DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
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user: 2. 发现并分析问题 2.1. 城镇化中金融信贷服务的区域差异 第一，从经济发展的差异上来看。如表1所示，2016年，北京市实现地区总产值24899.3，同期增长6.7%，实现平稳增长。青海省实现地区生产总值2572.5亿元，同比增长8.0%，高于全国平均水平1.3个百分点，实现稳中有增。从产业方面来看，北京地区第一产业产值实现负增长，体现了北京城镇化发展水平较高，青海地区第一产业产值仍保持增长势头。北京地区第二产业约占总产值的19.2%，而在青海地区其约占48.6%，欧洲的城镇化就是与工业化同步发展的，所以如果实现工业和建筑业的合理和可持续发展有利于青海的城镇化建设。两地第三产业发展势头良好，表示其现代化进程稳步提升。由此可以 Table 1 Contrast table in gross domestic product between Beijing and Qinghai in 201 北京地区生产总值 青海地区生产总值 累计 同期增长% 累计 同期增长% 地区生产总值(亿元) 24899.3 6.7 2572.5 8.0 第一产业 129.6 -8.8 221.2 5.4 第二产业 4774.4 5.6 1250.0 8.5 第三产业 19995.3 7.1 1101.3 8.0 表1. 2016年北京青海两地生产总值对比表 看出：不同经济水平，不同产业结构的城市或乡镇应制定不同的城镇化发展方向和目标，不能一蹴而就，信贷服务创新同样需要根据各区域的经济基础和产业结构的实际情况来制定。 第二，从资源环境的差异来看。我国目前的城乡经济结构仍属于二元经济结构，即传统经济与现代经济并存，资源环境对新型城镇化发展的约束十分显著，信贷服务的创新需结合本区域的资源与环境制定。美国是城镇化水平最高的国家，基本达到城乡一体化与农村城镇化，其突破区域界限整体统筹区域资源利用、环境保护、产业布局等，是典型追求区域发展公平的城镇化国家 [ 6 ] ，欧洲则是重视多样性以及合理的空间布局的城镇化区域。结合我国实际国情与各国经验来看，转型是新型城镇化建设的重要途径，所以关于城镇化的信贷创新需紧跟转型的脚步。 第三，从金融业发展的差异来看。一方面各地区的金融业起步状态不同，金融机构的信贷服务创新在部分不发达地区的发展缺乏动力。对于作为政治经济中心的北京来说，其金融机构的基数大且体系较为完善，竞争压力所带来的信贷服务创新以及较为完善的规则制度，都为房山的新型城镇化建设提供了很好的条件。而青海金融业发展较晚，1978年其金融体系才有了雏形，近年来随着金融业发展速度加快、规模逐渐扩大，金融信贷服务的区域差异也同时扩大了。另一方面推动城镇化发展的动力机制已经减弱，对金融机构的信贷服务创新提出了新的挑战。《城镇化建设区域2014~2020年规划》中就曾提出：到2020年常住人口城镇化率达到60%左右，户籍人口城镇化率达到45%左右的指标，所以在我国经济增长稳中有增的大方向下，新型城镇化建设的脚步也有所放缓，信贷服务的创新的方向则需要把握好整体趋势。 2.2. 城镇化中的金融信贷服务深度不够 各类金融机构在城镇化建设的背景下，或面向所有参与新型城镇化建设地区，或针对本机构某地区的城镇化建设，推出了一些新产品、新政策、或新的管理办法等，这些都属于城镇化框架下已经出现的信贷服务创新，但总体而言其相关信贷服务创新的深度还不够。 从整体上来看，很多大型国有商业银行为了支持新型城镇化建设并发挥其对经济发展的支持作用，出台了一些“城镇化建设信贷政策”，其中明确了支持城镇化建设的信贷策略、基本原则、支持重点、信贷产品、客户准入、资源保障和针对性的风险管控措施，制定了“城镇化建设贷款管理办法”。然而其中也存在一些不足之处：一是相关规则及标准仍需在实践中评定；二是大众很难得到其落实及执行情况的准确信息；三是还有些主要金融机构并未针对新型城镇化建设开展信贷服务创新。 就局部而言，中国农业银行青海省分行近五年来累计投入30.2亿元住房贷款，重点支持了青海省新农村建设、旧城改造、棚户区改造、保障房建设等重点项目，使全省72.8万人从中受益，大力助推了青海城镇化的建设发展。据了解，多家银行都开设了城镇化建设贷款绿色通道，还针对本地区的城镇化建设提出了若干信贷政策，但其中仍存在不足之处：一是提供的项目具体内容涵盖方面较少且要求高；二是有些机构对国家政策把握不准确，推出的政策不符合当地的实际情况；三是贷款绿色通道仍需在规范中发展。 综上所述，目前虽然有许多金融机构针对新型城镇化建设推出了一些新的服务，但其发展深度尚浅，仍需完善其内容、规范其监管方式及后续跟进汇报等方面的工作，个别主要金融机构应及时响应国家发展政策。 2.3. 城镇化中的金融信贷服务的范围较窄 根据中国银监会11月10日发布的2016年三季度主要监管指标数据显示，截至三季度末，银行业金融机构涉农贷款(不含票据融资)余额27.6万亿元，同比增长8%；小微企业贷款余额25.6万亿元，同比增长13.7% [ 7 ] 。可见在银行金融机构发展速度放缓的今天，小微企业未来的发展趋势不容小觑，未来会成为信贷业务中重要的一部分。对于新型城镇化建设来说，其所衍生的大量小额贷款需求量潜力巨大，小微企业对本地城镇化建设有重要作用。 我国信贷服务仍处于“需求大于供给”的状态，且我国正迈入城镇化建设的第二阶段:返乡创业，很多中小企业或个人都有贷款需求从而发展事业、改善生活，即在新型城镇化建设下出现了农民工返乡创业的趋势，而这一趋势的出现意味着信贷需求的增长，但目前针对城镇化建设的相关信贷服务是远远不够的 [ 8 ] ，所以银行需要针对这一现象推出一些新的信贷服务创新。 城镇化建设中信贷服务的范围较窄主要体现在两点：一是创新性小额信贷产品种类少；二是已有产品门槛高。部分针对城镇化建设提出的新型信贷服务，大多是针对公共设施建设或大型企业、工程等，很少有针对小规模企业或个人的小额贷款或者优惠政策，但是两者重要性是不容小觑的，所以需要提出相关信贷创新扩大其服务范围，让大众参与到城镇化建设中来。
