2011年, 第9卷, 第4期　刊出日期：2011-07-30

  

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  基于部分元等效电路的外旁通柜寄生参数分析

  钟澎,张波,丘东元

  电源学报. 2011, 9(4): 1-5. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2011.4.1

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  外旁通柜是ITER整流电源系统中进行过流和过压保护的重要设备。由于寄生参数的存在，会造成并联支路分流不均，导致个别器件过载而影响整个设备的运行。论文利用部分元等效电路（PEEC）方法，对外旁通柜进行了电路建模和寄生参数计算。最后通过仿真和实验对计算结果进行了验证，表明该方法对外旁通柜寄生参数的分析是正确并且有效的。
太阳能、风力、燃料电池发电
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  燃料电池输出匹配网络设计方法

  沈国桥,李霄,张文平,徐德鸿

  电源学报. 2011, 9(4): 6-12. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2011.4.6

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  论文着眼于燃料电池输出匹配网络理论与综合设计方法的研究。首先分析了燃料电池与负载的特性，并从静态和动态性能两个方面给出了匹配网络的要求。然后通过对几种典型电路网络的特性分析，提出了利用开关变换网络结合占空比控制设计以解决燃料电池与负载的匹配问题的思想。根据这一思路，从动态和静态特性要求出发探讨了匹配网络的综合设计，并给出了四种结构和几种控制方法。最后，采用30kW燃料电池发电装置的设计和试验，验证了文中所提出的理论和设计方法。
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  亚毫秒脉冲功率开关RSD的大电流放电试验

  彭亚斌,梁琳,余岳辉

  电源学报. 2011, 9(4): 13-17. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2011.4.13

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  对应用于电磁发射脉冲功率电源的反向开关晶体管（Reversely Switched Dynistor，RSD）进行了大电流脉冲换流特性测试。介绍了RSD导通原理，分析了RSD的直接预充、谐振预充和变压器升压预充等三种预充电路。进行了9.5kV脉冲放电试验，试验脉冲电流的峰值为110kA，脉冲宽度为260μs，dit/dt为2.8kA/μs，由试验波形计算得到RSD开关的换流损耗为4.5kJ，占释放能量80kJ的5.6%。10.8kV试验的电流峰值、脉冲宽度、开通电压分别为150kA，350μs，8.2V。
多电平、新颖PWM控制
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  FPGA控制的不对称多电平逆变器的设计

  张丹,韩金刚,汤天浩

  电源学报. 2011, 9(4): 18-24. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2011.4.18

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  随着多电平技术在大容量场合的应用，不同结构的多电平拓扑结构不断被提出。论文研究一种混合级联式不对称多电平逆变器，该结构逆变器将传统H桥逆变器进行改进，与H桥相比使用相同器件时，该结构能够输出更多的电平数，或者在输出相同电平数的情况下比传统H桥级联结构使用更少的器件。该多电平逆变器由两个不对称四电平逆变器级联而成，输出电平数最少时为七电平，可以用于独立电源供电的系统中，如列车牵引和大型舰船推进系统以及工业自动化应用中。文中对直流侧为独立直流电源供电的混合级联式不对称多电平逆变器进行分析，所采用的调制方法为载波层叠PWM调制方法，通过FPGA编程输出PWM控制信号，调试搭建了硬件电路，从而验证了理论的正确性。
逆变器与UPS
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  小型直流UPS的AC-DC模块设计

  翁桃,佃松宜,苏敏,董航,田爽

  电源学报. 2011, 9(4): 25-30. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2011.4.25

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  分析了UPS的基本概念和发展现状，在简要介绍准谐振脉冲宽度调制电流模式控制器NCP1337芯片功能的基础上，根据实际开发的需求，采用NCP1337设计了一款110V交流输入、12V/40W直流输出的小型UPS电源的AC-DC模块。详尽分析了AC-DC模块各个子模块电路的设计。最后对研制的AC-DC模块的相关参数进行了实验验证，实验结果表明AC-DC模块设计达到预期设计要求。
谐波、电磁兼容和电能质量控制
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  无源注入支路对混合型有源电力滤波器的影响分析

