2012年, 第10卷, 第2期　刊出日期：2012-03-30

  

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电源的数字控制
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  基于群特性分析的DC-DC变换器级联系统稳定性判据

  张波

  电源学报. 2012, 10(2): 1-5. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2012.2.1

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  电力电子变换器级联的稳定性分析是一个尚未解决的问题，线性电路的阻抗匹配规律不适合开关电路级联系统的分析和研究。为此，论文尝试将研究对称性的基本理论——群论引入到DC-DC变换器级联系统的分析中，试图根据DC-DC变换器级联系统的物理结构，定义基本DC-DC变换器级联系统的群集合，探讨它们的群特性，揭示群特性与级联特性之间的联系及物理意义，由此初步提出一个基于群特性分析的DC-DC变换器级联系统的稳定性判据，为解决DC-DC变换器级联的问题提供一个新的数学工具。
太阳能、风力、燃料电池发电
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  一种抑制电网扰动的单相并网逆变器的控制方法

  滕国飞,肖国春,张志波,臧龙飞

  电源学报. 2012, 10(2): 6-11. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2012.2.6

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  来自电网的扰动，包括电压跌落、谐波以及电网阻抗的变化等，会影响采用LCL滤波器的光伏并网逆变器的正常并网。提出了一种使用重复控制的双闭环加前馈的单相光伏逆变器控制方法。采用比例控制器的反馈和前馈虽然不能彻底消除谐波影响，却可以抑制LCL滤波器谐振峰，并提供需要的增益和快速的响应，而重复控制则可以保证系统对电网谐波的抑制以及使系统具有良好的鲁棒性，并易于设计和实现。仿真和实验结果表明，控制系统在各种电网扰动发生时，仍然能够保证并网电流指标满足标准的要求。
单相、三相功率因数校正技术
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  三相四线制静止无功发生器的实验研究

  董明轩,武健,侯睿,徐殿国

  电源学报. 2012, 10(2): 12-15,31. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2012.2.12

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  三相四线系统中三相不平衡、三相畸变、谐波等电能质量问题日益严重，静止无功发生器（Static Var Generator）的研制成为解决这些问题的途径之一。基于改进i_p-i_q算法的三相四线指令电流的检测方法，能够将负载电流中的零序电流提取出来。应用该算法设计了带有裂相电容的三桥臂主电路结构，输出电流采用滞环控制，基于DSP研制了三相四线SVG的样机，搭建了大功率实验环境，对三相四线SVG的性能进行了实验验证，实验结果证明该装置对零序电流、谐波和无功功率的补偿效果非常明显。
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  有源电力滤波器重复控制方法的设计

  许明夏,林平,张涛,陈敏,徐德鸿

  电源学报. 2012, 10(2): 16-20,83. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2012.2.16

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  分析了三相并联型有源电力滤波器（APF）原理和电流控制数学模型。接着将重复控制器嵌入到有源电力滤波器（APF）中，实现PI控制和重复控制的双闭环电流控制。同时讨论了重复控制的稳定性和稳态误差，分析了重复控制器的参数设计。最后在一台20kVA并联型有源电力滤波器样机上验证了该方法的使用性和有效性。
电力传动与变频调速
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  开关磁阻电机的直接瞬时转矩控制研究

  孙建忠,李默竹,孙斐然

  电源学报. 2012, 10(2): 21-24. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2012.2.21

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  开关磁阻电机固有的高度非线性特性使传统的平均转矩控制方法难以消除转矩脉动，也限制了它在高性能伺服系统中的应用。文中采用新型的直接瞬时转矩的控制策略，将瞬时转矩作为控制对象，在滞环控制的基础上通过PWM调制，结合在换相区间的转矩矢量分配函数，使瞬时转矩精确地跟随参考转矩。控制策略应用于一台样机控制系统，实验结果验证了控制策略的有效性。
新颖开关电源
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  一种用于双向全桥DC/DC变换器的新型反激绕组设计方法

  郝世强,全书海,黄亮

  电源学报. 2012, 10(2): 25-31. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2012.2.25

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  为改善反激绕组传统设计方法的不足，以双向全桥DC/DC变换器为例，提出一种反激绕组的全新设计方法，包括原边电感量、匝数和气隙的改进设计方法。首先，提出“抛物线求解法”，准确地求出了原边所需电感量，使电感电流纹波真正满足设计要求，并直观地找出电流纹波最恶劣的工作点。然后，提出匝数和气隙的新型设计方法，不仅抵消了边缘磁通对电感量的影响，而且直接得出精确的设计结果，避免了反复凑试的繁琐。最后，此新型设计方法应用于一台双向DC/DC变换器，实验结果表明电路工作稳定，该方法有效、可靠且实用。
电源的数字控制
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  逆变系统负载调整率提升的研究