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user: 3. 提出合理化建议 3.1. 应根据区域城镇化建设特点进行信贷服务创新 从区域三个方面的差异进行分析和建议，其主要目的是为了因地制宜的进行信贷服务创新，打造专门的产品和服务方案，以更好地支持各地区与城镇化建设相配套的基础设施、旧城改造、产业升级改造，最终实现不同区域城镇化建设的协调发展。 第一，要根据本区域经济情况进行信贷服务创新。一方面，投入的信贷资金额度、条件等，要根据本地的经济状况设定。即相比北京房山的城镇化信贷而言，青海西宁的信贷的门槛应更低。另一方面，对于不同产业结构的区域，进行不同方向的信贷服务创新，并细化其对象。比如青海的第二产业为支柱产业，所以其城镇化过程中会以工业及建筑业的可持续发展为重点，就要求金融机构抓住这一特点增加与第二产业相关企业的信贷合作，并提供优惠政策，来推动本地城镇化建设。且青海目前第一产业仍在发展，所以金融机构要针对其第一产业的内容推出一些创新性信贷产品，而对北京而言其必要性就不大。 第二，要根据本区域资源环境进行信贷服务创新。同一家银行因根据区域资源环境特点、风俗习惯或者特殊产业等，合理开设网点并推出适合自己区域的信贷服务。比如以畜牧业为主的乡镇，可以为其产业贷款提供相关的优惠保险业务，来予以支持和保障，从而促进本地的城镇化建设。青海西宁目前旅游业发展较为旺盛，是城镇化建设的重要途径之一，金融机构可以针对此方面向旅行社或旅游景点等提供信贷服务。对于北京房山而言，则更需要基础设施、环保产业、创业公司等方面提供信贷服务创新，来提高其城镇化水平。 第三，要根据本区域金融业发展情况进行信贷服务创新。由于各地区金融业发展程度的不同，这就对不同地区的金融机构提出了不同的要求。北京市房山区在2016年8月发布的《房山区中小微企业贷款风险补偿金管理办法》中表示，房山区政府将通过建立担保资金风险补偿机制，出台贷款贴息等新型政策，支持城镇化背景下的中小企业以及贷款融资担保机构的发展。青海省人民政府在2017年2月发布的《关于深入推进青海省新型城镇化建设的实施意见》中提到青海省将通过鼓励政策性银行、开发性银行和商业银行创新信贷模式和产品，加强对青海省新型城镇化建设信贷支持力度的方式来强化政府对金融发展的支持作用。所以在新型城镇化建设的背景下，金融机构在房山区信贷创新应以健康发展为前提，而在青海地区则应以加强信贷支持力度为主要内容。 3.2. 应在响应政策的前提下深入进行信贷服务创新 第一，要完善其内容、监管方式及后续跟进汇报等方面的工作。首先，为加强农村金融信用体系建设，各级金融机构与各级政府建立银政合作关系，做到金融机构对政府政策做出内容创新以及政府监督管理金融机构行为的“双向发展”。其次，金融机构应积极配合政府，依据其为贷款人出具信用担保承诺证明，合理使用存放在金融机构的各项补贴补助资金，并开展信用建设、信贷管理等工作。最后，金融机构要跟进项目进程、记录资金流向，使资金与项目安全更有保障。与此同时，金融机构最好可以做到相关信息的跟进，使城镇化项目的信贷服务更加透明。 第二，要加强与政府的合作，对政府的政策及时做出响应，积极宣传城镇化政策及相关信贷服务等。在地方债务较高、发放贷款受限制的情况下，PPP (Public-private-Partnership)模式成为新型城镇化建设基础设施建设的主要模式之一。由于PPP项目贷款具有稳定的回报率和安全性且贷款风险较低，所以商业银行与政府合作参加PPP项目是不错的选择。商业银行等民间资本积极参与城镇化基础设施建设，还可以弥补政府建设项目现金流量与还贷能力不足的问题，扩大资本效应，并缓解地方政府债务压力。争取做到创新“跟着政策走”，从而为城镇化建设出一份力。 第三，要对城镇化建设的重点项目优先审核、分配信贷额度，并规范其绿色审批通道。对于重点项目的信贷额度审批不仅要快还要更加严谨，以免存在漏网之鱼。“绿色通道”一直是促进城镇化建设的重要组成部分，但是应该有进一步的规范与完善，比如按项目的重要性及可持续性来划分绿色通道的层次。 3.3. 应扩大关于新型城镇化建设的信贷服务创新范围 第一，要专门设立面向承担城镇化建设责任的企业以及个人的新型信贷服务。首先，增加担保品的种类是其成功推广的前提之一。比如推出个体工商户扩大规模贷款或特色城镇化产业个人创业贷款，因为小微企业创新或个人创业为本区域带来了就业机会促进了经济增长，加快了城镇化的建设。其次，合理对小额城乡贷款进行创新。如同孟加拉的格莱珉银行一样，通过联保等小额信贷技术，从社会底层解决乡村贫困的问题，成功实现经济与社会效益并存，促进了城镇化建设。最后要扩大服务范围，就要求金融机构不仅要宣传和传授相关知识，为百姓营造一个和谐的金融氛围，还要让城镇化发展的概念融入百姓生活，做政府工作发展的助推剂。 第二，创新和完善金融服务信用评价机制，贯彻和推广“双基联动”合作贷款模式。完善评价机制能使优质客户更方便、快捷的获得贷款，也使老百姓更加重视个人信用，降低不良贷款发生的几率，改善乡镇信用环境为城镇化的良好可持续发展打下坚实基础。“双基联动”则要求基层银行与基层党组织相互配合，共同为本社区生产发展提供信贷支持。双方共同开展建档、授信和评级等工作，推进信用体系建设与完善。 第三，移动互联网平台是当今世界的主流，不论是网页还是应用软件对客户来说都十分方便。在网络银行上开通并完善相关信贷指导、咨询的平台，区分对公、对私的信贷业务软件，甚至提供信贷操作等，不仅方便了客户还加快工作效率。智能手机现如今已融入每个人的生活，所以这会创造出更多的投资机会，需要金融机构把握住，不仅要提共平台传授使用与操作方法也非常重要。
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user: 4. 结语 在习近平总书记的指导下，我国的新型城镇化建设的效果显著，但是我国的城镇化建设仍处于快速发展的阶段。我们要坚持以创新、协调、绿色、开放、共享的五个发展理念为引领，以人的城镇化为核心，逐步实现可持续发展的城镇化建设。要遵循科学规律，加强顶层设计，统筹推进相关配套改革，各地区因地制宜、突出特色、勇于创新，吸引社会资本或金融机构参与其中，促进中国特色新型城镇化的持续健康发展。在此过程中，金融机构需要增加担保品种类、提供合理合法的抵押品代换策略，不断创新完善结构并加深、扩大金融服务范围，积极响应国家政策并加强与政府的合作积极参与PPP项目，加强监督管理以及辖区宣传活动，做新型城镇化建设的润滑剂。
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user: 摘 要 高效率、高功率密度是现代开关电源的发展趋势，提高开关频率可以有效减小无源器件的尺寸。传统的Si材料的功率器件性能已逐渐到了瓶颈，宽禁带半导体器件中的氮化镓功率器件相对于Si MOSFET，具有更小的导通阻抗，可以承受更高的开关频率条件。本文以GaN System的GS66052B为例，通过双脉冲测试，分析了单体增强型氮化镓功率器件的动态特性，设计了基于LM5114的单管驱动电路，并针对漏源极出现的过高的电压尖峰，通过参数计算，利用RC缓冲回路吸收过冲电压。实验表明氮化镓功率器件在电压尖峰处理后的高频负载下工作性能良好。 关键词 :氮化镓，动态特性，独立拉灌，尖峰电压 Copyright © 2017 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 硅功率器件性能的发展已达到了极限，高频化和小型化是开关电源的发展方向。与传统的硅功率器件相比，宽禁带功率半导体的性能要出色得多，碳化硅和氮化镓是其中最具代表性的功率半导体器件。