  戴珂,李彦龙,刘聪,张树全

  电源学报. 2011, 9(4): 31-35. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2011.4.31

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  由于受电力电子开关器件制造水平的限制，有源电力滤波器通常应用在低压配电场合。如果采用基于无源注入支路的混合型有源电力滤波器就可以应用在中高压系统，能够解决中高压系统电流谐波的治理问题。论文针对混合型有源电力滤波器的电路拓扑，介绍了无源注入支路的基本工作原理，重点阐述了如何选择注入支路的调谐频率。无源注入支路调谐频率会影响到有源电力滤波器的电流谐波注入能力，同时在基频下整条注入支路呈现容性，可以补偿系统的无功。最后基于Matlab-Simulink仿真软件进行仿真，仿真结果证明了混合型有源滤波器的可行性和正确性。
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  植入式设备非接触电能传输系统的研究进展

  张巍,陈乾宏,曹玲玲

  电源学报. 2011, 9(4): 36-45. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2011.4.36

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  人体植入式医疗设备的非接触电能传输作为一种实用的生物医学技术，在持续稳定供电方面具有其他供电模式不可比拟的优点，其迎合了患者对安全、健康、舒适的需求，在医疗行业有着广阔地应用前景。文中以综述的形式对比了植入式设备的几种电能传输方式，重点对经表皮的非接触电能传输技术的特点进行分析，总结了其变参数条件下的控制方式和非接触变压器结构的优化方法的研究。
新颖开关电源
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  能馈电子负载中低压大电流输入高增益变换器设计

  韩晓明,马皓,陈隆宇

  电源学报. 2011, 9(4): 46-51. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2011.4.46

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  针对能馈电子负载低压大电流输入、输入电流纹波小和高增益的要求，论文给出了两级DC/DC升压的boost级联拓扑方案，第一级的交错并联boost电路满足大电流输入的同时减小了输入电流纹波，两级boost级联的拓扑可以方便地实现高升压比。文中分析了电路的运行原理和电路特性，给出了输入电流闭环的设计过程，并利用DSP实现了输入电流的恒流控制和输入均流。最后，设计制作了一台3.3V输入、48V输出的330W实验样机。实验结果满足能馈电子负载的要求并验证了理论分析的正确性。
多电平、新颖PWM控制
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  基于H桥级联的功率单元变流器设计

  刘景芳,杨荣峰,高强,徐殿国

  电源学报. 2011, 9(4): 52-55，62. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2011.4.52

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  针对多电平功率变换电路在中压、大功率应用场合因其所具有的良好性能而获得广泛地关注的情况，简单介绍了多电平变换器的种类，及H桥级联结构的优点，并完成了基于H桥级联变流器的功率单元的硬件电路及软件设计。文中详细介绍了硬件电路各主要部分所采用的芯片及实现的功能，并进行了相关实验验证。该功率单元选择CPLD作为核心控制芯片，可以很好地实现故障监测、故障处理及IGBT的驱动保护等功能。
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  压电叠堆联接方式及低频发电特点的研究

  党永,董维杰,白凤仙,喻言

  电源学报. 2011, 9(4): 56-62. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2011.4.56

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  压电发电是一种新型的振动能量收集技术。论文推导并给出了压电叠堆在33模式低频振动时输出电压和功率的数学表达式，并分析指出了输出电压和功率与压电系数、压电片个数、压电片厚度、激振力、激振频率正相关，与电极面积和介电常数负相关；电学串联的压电叠堆可以输出较高的开路电压；电学并联的压电叠堆可以输出较高的输出电流和功率。文中设计了压电叠堆夹持装置和振动发电实验装置，在振动频率5Hz、激振力26N的情况下得到两片电学串联叠堆和并联叠堆的最大功率分别为0.14μW和0.4μW；实测输出电压随振动频率、电阻、压电片个数、振子厚度和电极面积的变化趋势与理论预测相符。
新颖开关电源
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  交错并联Boost PFC变换器设计

  陈文明,黄如海,谢少军

  电源学报. 2011, 9(4): 63-67. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2011.4.63

