、效率更高、体积更小。正因如此,碳化硅器件正逐步替代硅器件,广泛应用于光伏逆变器、储能变流器、风电变流器、固态变压器、固态断路器、轨道交通牵引逆变器等领域,使电能转换设备更省电、更紧凑、更可靠。
然而,性能强大的背后也伴随着应用难题。碳化硅器件一旦发生短路,传统保护电路尚未“踩下刹车”,器件便已烧毁。同时,长期运行中存在突发失效风险,初期几乎没有征兆,一旦暴露便是突发故障,可能导致整台设备停运。前者是“来不及救”,后者是“不知道该救”。这两道坎若不解决,碳化硅在实际应用中始终令人难以安心。
针对上述难题,刘佳鸿开展了系统研究。他的思路清晰:一手“管急救”,一手“治未病”,形成具有工程实用性的技术方案。在短路保护方面,他使保护电路的触发门槛不再是一刀切的固定值,而是随实时负载动态调整。实验中,故障识别时间低至66纳秒。传统方案尚未反应,器件已被安全关断。在健康监测方面,他利用器件自身的电气特性,无需加装侵入式传感器,也无需停机,即可在设备正常运行时完成“在线体检”,提前发现老化苗头。
大量实验表明,刘佳鸿的方案在光伏逆变器、轨道交通牵引逆变器等高可靠性应用场景中具有良好的实用价值,并获得国际评审的高度认可。评委会在给刘佳鸿的颁奖词中评价道:“在快速开关功率半导体器件中实现短路检测与可靠关断已属挑战,在此基础上叠加在线健康监测——‘It's an impressive step towards field reliability.’(是迈向现场可靠性的重要一步)。”
刘佳鸿的突破,既源于个人努力,也离不开身后的“成长沃土”。2002年10月,国网江苏电力博士后科研工作站获批成立。近年来,在国网江苏电力党委组织部的指导下,该站已建立起一套系统而富有针对性的博士后支持机制:由首席专家、高级专家等担任科研导师,手把手带教,积极搭建对外学术交流与合作平台;精准匹配课题,安排博士后领衔或参与国家级、省部级等重点科研项目,并系统组织申报各类基金项目;强化全方位保障,配套激励制度,支持博士后申报人才项目,有力支撑基础研究与自主创新。
截至目前,国网江苏电力已累计招收博士后38人,他们牵头或参与完成国家重点研发计划、国家自然科学基金等项目90余项,参与立项或发布国际标准4项。多人成为国家电网首席专家、国网江苏电力高级专家,共10人入选“江苏省卓越博士后计划”。