但由于氮化镓功率器件的性能研究还不够完善，器件制造商提供的特性数据有限，所以有必要对氮化镓功率器件的性能进行进一步的研究。 GaN功率器件采用的是高电子迁移率晶体管结构，开关过程很快，可实现非常高的开关频率。相比较于SiC主要用于处理较大电力耐压600 V以上的用途，GaN功率器件则主要用于耐压600 V以下，或要求数百kHz以上的高速开关的用途 [ 1 ] 。GaN功率器件禁带宽度大，击穿强度高，相比于传统的硅功率器件，在耐压相同的情况下，裸片体积要小的多，寄生电容小，有助于提高开关速度。由于GaN的导通电阻小，采用MOSFET结构，耐压更高且开关速度更快，所以开关损耗也要小的多，大部分情况下0402和0603的贴片封装都可以用。氮化镓晶体管正向和反向导通都依靠二维电子导电，不存在少子的存储效应，理论上没有反向恢复。 2009年6月EPC首次推出增强型硅基氮化镓场效应晶体管，期望于替代功率MOSFET，2013年Transform公司推出600 V系列Cascode增强型GaN晶体管，2015年GaN System公司推出100 V和650 V两种耐压等级的GaN晶体管。GaN System公司研发出世界上最小的650V/15A的氮化镓晶体管，尺寸仅5.0 mm × 6.5 mm，比同类产品的尺寸缩小50% [ 2 ] 。但目前整体上氮化镓功率器件的发展仍处于起步阶段，针对GaN System公司的氮化镓芯片研究较少，所能参考的特性数据也非常有限，本文以GaN System的GS66502B芯片为研究对象，分析其动态特性，设计驱动电路，并针对出现的电压尖峰进行吸收，使其在高频下可靠工作。
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user: 2. 基本原理 2.1. 驱动原理 GaN System的GS66502B氮化镓晶体管是650V/7A增强型功率器件，栅源极电压范围为−10 V~+7 V。相对于EPC系列的氮化镓晶体管的−4 V~6 V，具有更宽的输入范围，与Si MOSFET和IGBT以及SiC MOSFET的驱动电压对比如表1所示。GS66502B几乎没有开关损耗和反向续流二极管损耗，虽然体内没有二极管，但有二极管的特性 [ 3 ] 。即GaN增强型晶体管反向导通具有等效“二极管”的特性，它与门 极电压有关。不需要外部的反并联二极管，反向恢复性能优良，硬开关效率高。 针对GaN晶体管的栅极电压需要严格控制的要求，TI研制了专用的GaN栅极驱动芯片LM5114，可将驱动电压进行严格控制，输出电压范围可在4 V~12 V之间可调。LM5114可驱动一个单体增强型氮化镓晶体管，具有独立拉灌输出功能 [ 4 ] 。独立拉灌输出功能可通过改变各自通道上的驱动电阻，分别控制开通和关断时间，可避免采用同一驱动电阻时对关断通道造成的不良影响。 图1是Si MOSFET器件常用的驱动电路，常用的驱动电路一般只使用一个VO输出引脚。当驱动信号为高电平时，反并联二极管D1截止，驱动器的VCC通过驱动电阻R GON 给开关管的结电容进行充电。当驱动信号为低电平时，反并联二极管D1导通，反并联二极管产生的导通压降加在栅源极之间。由于氮化镓功率器件的阈值电压很低，GS66502B的阈值电压只有1.5 V，如果采用拉灌共用输出的驱动电路将会导致栅源极电压超过阈值电压，造成晶体管关断失败。为实现与共用输出引脚电路相同的驱动功能，同时也为了避免二极管的使用，可采用开通和关断独立输出的驱动电路，如图2所示。 2.2. 驱动电路设计 开通电阻控制开通的转换速率，但是太大的开通电阻会降低开关速率增加损耗，太小的开通电阻则开关速度很大，会使开关损耗也增大，这是由于米勒产生可能的门极振荡。关断电阻常用的开通阻值范围为1~2 Ω，可为氮化镓晶体管提供强大快速的门极驱动下拉。而对于反向的dv/dt，逆向的米勒电流，要有一个低阻抗通路用来减少反向的门极尖峰电压和由LC谐振引起的后面的振铃。所以选择合适的门极电阻，氮化镓晶体管的速度就可以被门极电阻很好的控制。关键是选好合适的R G(ON) 和R G(OFF) 有助于驱动性能的稳定。本文选取LM5114作为GS66502B氮化镓器件的驱动芯片，设计基本的驱动电路，开通电阻5.1 Ω，关断电阻1.8 Ω，如图3。 Table 1 Comparison of driving voltages for GaN transistors and other transistor 门极电压 GaN晶体管 Si MOSFET IGBT SiC MOSFET 最大值 −10/+7 V +/−20 V +/−20 V −8/+20 V 推荐门极电压 0或−3/+5~6 V 0/+10~12 V 0或−9/+15 V −4/+15~20 V 表1. GaN晶体管和其他晶体管的驱动电压的比较 图1. 拉灌共用输出的驱动电路 图2. 独立拉灌输出的驱动电路 图3. 采用LM5114的双脉冲测试电路 2.3. 辅助电源设计 由于氮化镓功率器件的驱动电压不同于普通Si MOSFET，所用的LM5114的供电电压也不一样，所以在变换器应用中需要提供辅助电源实现驱动芯片的供电。对于GS66502B，栅源极电压范围为−10 V~+7 V，开通最佳值为6 V，所以需要额外的6 V供电电压。本文设计了一种基于LNK306PN的220 V转6 V的辅助电源电路，可以给GS66502B提供6 V的辅助电源供电，如图4所示。
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user: 3. 动态特性测试 3.1. 双脉冲原理 双脉冲测试的原理是驱动电路发出一宽一窄两个脉冲，氮化镓晶体管开通关断两次。在t 1 时刻，宽脉冲到来，V GS 升高，氮化镓晶体管降至通态电压，主电路直流电源两端电压几乎全部加在电感上面，电感电流线性升高，此时氮化镓晶体管的导通电流I D 等于电感电流I L 。在t 2 时刻，宽脉冲结束，V GS 降为零，晶体管关断的同时与等效二极管开始换流，电感电流几乎保持不变。在t 3 时刻，窄脉冲到来，电路中电流已达到一定值，所以可以有效测试氮化镓晶体管带负载开通的能力，并观察其与等效二极管换流的情况。而t 3 到t 4 时刻，电流I D 和I L 继续线性上升，直到第二次关断后电感中储存的能量完全消耗。图5为双脉冲测试电路原理波形。 3.2. 双脉冲仿真与实验 仿真和实验条件为直流电源提供30 V输入电压，电感值120 uH，双脉冲宽度10 us，由I = Ut/L得测试电流为2.5 A。使用LTspice仿真将GS66502B和LM5114模型导入，仿真波形如图6所示，可观测到漏源极两端电压在关断时刻有轻微振荡，而开通时刻漏源极电流有5 A尖峰，是电流正常值的两倍。图8所示为双脉冲实验测试相同条件下的GS66502B的开通关断特性，验证了基于LM5114独立拉灌输出驱动电路设计的正确性。 