  邹庆玉,孙超,陈文杰,董德智,陈敏,徐德鸿

  电源学报. 2012, 10(2): 32-36,41. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2012.2.32

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  分析了采用双环控制、虚拟电阻法和负载电流前馈三种控制方法逆变器的输出阻抗，比较了三种控制方法对负载调整率的影响。虚拟电阻法会增大逆变系统在负载调整前后输出电压的幅值变化，影响负载调整率，而负载电流前馈可以改善逆变系统在负载调整时的动态性能。在10kW的采用逆阻型IGBT的三相T字型逆变器平台上进行了实验验证。
LED驱动电源
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  多路照明LED驱动及调光电路的设计

  殷威,邢丽冬,王贵贵,王欢

  电源学报. 2012, 10(2): 37-41. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2012.2.37

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  照明LED正在被广泛的应用，每个LED配有一个单独的驱动源，且灯光不可调，能源浪费，为了多路LED能够随着需要调光，进行实验研究。实验采用的方法是：驱动电路和调光电路独立设置，其中驱动电路采用基于UC3845的单输入-多输出反激变换器来实现，变换器功率为87.5W，它把220V交流市电转换成五路5V直流电，为各自照明LED提供驱动电源；计算机给单片机发出调光信号，单片机控制调光电路对CD4067进行多路选择，同时产生PWM调节LED平均电流值。
多电平、新颖PWM控制
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  模块化多电平变流器中子模块散热设计

  吕栋,申斐斐,施科研,陈敏,徐德鸿

  电源学报. 2012, 10(2): 42-46,52. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2012.2.42

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  以模块化多电平变流器子模块损耗分析为基础，从传热学的角度，分析散热片的热阻模型，设计了三相500kVA模块化多电平变流器子模块的散热片，并通过Ansys仿真验证设计结果。最后通过实验验证散热片设计方法。
新颖开关电源
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  非同步控制方式双管Buck-boost变换器减小反向恢复损耗的研究

  杨晨,谢少军,秦岭

  电源学报. 2012, 10(2): 47-52. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2012.2.47

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  提出了采用耦合电感的双管Buck-boost变换器的一种非同步控制方式。讨论了采用耦合电感降低续流二极管反向恢复损耗的原理，对比分析了同步与非同步工作方式下电路的工作原理和电路中各电流的理论计算结果，并通过仿真和实验进行了验证。研究表明，与同步控制方式相比，所提出的非同步控制方式可以减小双管Buck-boost变换器续流二极管反向恢复损耗，可以进一步提升变换器效率。
其他
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  系统分解协调算法的抽水蓄能电站优化调度

  吴雄,王秀丽,黄敏,葛风雷

  电源学报. 2012, 10(2): 53-56,66. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2012.2.53

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  建立了包含抽水蓄能电站的电网统一调度优化模型，即以调度周期内火电燃料成本为最小目标函数，满足系统及各机组约束条件。利用系统分解协调思想，开发了一个结合拉格朗日松弛方法和粒子群优化算法的混合算法，将原优化问题分解为两层优化问题。上层拉格朗日算子优化利用次梯度算法求解，下层各子问题利用粒子群优化算法求解，经过迭代寻优得到最优对偶解后，利用一个启发式算法求得满足系统约束及各机组运行约束的原问题的可行解。最后通过算例验证了模型的合理性及算法的有效性。
太阳能、风力、燃料电池发电
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  光伏并网微型逆变器中功率解耦技术概述

  李朵,蒋晨,陈敏,钱照明

  电源学报. 2012, 10(2): 57-61,71. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2012.2.57

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  在光伏并网微型逆变器中，输出功率含有两倍工频的功率脉动，而光伏组件根据MPPT算法控制输出为恒定的功率，这两者的瞬时功率不平衡通常由并联在光伏组件两端的大电解电容来解决。然而电解电容寿命有限，远低于光伏组件的寿命要求，成为影响微型逆变器寿命和稳定性的决定性因素。回顾了国内外应用于光伏并网微型逆变器中的功率解耦技术，进行分类介绍并列举了不同的电路拓扑及控制方法，最后对其进行比较并指出各种方法的优缺点。
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  基于定值扫描的MPPT风光互补路灯控制器

  骆雅琴,程木田,程卫群,聂启彪,金鹏

  电源学报. 2012, 10(2): 62-66. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2012.2.62

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  介绍一种基于定值扫描MPPT的风光互补路灯控制器。该路灯控制器是根据现场的要求来设计的，具有有效的定值扫描MPPT控制方案及分时控制等控制策略，应用效果表明本系统能准确地追踪最大功率点，并且操作方便，控制稳定，现场应用效果较好。
电源的数字控制
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  有源电力滤波器自适应电网电流滞环控制

  赵文,张代润,吴敌

  电源学报. 2012, 10(2): 67-71. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2012.2.67