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  Boost PFC变换器引入交错并联技术后有效地降低了器件的电流应力、输入电流纹波和磁性元件的体积。介绍交错并联技术的原理，分析应用该技术的Boost PFC电路的具体工作模态，理论上推导了电感值的设计原则，通过详细地损耗分析给出了器件优化的方法。实验结果表明，采用该方案的PFC电路控制简单、功率因数高、效率高。
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  高速列车变流系统热设计与温升仿真研究

  黄先进,侯少敏,张立伟,林飞,杨中平

  电源学报. 2011, 9(4): 68-72，87. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2011.4.68

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  变流系统是决定高速动车组动力配置的重要组成部分之一，其散热能力在很大程度上影响着变流系统的容量。论文简要介绍了高速列车牵引传动系统结构及其冷却方式，运用二次线性化的方法对牵引变流器中的主逆变器功率器件损耗进行建模，并推导出了具体的计算流程。另外，利用热仿真软件FloTHERM对功率模块特定工作状态下的热分布情况进行仿真，并与计算结果及列车运行实测数据比对，证明了建模及仿真分析的可靠性，为变流器的损耗计算及散热设计提供了方法和依据。
电池及充电技术
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  SLR式软开关充电电源的设计

  王建新,杨威,李平

  电源学报. 2011, 9(4): 73-77. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2011.4.73

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  设计了一种以串联负载谐振变换器为主电路拓扑的充电电源，介绍了串联负载谐振变换器的工作原理和软开关特性。分析了在电池负载条件下电路的电流特性，设计了控制电路，通过定脉宽调频控制实现对负载的恒流充电。针对输出电流纹波较大的问题，设计了电源模块交错并联的解决方法，仿真验证了该方法的可行性。研制了一台电源模块样机，实验结果表明开关管始终工作于软开关状态，并且电源可以较好地实现对负载的恒流充电。
系统仿真、建模与控制
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  基于改进小波包的非整次谐波分析算法

  梅小华,郑力新

  电源学报. 2011, 9(4): 78-82. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2011.4.78

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  小波函数是具有时域和频域良好局部化特性的函数，可以用于非整次谐波的检测。但是小波变换算法存在着频谱泄漏和栅栏现象，给谐波的检测带来误差。文章提出了改进小波包快速算法，在每层信号分解或重构过程中，在原小波滤波器后面串联一个新的纠正滤波器，使得重构信号中的幅值失真和频谱混叠现象得到有效改善，实现检测非整次谐波的方法。通过仿真实例将改进算法的结果与传统算法进行对比，结果证明，改进算法能更有效地避免重构信号中的频谱混叠和交错现象，为谐波的精确检测提供了有效的手段。
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  基于无源性的光伏并网逆变器非线性电流控制策略

  慕小斌,王久和,顾问,徐升升

  电源学报. 2011, 9(4): 83-87. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2011.4.83

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  鉴于光伏并网逆变器的数学模型呈现非线性特性，采用无源控制（Passivity-Based Control，PBC）理论得出的算法对逆变器进行控制，可使并网逆变器具备优良的动、静态特性。论文首先建立了并网逆变器欧拉-拉格朗日（Euler-Lagrange，EL）数学模型，证明了逆变器是严格无源的。基于逆变器的无源性，控制能量在逆变器中的重新分布，并采用注入阻尼和系统解耦的方法对控制器进行了优化设计。控制器对输出有功电流和无功电流分别进行控制，使系统能快速跟踪光伏阵列的最大功率点，同样也可对本地负载进行无功功率补偿。计算机仿真表明，基于无源性的光伏并网逆变器非线性电流控制策略是可行的。
电池及充电技术
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  基于单端反激电路的实用充电器设计

  毛小明,夏东伟,刘玉朋,何占宁

  电源学报. 2011, 9(4): 88-90. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2011.4.88

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  采用恒压限流法设计了一种简单、合理的蓄电池充电器。充电器电路简单，易于实现。由TI公司PWM控制芯片3845对电路控制，充电器保持蓄电池充电电压不变，电流限定在可接受范围内，可以有效防止因充电电流过大造成蓄电池极板活性物质脱落，损坏蓄电池。测试充电数据，电路效率高，稳定，可靠，此方案可以应用。