对比GaN晶体管和Si MOSFET在双脉冲测试下的开关特性，采用与GS66502B性能相近的Si开关管SPW20N60C3，可发现采用共用拉罐输出驱动的SPW20N60C3在双脉冲宽度为10 us的情况下，其驱动波形已发生严重畸变，尤其是关断时间较长已超过0.48us，关断时刻振荡时间达到0.4 us，而漏源极两端的开通和关断使得驱动电压V GS 波形也受到严重影响，如图7所示。相比较于SPW20N60C3的情况， 图4. 辅助电源电路 图5. 双脉冲测试电路原理波形 图6. 双脉冲电路仿真波形 采用独立拉灌输出驱动的GS66502B的开通和关断特性则要更加良好，开通时间20 ns，关断时间150 ns，受电路寄生电感影响关断时刻也伴随有轻微振荡，但开通和关断时刻的波形没有畸变，如图8。 图9和图10为双脉冲测试电路GaN晶体管开通和关断时刻的波形。驱动电压V GS 的尖峰主要是由 驱动回路中的杂散电感和晶体管的寄生电容造成的，在开通和关断的过程中，杂散电感和寄生电容进行能量交换，从而形成了电压振荡和电压尖峰 [ 5 ] 。氮化镓晶体管开通时的电流I D 的尖峰非常严重，尖峰值超过正常值的200%，功率器件的正常使用将受到严重影响。由于氮化镓晶体管为等效二极管，没有反向恢复电流，因此电流I D 的尖峰主要是由寄生电容放电引起的。在氮化镓晶体管开通的第三阶段，电压V DS 在极短的时间内由母线电压下降至通态电压，电容C D S 、C GD 上的电压以较高的dv/dt下降，两个电容放电，放电电流I DS 和I GD 流经氮化镓晶体管的沟道，等效二极管两端的电压也将由通态压降升至母线电压，等效二极管由直流电源充电后的充电电流I diode 也流经氮化镓晶体管的沟道，所以电流尖峰形成的原因主 图7. Si MOSFET双脉冲电路实验波形 图8. GaN晶体管双脉冲电路实验波形 图9. GaN晶体管开通时刻波形 图10. GaN晶体管关断时刻波形 要由电流I DS 、I GD 和I diode 三方面所造成的。而电路中开通和关断时刻的振荡则是由寄生电容和杂散电感的充放电所造成的。
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user: 4. 高频下负载实验 4.1. 负载下动态特性 在测试驱动特性时考虑出现的电压尖峰，采用占空比为0.5的驱动信号，开关频率为200 kHz，输入电压20 V，20欧姆电阻负载。可以看出驱动波形良好，栅源极电压在GaN晶体管的驱动电压要求范围内，驱动电压受主电路开关动作影响较小。 从图11可以看到，开通时刻栅源极电压只有轻微的一次振荡，而漏源极电压两端正常开通无振荡和尖峰。但关断时刻，栅源极电压有振荡，漏源级电压尖峰可达到137 V并伴随有振荡。如果加大输入电压尖峰值将继续增大，对于开关管在高输入电压下的负载工作极其危险，容易击穿开关管。 4.2. 尖峰吸收实验 RC吸收电路的原理是吸收开关管所产生的过冲电压，本质上是靠吸收电容C来吸收掉杂散电感所产生的能量 [ 6 ] 。 计算杂散电感时首先在未加缓冲电路时用示波器观察氮化镓晶体管关断时的一个振荡周期记为T 1 ，然后再给氮化镓晶体管并联一个已知大小的电容C 0 ，再次观察其在关断时的一个振荡周期并记为T 2 ，从而可估算电路中的杂散电感值： (1) 取2.2 nF的电容作为并联在氮化镓晶体管两端的已知电容，代入式(1)可得杂散电感值为92.2 nH。 假设关断前存储在主电路寄生电感和杂散电感中的磁能在氮化镓晶体管关断时完全转化为电容中的电能，则可以得出： (2) 式(2)中：L p 为主电路的寄生电感，L s 为电路中的杂散电感，I为电路的关断电流。ΔU为寄生电感产生的过电压，即 ，U d 为直流电压。 从而可求出吸收电容为： (3) 带入(3)求得C为3.6 nF，此处电容取4.7 nF。 氮化镓晶体管开通期间，存储在吸收电容C中的能量必须通过电阻R消耗掉，对于不同的吸收电路，C放电时间也有差异。对于RC吸收电路，只需满足τ = RC小于四分之一的氮化镓晶体管导通时间，就可以保证电容C中绝大部分能量的释放，不会影响下一次的吸收。但因为吸收电路中存在的大电流振荡会使得氮化镓晶体管开通时的漏极电流峰值会相应增加，所以R值也并不是越小越好，还要使R值设得高一些。所以综上，吸收电阻的取值范围为： (4) 式(4)中L为有关的线路电感，τ 0 是氮化镓晶体管的导通时间。在200 kHz下氮化镓晶体管导通时间为2.5 us，代入式(4)得 欧姆，此处R取22欧姆。 用4.7 nF的高压瓷片电容和22欧姆的电阻组成RC吸收电路接在漏源极两端，可发现，氮化镓晶体管GS66502B在开通瞬间，波形良好，漏源极电压快速开通。栅源极电压只有轻微的一次振荡即可进入正常开通状态。在关断时刻，漏源极两端电压尖峰被大幅度削减，只有略高于正常电压的20%，远远低于无吸收回路时的电压尖峰，漏源极两端电压在关断瞬间的振荡也明显减弱，如图12所示。实验表明，经RC吸收电路处理后，氮化镓晶体管的关断电压尖峰被大量削减，可在电路中安全工作和运行。 图11. 200 kHz下GaN晶体管驱动电路实验波形 图12. 200 kHz下GaN晶体管尖峰吸收后的实验波形
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user: 5. 结论 本文分析了单体增强型GaN功率器件的动态特性，针对其不同于Si MOSFET的特点设计了基于LM5114的独立拉灌的驱动电路。通过GS66502B的双脉冲测试仿真和实验以及与SPW20N60C3动态特性的对比和分析，验证和表明了采用独立拉灌输出驱动的GaN功率器件在高频下的开通和关断特性上比Si MOSFET更加优异。200 kHz开关频率实验表明GaN功率器件在高频下工作也伴随有较大的过冲电压，设计RC吸收回路可有效缓解电压尖峰。实验进一步表明氮化镓功率器件高频驱动特性的优势可在高频电路应用中更好地发挥作用。
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user: 摘 要 情绪与决策相生相成、难以分离，情绪对决策影响利弊兼具，因而运用调节策略发挥情绪的积极作用、限制情绪的消极影响对正确决策有很强的现实意义。已有研究表明，对决策中固有情绪和外在情绪的调节都可以改变决策行为，包括改变决策者的风险偏好、时间折扣率和公平决策，而且这种改变可增可减，具有较大的灵活性。这一过程是通过调控杏仁核、纹状体、脑岛、腹内侧前额叶和背外侧前额叶等脑区的激活水平和神经连接得以实现的。未来研究应关注一些新兴调节策略及其对利他决策的影响，并从情绪影响决策的具体机制层面考察情绪调节的作用及其神经机制；同时应开展更具生态效度的研究，以实现利用情绪促进决策的目的。 