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  简要介绍了基于有功能量平衡原理的控制方法，将自适应电网电流滞环控制方法应用于三相四线制有源电力滤波器。该方法主要根据电网电压、有源电力滤波器接入点电压和电网电流的微分改变滞环电流宽度，从而实现开关频率的稳定；通过改变补偿电流的波形实现电网电流的正弦化，且在负载变化时，电网电流能实现动态稳定。该方法的特点是不需要传统的谐波电流检测，可实现数字化控制。使用Matlab仿真，其结果证明了该方法对三相四线制有源电力滤波器进行定频控制是可行的。
太阳能、风力、燃料电池发电
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  NPC三电平光伏逆变器SVPWM合成和序列的优化

  张一博,王聪

  电源学报. 2012, 10(2): 72-75. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2012.2.72

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  探讨了基于二极管钳位式三电平拓扑结构的光伏逆变器的关键技术，对SVPWM的合成及序列的优化加以深入讨论和改进。提出一种修正矢量作用时间的方法来减少因直流侧电压不平衡而产生的合成矢量偏差。在MATLAB仿真的基础上搭建了光伏并网逆变器实验平台，进行实验论证。
谐波、电磁兼容和电能质量控制
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  基于柔性多层带材3kW全集成EMI滤波器

  陈谦,胡长生,邓成,温志伟,陈敏,林平,徐德鸿

  电源学报. 2012, 10(2): 76-83. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2012.2.76

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  EMI滤波器是抑制干扰的有效手段之一，全集成EMI滤波器在性能和体积方面均具有明显的优势。基于柔性多层带材，设计了应用于3kW场合的全集成EMI滤波器。文章详细介绍滤波器的集成原理，并提出了集成结构的设计流程和参数的计算方法。实验结果表明，在中、大功率场合，和分立滤波器相比，全集成EMI滤波器性能更好、体积更小。
新颖开关电源
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  三电平Boost变换器软开关技术的研究

  冯海兵,于月森,戚文艳

  电源学报. 2012, 10(2): 84-89,94. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2012.2.84

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  针对软开关多电平变换器具有效率高、功率因素高、开关应力小等众多优点，在原三电平Boost变换器基础上，提出了一种新型Three Level Boost软开关电路。首先分析了在不同模式下Boost TL电路结构的优缺点，同时给出了电路实现最优效果的控制模式；接着，提出了一种新型Boost TL软开关电路，通过对电路工作模式进行详细分析，给出了Boost TL变换器实现软开关运行的条件。最后，通过Saber仿真，验证了理论设计的正确性和可行性。
其他
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  电容电荷平衡控制技术的研究进展与分析

  郭晓君,林维明

  电源学报. 2012, 10(2): 90-94. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2012.2.90

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  随着高性能数据处理设备的迅速发展，电力电子供电设备动态响应的要求也越来越高。先进控制技术是提高变换器动态响应的一种有效的方法。近年来提出的基于电容电荷平衡准则的控制策略可以使变换器既具有快速负载动态响应又有较高的效率。这种控制策略大致可以分为两类：仅通过控制电路来实现快速负载响应；通过控制电路和改变主电路的结构来实现快速负载响应。文中回顾了近年来电容电荷平衡控制技术的研究进展，并分析讨论了它们的特点。
太阳能、风力、燃料电池发电
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  永磁直驱风力发电机网侧变换器的研究与仿真

  王爱华,张燕燕,刘晓敏

  电源学报. 2012, 10(2): 95-99. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2012.2.95

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  描述了永磁直驱风力发电机网侧变换器的基本结构和工作原理。对其数学模型进行了详细的推导，通过坐标变换得到其在dq旋转坐标系下的数学模型。通过基于前馈解耦和双闭环控制策略，实现了直流侧电压稳定、网侧功率因数可调的控制目标。通过空间矢量调制方式，提高了直流侧电压的利用率。对系统双闭环PI调节器的参数进行了设计。在MATLAB/SIMULINK环境下建立了永磁直驱风力发电机网侧变换器的仿真模型，通过仿真对控制策略进行了验证。
单相、三相功率因数校正技术
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  微功耗功率因数校正器

  郁百超,李嘉明

  电源学报. 2012, 10(2): 100-106. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2012.2.100

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  微功耗功率因数校正器采用电压补偿的方法，实现了对电网电压的功率因数校正，达到网侧功率因数为1、总谐波畸变THD为零。其最大优点是，不采用PWM脉宽调制，不产生EMI干扰，只须将输入功率中的极小部份进行功率变换，就可以获得全部输出功率，即输入功率中极大部份不必进行实际的功率变换，也不必磁芯变压器或电感传递，真接到达输出端，成为输出功率。因此功耗极小而寿命极长，安全可靠，节能环保，效率接近100%，成本低，制作安装容易。