关键词 :决策，情绪调节，风险偏好，时间折扣 Copyright © 2017 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 导言 在经历了预期效用理论(Von Neumann & Morgenstern， 1947)、有限理性理论(Simon， 1956， 1967)和前景理论(Kahneman & Tversky， 1979)的衍变之后，决策研究已从早期极力回避情绪的影响，发展到今天认为决策过程总有情绪相伴(Hastie， 2001; Lerner， Li， Valdesolo， & Kassam， 2015; Phelps， Lempert， & Sokol-Hessner， 2014)，强调情绪是决策行为的决定性因素之一(Lerner et al.， 2015; Loewenstein & Lerner， 2003; Phelps et al.， 2014)。近10多年来，有关情绪与决策的学术论文成倍增长，研究者已提出躯体标记假说(somatic marker hypothesis; Damasio， Everitt， & Bishop， 1996)、主观预期愉悦理论(subjective expected pleasure theory; Mellers， Schwartz， & Ritov， 1999)、风险即情绪模型(risk-as-feelings perspective; Loewenstein & Lerner， 2003; Loewenstein， Weber， Hsee， & Welch， 2001)、情绪充与决策模型(emotion-imbued choice model; Lerner et al.， 2015)等理论来解释情绪在决策中的作用。 然而，情绪不仅可以发挥积极作用促进正确决策(Bechara， Damasio， Damasio， & Lee， 1999; Bechara， Damasio， Tranel， & Damasio， 1997)，也可能产生消极影响妨碍正确决策(Shiv， Loewenstein， & Bechara， 2005; Shiv， Loewenstein， Bechara， Damasio， & Damasio， 2005)。那么，发挥情绪对决策的积极作用且避免其消极影响，对于正确决策就具有重要意义。实现该目标的重要手段是情绪调节，即个体管理和改变自己或他人情绪的过程。在该过程中，个体通过一定的策略(认知重评，反应抑制等等)使情绪在生理唤醒、主观体验、表情行为等方面发生一定的变化(Gross， 1998)，其目的不一定都是为了体验积极情绪，还可能为了实现其他目的而采取工具性的调节(Gneezy & Imas， 2014; Tamir， 2009; Tamir， Bigman， Rhodes， Salerno， & Schreier， 2015)。 综观当前研究，决策大致可以分为三类，即风险决策、社会决策和跨期决策(Lerner et al.， 2015; Phelps et al.， 2014)。影响决策的情绪大致分为两类(Lerner et al.， 2015; Phelps et al.， 2014)：一是固有情绪(integral emotion)，指决策过程本身产生的情绪，也叫决策的情感反应，比如风险决策中对潜在结果倍感担忧；二是外在情绪(incidental emotion)，指伴随决策过程但并非决策过程本身诱发的情绪，比如决策者的心境或应激等等，是决策者在决策前的基线情绪状态。Phelps等人(2014)认为前者本身就包含在决策的效用计算之中，后者则会蔓延到主观效用的评估中，二者都会调控决策行为。鉴于决策中“三类决策分列、两种情绪交叉”的情况，本文先分三个决策类别，从固有情绪和外在情绪两个角度梳理情绪调节对决策影响，再综合相关研究总结了情绪调节影响决策的神经基础，最后对未来的研究做了展望。
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user: 2. 情绪调节对风险决策的影响 2.1. 调节固有情绪改变风险偏好 风险决策要求决策者在风险选择间权衡并做决定，决策者固有情绪的状况往往左右其风险偏好，而情绪调节就能改变其风险偏好。Sokol-Hessner及其同事(2009)让被试分别以关注和调节两种策略完成赌博任务，前者要求被试把每次决策其当作仅有的一次机会，后者要求被试像职业操盘手那样去思考，认为每次决策仅是自己创建的投资组合中的一次而已。结果发现损失与收益的相对皮肤电(SCR)激活水平与损失规避程度相关，调节策略降低了行为层面的损失规避，也降低了损失与收益的相对皮肤电激活水平。他们随后的研究发现杏仁核也表现出相似的激活模式：损失和收益的相对激活与损失规避相关，认知调节策略可以降低杏仁核激活水平且减少损失规避(Sokol-Hessner， Camerer， & Phelps， 2013)。这两项研究运用认知重评这一传统情绪调节策略调节了风险决策中的固有情绪，发现认知重评可以降低风险决策中的生理唤醒和杏仁核激活水平，同时减少损失规避。在这基础上，有研究发现调节策略对风险决策的影响具有灵活性，既可增大，也可减小。Braunstein等人(2014)让被试分别就决策的重要性采取增强或削弱的调节策略，发现强调决策的重要性降低风险承担比，淡化决策的重要性增加风险承担比。另外，有研究发现对食物趋近度进行削弱调节降低竞拍价格，增强调节提高竞拍价格，前者导致背外侧前额叶(DLPFC)的激活增强，腹内侧前额叶(vmPFC)无显著变化，而后者腹内侧前额叶激活增加，背外侧前额叶无显著变化(Hutcherson， Plassmann， Gross， & Rangel， 2012)。 情绪调节对风险决策的影响可能通过调节奖赏预期实现。Delgado等人(2008)发现关注奖励性条件刺激(关注蓝色刺激所代表的奖赏量)时皮肤电和纹状体激活增加，采用调节策略再评奖励性条件刺激时(蓝色是海洋的颜色，能让人平静)皮肤电和纹状体激活降低。该发现被后续研究证实，Martin等人(2011)让被试分“观看”、“放松”和“兴奋”三种状态观看风险提示刺激(老虎机，提示随后决策有风险)或无风险提示刺激(邮票自动售卖机，提示随后决策无风险)，再完成决策任务，结果发现相较于无情绪调节策略，使用认知调节策略时风险选择更少，同时纹状体激活降低。Langeslag和van Strien (2013)发现对提示输赢的刺激采用增强调节和削弱调节可以改变这些奖赏提示刺激引起的情感体验，增强调节时表征情绪凸显性的脑电成分LPP 波幅增大。这些研究都针对决策前的提示刺激施以情绪调节，结果说明情绪调节可以改变与奖赏预期相关的情绪，进而改变决策行为。情绪调节对风险决策的影响也可以通过调节结果评价实现。Yang等人(2013)发现认知重评能降低赌博输赢诱发的情感体验，降低结果评价诱发的反馈负波(FRN)和P300波幅。内隐情绪调节也可以达成相似效果，降低输赢产生的主观情感体验，同时降低FRN的波幅(Yang， Tang， Gu， Luo， & Luo， 2014)，说明外显和内隐的情绪调节都可以调节决策结果的凸显性和情绪体验，进而改变决策。 2.2. 调节外在情绪改变风险决策 对外在情绪的调节也可以改变风险决策。Heilman等人(2010)用影片诱发恐惧和厌恶两种情绪，再让被试分别在认知重评、反应抑制和控制条件下完成气球模拟风险决策任务(Balloon Analogue Risk Task)和爱荷华赌博任务(Iowa Gambling Task)，结果发现两种负性情绪都增加风险规避，而认知重评会阻止这种现象发生，说明认知重评可以降低决策中的负性情绪体验，进而改变决策行为。此外，个体在正性情绪状态下倾向做概率性决策，在负性情绪状态下倾向于做非概率决策，情绪调节可以改变这种倾向，认知重评让个体倾向于做概率性决策，表达抑制让个体倾向于做非概率性决策(李英武，2005)。 总之，已有研究表明对决策中固有情绪和外在情绪的调节都可以改变风险决策行为。另有一些研究没有具体分离固有情绪和外在情绪，从个体特征的角度证明了情绪调节使用风格与风险决策行为的相关性，习惯性使用认知重评与高风险承担相关，对概率变化和损失数量敏感性低，而习惯性使用表达抑制与低风险承担相关(Panno， Lauriola， & Figner， 2013)。这项研究从另一个角度证明了情绪调节对风险决策的影响。
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user: 3. 情绪调节对社会决策的影响 3.1. 调节固有情绪改变社会决策 社会决策是人类决策行为的重要类属，包括公平决策、利他决策等等，当前研究主要运用最后通牒任务等手段关注情绪调节对公平决策的影响。Van’t Wout等人(2010)让被试在认知重评、反应抑制和无情绪调节策略状态下完成最后通牒任务，当回应者对提议者的动机进行认知重评时，其拒绝率降低，而且随后让其改当提议者时，他会给出更少的不公平分配。Grecucci等人(2013)让被试在增强调节(将提议者的动机评价得更消极)、削弱调节(将提议者动机的消极程度评价得低一些)和无调节情景下完成最后通牒任务，结果发现与无调节条件相比，在削弱调节时被试接受更多不公平提议，而增强调节时拒绝更多不公平提议。不公平提议导致脑岛后部激活，在削弱调节时激活较小，而在增强调节时激活更强。相似结果也出现在独裁者游戏任务中，纹状体、后扣带回和脑岛在增强调节时激活更强，削弱调节时激活减小(Grecucci， Giorgetta， Bonini， & Sanfey， 2013)。这些研究以经典的情绪调节策略调节公平决策中的固有情绪，改变了被试的行为，激活了情绪加工相关脑区，最有意思的是这些脑区在增加和削弱调节中线性变化，强有力地说明情绪调节可以改变公平决策。 3.2. 调节外在情绪影响社会决策 相对于调节固有情绪以影响社会决策，调节外在情绪以改变社会决策的研究尚不多见。外在情绪对社会决策的影响是存在的，如Bonini等人(2011)发现厌恶刺激提高被试最后通牒任务中不公平提议的接受率。厌恶还让个体更倾向于处理掉自己已有的东西，当告知被试人们存在这种趋势时，这种现象仍然存在，预示简单的调节不足以消除外在情绪对决策的影响(Han， Lerner， & Zeckhauser， 2012)。不过，最近有研究发现认知重评可以缓解以色列被试因巴以冲突信息诱发的愤怒，更多支持和解政策，更少支持攻击性政策，而且接受认知重评训练一周的被试在联合国有关巴勒斯坦的投票中更支持和解，该效应在训练5个月后仍然存在(Halperin， Porat， Tamir， & Gross， 2013)，说明认知重评可以改变个体的社会决策。 同风险决策相似，已有研究从固有情绪和外在情绪调节两个角度证实了情绪调节影响社会公平决策。此外，也有研究从人格特征角度考察情绪调节与社会决策的关系，发现两难道德决策中，习惯性使用认知重评可以预测义务性选择(Szekely & Miu， 2015)，证明情绪调节使用风格与社会决策的相关性。
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user: 4. 情绪调节对跨期决策的影响 4.1. 调节固有情绪改变时间折扣率 跨期决策要求个体对不同时间点的不同数额奖赏进行决策，人们一般偏向于及时奖赏，即使延迟奖赏数额更大，即具有一定的时间折扣。研究发现采用认知调节策略完成跨期决策，其时间折扣率会随之变化。当前研究往往让被试采用某种认知策略去完成跨期决策，但没有直接指向或测量情绪。严格来看，这些研究不能作为“改变情绪、改变决策”的证据，但基于认知策略与认知重评情绪调节策略的相似性，这些研究仍可管窥认知重评对跨期决策的影响。Benoit等人(2011)发现想象未来花钱的生动情景愿意选择延迟大额奖赏，降低了时间折扣率，该效应与内侧前额叶喙部激活以及该区域海马同步性相关。Peters 和 Buechel (2010)也发现生动想象未来情景的被试更多选择延迟的大额奖赏，时间折扣率的变化与腹侧前扣带回的激活水平及其与海马、杏仁核的连接相关。另有研究则发现展望积极事件更多选择延迟奖赏，展望消极事件选择立即奖赏(Liu， Feng， Chen， & Li， 2013)。这些研究实质上是运用认知重评调节了决策过程，虽然直接测量情绪在的变化，但其确实改变个体的时间折扣率。 除了经典反应抑制和认知重评等情绪调节策略，已有研究提出诱发拮抗情绪可以调节情绪(詹鋆，2013)。Lerner等人(2013)诱发悲伤和中性情绪再完成跨期决策，发现相对中性条件，悲伤情绪让被试的时间折扣率增加。DeSteno等人(2014)用相似设计，发现诱发感激情感降低被试的时间折扣率。这些研究说明外在的悲伤和感激可能与跨期决策中对延迟的厌恶相生相克，改变其时间折扣率。 4.2. 调节外在情绪与跨期决策 目前还未见研究直接调节外在情绪以影响跨期决策。不过，已有研究证明外在情绪影响跨期决策，如个体的神经质人格特征和情绪启动都调节跨期决策(Augustine & Larsen， 2011)，阈下呈现品牌商标会让被试更多选择即时奖赏(Murawski， Harris， Bode， Dominguez， & Egan， 2012)。这些研究已为考察外在情绪调节如何影响跨期决策奠定了基础。
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user: 5. 情绪调节影响决策的神经基础 在前文情绪调节影响决策的论述中已多处涉及其神经基础。风险决策中，Sokol-Hessner等人(2013)发现风险决策中杏仁核在损失时激活更强，而认知调节策略可以降低杏仁核激活水平。被试关注奖励性条件刺激时纹状体激活更强，而用调节策略再评这些刺激时纹状体激活降低(Delgado et al.， 2008; Martin & Delgado， 2011)。情绪调节改变人们对竞拍目标的价值估计，增强调节增加腹内侧前额叶的激活，削弱调节增加背外侧前额叶的激活(Hutcherson et al.， 2012)。这些研究说明风险决策中风险由杏仁核表征，价值估计由纹状体和腹内侧前额叶表征，对风险和价值估计的调节可能涉及背外侧前额叶。更重要的是，情绪调节策略可以增大或减小这些区域的激活模式，实现对决策行为的调节。 社会决策中，增强调节拒绝更多不公平提议，脑岛后部激活更强，削弱调节接受更多不公平提议，脑岛后部激活更弱(Grecucci， Giorgetta， van’t Wout et al.， 2013)，说明脑岛编码了对不公平的厌恶，脑岛的反应可受情绪调节的调控。 跨期决策中，Peters和Buechel (2010)发现生动想象未来情景的被试更多选择延迟的大额奖赏，对延迟奖赏的主观评估与纹状体和眶额皮层激活相关，而时间折扣率的变化与腹侧前扣带回的激活水平及其与海马、杏仁核的连接相关。想象未来花钱的生动情景降低时间折扣率，内侧前额叶激活增加，内侧前额叶与海马同步性也增加(Benoit et al.， 2011)。这说明跨期决策中价值编码也涉及纹状体和内侧前额叶等脑区，而情绪调节对时间折扣的改变则与扣带回以及这些脑区功能连接相关。 综合这些研究，可见情绪调节影响决策的神经基础涉及杏仁核、纹状体、脑岛、扣带回、腹内侧前额叶、和背外侧前额叶等脑区。事实上，决策与情绪调节作为单独的认知活动就共用腹外侧前额叶、内侧前额叶和背外侧前额叶等脑区(Mitchell， 2011)。那么，这些脑区是如何协同作用实现情绪调节对决策的调控呢？Kahneman (2011)的双系统理论认为决策是第一系统(自动、迅速、无意识的“热”系统)和第二系统(控制、缓慢、意识驱动的“冷”系统)权衡的结果。上述脑区分别对应于双系统：纹状体、杏仁核、眶额皮层、脑岛和内侧前额叶属于“热”系统，编码价值、风险等与情绪相关信息；背外侧前额叶、前额叶前部和顶叶后部属于“冷”系统，主司理性认知，负责对“热”系统的调控(Cohen， 2005; Phelps et al.， 2014)。上述几个研究中，增强调节增加“热”系统，包括杏仁核(Sokol-Hessner et al.， 2013)、纹状体(Delgado et al.， 2008)、脑岛(Grecucci， Giorgetta， van’t Wout et al.， 2013)和内侧前额叶(Hutcherson et al.， 2012)的激活，降低“冷”系统，即背外侧前额叶(Hutcherson et al.， 2012)的激活；削弱调节则表现出相反的模式，激活“冷”系统，抑制“热”系统。可见，情绪调节是通过改变“冷”与“热”系统在决策中的权重实现对决策的影响。 然而，随着边缘系统理论的淡出(LeDoux， 2000)和神经网络模型(Sporns， 2011)的迅速发展，有研究者认为双系统分离、对立的思想已过时，应当用多维调节神经网络来研究情绪与决策的关系(Phelps et al.， 2014)。多维调节神经网络模型所涉及的脑区与双系统理论相同，只是不再将这些脑区划分为两个分离系统，引入多维调节神经网络模型，提出情绪调节是通过“改变背外侧前额叶和腹内侧前额叶的激活水平和神经连接，进而影响杏仁核、纹状体和脑岛的激活”来改变决策行为的。显然，该观点与双系统理论在实质上具有相似性，只是用多维调控代替双系统拮抗权衡，增加了模型的灵活性，可能更符合情绪调节改变决策的实际情况。总体来看，情绪调节可能就是通过调控杏仁核、纹状体、脑岛、腹内侧前额叶和背外侧前额叶等脑区的激活水平，以及彼此间神经连接得以实现的。
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user: 6. 总结与展望 情绪对决策的影响利弊兼具，因而运用情绪调节发挥情绪的积极作用、限制情绪的消极影响对正确决策具有很强的现实意义。已有研究表明，不管是对决策过程中固有情绪的调节，还是对决策者外在情绪的调节，都可以改变决策行为，包括改变决策者的风险偏好、时间折扣率、和公平决策等，而且这种改变既可增加，又可减小，具有较大的灵活性。这一过程是通过调控杏仁核、纹状体、脑岛、内侧前额叶、背外侧前额叶等脑区的激活水平和神经连接得以实现的。然而，该领域的研究刚刚起步，有如下问题值得进一步研究。 首先，可以考察新兴情绪调节策略对决策的影响。当前情绪调节影响决策的研究多关注认知重评。然而，认知调节与决策本身具有相似的神经基础(Mitchell， 2011)，都耗费认知资源且需要前额叶的参与。这就可能导致某些情景下情绪调节是无效的，比如在高应激情景下，认知调节作用就不大(Raio et al.， 2013)。这就要求运用一些新兴情绪调节策略，比如内隐情绪调节(Yang et al.， 2014)、拮抗情绪调节(Lerner et al.， 2013；詹鋆，2013)、时间延迟(Gneezy & Imas， 2014)等等，对决策中具体情绪进行有针对性的调节，以使决策最优化。比如研究内隐调节能否有效调控高应激状态下的决策行为及其相应机制，就颇具理论意义和应用价值。 其次，尚无研究涉猎情绪以及情绪调节对利他决策的影响，而利他决策在社会发展以及道德发展中都具有重要意义。因此，考察情绪和情绪调节如何影响社会折扣(Jones & Rachlin， 2006; Strombach et al.， 2015)，互惠利他等社会决策，可能会进一步揭示情绪调节改变决策的机制，也可能找到促进亲社会行为的途径。 再次，应当深入情绪影响决策的机制层面去考察情绪调节改变决策的作用机制。Lerner等人(2015)提出情绪可能通过改变决策思考的内容、思考的深度和决策的目标来影响决策。弄清情绪调节是仅改变了情绪，还是直接改变决策思考的内容、深度和目标，能够促进对“改变情绪、改变决策”的发生机制的理解。为了达成这个目的，一是在实验设计上分离情绪、决策思考的深度和目标等因素，从实验设计分离情绪调节的影响；二是引入数学模型，将各个因素的数值纳入模型，全面系统地分析情绪调节改变决策的机制。 最后，当前该领域研究多为实验室研究，这有利于探讨情绪调节作用于决策的机制，但难达到“运用情绪调节发挥情绪的积极作用、限制情绪的消极影响以促进正确决策”的目的。因此，考察政府、外交谈判、情报机构以及财务机构决策时的情绪调节使用特征，以及使用不同情绪调节后的决策效果就颇具现实意义。
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user: 摘 要 通过分析传统直配电方式的局限性，针对现有配电方法难以兼顾远近距离负荷的节能高效配电需求问题，本文提出一种配电网的双电压配电方法，利用三绕组配电变压器输出两种不同电压的特性，分别对远近距离负荷供电，达到降低配电网损耗、提高电能质量的目的，并从多个方面进行可行性论证和效益分析。 关键词 :双电压配电方法，三绕组变压器，近区负荷，远距离负荷 Copyright © 2017 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 配电网是电力系统向用户传输电能的最终环节，其安全性、可靠性和供电质量对用户有直接影响。我国中压配电网大多为10 kV，低压系统一般采用0.4 kV直配电方式 [ 1 ] ，前后两级电压之比达25倍。根据配电设计规范要求，0.4 kV线路的供电半径宜小于400 m，10 kV线路的输送理想距离为6~20 km [ 2 ] 。当用电设备总容量低于250 kW或变压器容量低于160 kVA时，不宜采用10 kV供电 [ 3 ] 。因此，对容量和距离不满足10 kV供电要求的较远负荷采用低压直配电方式，损耗往往很大，电压质量也难以保证。 传统0.4 kV直配电方式的低压线缆直接从配变引出接至用户，送电容量小、出线回路多、线行通道拥挤、供电半径有限。特别在农村远郊地区，负荷小而分散，供电距离远，电压质量差。在现有的配电方式很难兼顾近距离组团负荷与远距离分散负荷的节能、高效配电需求，亟待研究突破性的配电技术来解决当前配电方式面临的困境。 鉴于当前配电方式和改善手段不能同时解决远距离分散负荷因供电半径和电压等级造成的损耗和供电质量问题，本文提出一种基于三绕组配电变压器的双电压配电方法：配电变压器采用三绕组变压器，增加一个高于0.4 kV的补充电压层级Um，高压侧接10 kV进线，中、低压侧分别输出补充电压Um和直配电压0.4 kV，形成对近距离负荷和远距离分散负荷分电压供电的双电压配电模式，降低供电线路损耗，保障远距离用户的供电质量，达到兼顾远近负荷高效配电目的。
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user: 2. 配电网的双电压配电方法 2.1. “星云状”和“卫星式”负荷特点 “星云状”和“卫星式”负荷这两种负荷分布形式，常见于农村和小城镇的低压配电台区，也易见于煤矿、石化工业供配电系统，如图1所示：配电变压器布置在近区负荷密集处，负荷零星分散在配变周围较远处(圆圈大小代表负荷大小)的为“星云状”分布负荷；少数小容量负荷远离配变、孤立于组团负荷中心的为“卫星式”分布负荷。这些负荷的供电半径和容量不满足10 kV供电条件，但距离配变又比较远，采用0.4 kV直配电方式线路长、损耗高，三相不平衡度很高，且供电末端的电压质量不能保证 [ 4 ] 。随着电能替代和分布式电源的发展，这些分散负荷的容量需求逐步扩大，低压输电线路的功率波动性和损耗也在增大，电压质量面临越来越严重的问题。 2.2. 现有配电方式和降耗手段的局限性 我国低压配电系统一般采用0.4 kV直配电方式，10 kV (20 kV)中压配线经配电变压器将电压转换为0.4 kV，对低压台区内的负荷直接配电。这种直配电方式主要存在以下问题： ① 配电电压较低，输送容量和供电半径有限； ② 低压配电线缆电流过大，线路损耗较高； 图1. “星云状”负荷与“卫星式”负荷分布示意图；(a) “星云状”负荷；(b) “卫星式”负荷 ③ 出线回路多，线行通道拥挤，占地面积大； ④ 三相不平衡度高，损耗加剧； ⑤ 距离配电变压器较远的负荷，电能质量较差。 显然，传统0.4 kV直配电方式难以满足“星云状”和“卫星式”分布负荷的高效节能供电需求。目前，配电网节能降耗和改善电压的措施主要有网络重构、变电设备的经济运行、装设调压设备、无功补偿和提高配电电压几种方式 [ 5 ] 。配电网重构主要通过调整网络接线模式改变拓扑结构和潮流分布，达到降低损耗的目的，但并不适宜无联络冗余的放射型配电网 [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] 。根据变压器的经济运行区间和负载情况调整变压器的运行方式、采用新型节能变电设备也可有效降低配电网损耗 [ 9 ] ；装设有载调压变压器和馈线调压器还能在一定范围内调节线路末端的电压质量 [ 10 ] [ 11 ] ，但变压器的购置和运行成本太高，一般不用于10 kV及以下线路中；馈线调压器成本虽然相对较低，但一般安装于长距离线路的末端，只能改善电压，不能降低线路上的损耗，且两者的调节范围都有限(有载调压变压器不大于5%，馈线调压器不大于20%) [ 12 ] 。 无功补偿是配电网节能降损和调节电压质量应用最广泛的手段 [ 13 ] ，有集中补偿和分散补充两种方式 [ 14 ] 。无功补偿最大的优点在于能提高设备传输效率 [ 15 ] ，但不能解决因供电半径、负荷条件和网络自身参数导致的有功损耗。由于无功具有“分级补偿、就地平衡”的特性，因此不能减少补偿点之前线路和设备的损耗 [ 16 ] 。提高配电电压能扩大传输容量和供电半径，传输相同功率的条件下电流是电压升高倍数的平方分之一 [ 17 ] ，能显著降低线路上的损耗，目前我国中压配电网已有部分地区采用20 kV电压供电，取得了较好的效果 [ 18 ] 。低压配电系统，除煤井、采矿、石油和化工领域有660 V (690 V)和1140 V的电压等级应用 [ 19 ] ，公用配电系统仍只有0.4 kV一个电压等级。因此对于不满足10 kV供电容量和距离要求“星云状”和“卫星式”分布负荷，低压线路上的损耗往往很大，末端电能质量也常常不能满足。 2.3. 基于三绕组配电变压器的双电压配电方法 根据GB 50052-2009《供配电系统设计规范》 [ 20 ] ，要改善配电网电压偏差和负荷波动带来的电压闪变，宜从以下几个方面设计供配电系统： ① 降低系统阻抗，减小线路上的电压降； ② 装设无功补偿和调压装置； ③ 尽量平衡三相负荷； ④ 对波动较大的负荷采用专用线路和专用变压器供电。 针对“星云状”负荷和“卫星式”负荷在配电过程中存在的问题，特提出一种基于三绕组配电变压器的双电压配电方法：对已确定配电变压器和负荷分布位置的配电台区，增加一个大于0.4 kV、小于10 kV的补充电压等级U m ；配电变压器选用10/U m /0.4 kV、Δ/Δ/Y联结的三绕组变压器，高压侧接10 kV电源进线，低压侧输出额定电压0.4 kV，经低压母线直接接至近区负荷供电；中压侧输出补充电压等级U m ，经电缆或架空线接至远距离负荷区，再由U m /0.4 kV降压变压器降压供用户使用。由此形成一种配电网的双电压配电模式(U m 和0.4 kV)，如图2所示。其中U m /0.4 kV降压变压器可采用铁芯式、非晶合金或电力电子等类型的变压器。0.4 kV低压出线侧可装设无功补偿装置，以提高设备传输效率、改善电能质量。由于相邻电压等级不宜小于两倍，为方便设备选型，补充电压U m 宜尽量选择规范中已有的标称电压或整数、倍数电压。 采用双电压配电方法对“星云状”和“卫星式”分布负荷进行供电，可大幅降低远距离负荷的传输电流，扩大输电容量，提高供电质量，同时实现远、近区负荷分开供电、专线专变，有效避免远距离负荷波动对整个配电台区的影响。尽管增加补充电压可以降低远距离负荷的输电损耗，提高电能质量，但使用三绕组配变和增加的降压变压器也会使系统接线更复杂，增加投资。本文将分析基于三绕组配变的双电压配电方法效益及可行性。