2012年, 第10卷, 第3期　刊出日期：2012-05-30

  

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太阳能、风力、燃料电池发电
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  分布式发电中的虚拟同步发电机技术

  张兴,朱德斌,徐海珍

  电源学报. 2012, 10(3): 1-6,12. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2012.3.1

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  随着分布式电源渗透率的不断提升，常规的分布式并网发电控制技术将会使得电网的稳定性问题越发严峻，虚拟同步发电机技术因其能够改善电网稳定性而成为研究的热点。首先介绍了同步发电机频率及电压控制的机理，接着介绍并分析了现有的两大类具有典型性的虚拟同步发电机技术方案及其控制原理，最后对虚拟同步发电机技术的发展方向进行了展望。
电源的数字控制
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  一种等效奇次谐波谐振器的单相DVR控制方法

  胡磊磊,肖国春,卢勇,滕国飞,王兆安

  电源学报. 2012, 10(3): 7-12. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2012.3.7

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  提出了一种应用于单相动态电压恢复器（DVR）的数字控制方法。采用单相构造三相的方法可以得到需要的旋转坐标量。使用旋转坐标系下的重复控制模块，该模块可以等效为静止坐标下的一组奇次谐波谐振器，从而可以补偿单相系统中的奇数次谐波。加入前馈和PR控制器可以增加基波频率处的增益，加快动态响应。文中控制系统无电流环，结构被简化。仿真和实验结果表明，系统能有效抑制谐波，对电压跌落和负载扰动响应迅速。
多电平、新颖PWM控制
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  一种模块化多电平变流器的控制器架构

  申斐斐,施科研,吕栋,林平,陈敏,徐德鸿

  电源学报. 2012, 10(3): 13-17,31. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2012.3.13

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  针对模块化多电平变流器（MMC）应用于高压直流输电（HVDC）领域时子模块数目较多的需求，探讨了一种三级控制器的系统架构方法，不仅减少了子模块和主控制器之间的光纤连接数目，还增加了子模块控制的灵活性；分析了此种控制结构的模块同步问题并给出了较好的解决办法。设计并搭建了一个单相实验平台，用实验验证了三级控制器设计的可行性。
系统仿真、建模与控制
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  一种双向级联式BuckBoost逆变器的建模与分析

  周宏林,肖帅,杨耕

  电源学报. 2012, 10(3): 18-22. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2012.3.18

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  介绍了一种新型级联式BuckBoost变流器，并对其进行了建模与理论分析。在确定变流器工作原理的基础上，通过详细的分析建立了变流器的开关函数模型，接着推导了变流器的开关周期平均值模型。该模型表明了该变流器系统具有双向能量流动和升降压的能力，并揭示了该变流器在控制上具有较强优势的原因在于它有一个额外的控制自由度。最后通过实验验证了上述分析。
其他
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  基于新型升压自耦变压器的12脉波整流系统

  高蕾,孟凡刚,佟为明

  电源学报. 2012, 10(3): 23-31. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2012.3.23

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  为扩展自耦变压器的应用范围，增大其升压比，通过分析多脉波整流系统对移相自耦变压器输出电压的要求，给出了新的移相自耦变压器移相角范围；设计了移相角为π/2的自耦变压器，将其应用于12脉波整流系统，并计算分析了系统输入电流、负载电压和磁性器件容量。理论分析、仿真结果和实验结果表明，移相角等于π/2时，自耦变压器容量仅为系统输出功率的63%，且自耦变压器具有结构对称性好和绕组个数少等优点。
单相、三相功率因数校正技术
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  电流采样前移三电平有源电力滤波器的设计

  康劲松,卢文建

  电源学报. 2012, 10(3): 32-37. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2012.3.32

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  文中分别对传统的有源电力滤波器（Active Power Filter，APF）和PWM（Pulse-Width Modulation）整流器结构和原理进行研究，分析了它们基本功能、主电路拓扑结构、控制特性及策略的异同。根据二者的相似性对PWM整流器的拓扑结构加以转换和改进，使其衍生出具有有源电力滤波器的功能和特性。该有源电力滤波器不需要对负载的电流进行采样，而是将电流采样点前移到网侧，并通过相应的空间矢量算法以保证网侧具有较理想的电流。所得结论经过Matlab/Simulink仿真后，证实该有源电力滤波器结构的有效性。
多电平、新颖PWM控制
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  三相高功率因数PWM整流器的设计

  孟大鹏,李国锋,王志强

  电源学报. 2012, 10(3): 38-42. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2012.3.38

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  目前三相功率因数校正技术广泛应用于PWM整流环节，而预测电流控制则是实现单位功率因数的一种有效控制策略。这种控制方式有效地解决了网侧电压电流相位校正的问题，以简单的电压环和电流环替代原有的复杂的功率环，既简化了算法程序，又节省了数字信号处理器的资源。电压环采用PI调节器，可以稳定调节直流输出电压，电流环采用相位跟踪技术，可以使整流器获得较高的功率因数。此PWM整流器在网侧添加双向可控硅控制的软启动装置，使直流侧输出电压在装置上电瞬间平稳上升至稳态电压。
单相、三相功率因数校正技术
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  并网逆变器LCL型滤波器的设计及有源补偿

  朱瑞林,韩金刚,汤天浩

  电源学报. 2012, 10(3): 43-47. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2012.3.43

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  在并网逆变系统中，LCL型输出滤波器能够很好地抑制功率开关管高频开通与关断产生的大量高次谐波，因此备受关注。针对LCL型输出滤波器，阐述了滤波器电感L及电容C参数取值原则及设计步骤。由于LCL输出滤波器是三阶系统，易引起输出振荡，为增大阻尼，消除振荡，详细分析了一种基于电容电流反馈的有源阻尼法。最后通过仿真及一台以DSP2812为核心控制器件的1.5 kVA单相并网逆变器装置对理论分析做了实验验证，实验结果表明了所提设计方法的有效性。
系统仿真、建模与控制
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  双向全桥LLC谐振变换器的理论分析与仿真

  杨子靖,王聪,辛甜,林帅,杨荣

  电源学报. 2012, 10(3): 48-51. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2012.3.48

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  将LLC谐振网络引入到全桥双向DC-DC变换器中，提出一种新型双向全桥LLC谐振变换器。该变换器主要由传统全桥双向DC-DC电路和LLC谐振网络组成。该电路可以在全负载范围内实现功率开关管的零电压开通关断和整流环节的零电流开通关断。文中介绍和分析了变换器的拓扑结构与工作原理，并通过仿真验证了理论分析的正确性。
电源的数字控制
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  双向DC/DC变换器中耦合电感的应用研究

  冯本成,杨玉岗,韩占岭

  电源学报. 2012, 10(3): 52-55. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2012.3.52

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  为了保证双向DC/DC变换器在降压模式的高效率、低损耗、节约能源等条件下，满足大功率负载的要求，将耦合电感应用到变换器中。对不同工作状态下电感电流的状态方程进行了分析，给出了耦合电感的最大电感电流脉动和最大磁通密度的数学表达式。采用耦合电感后电感储能能力变大、磁芯体积降低，使变换器能够满足"大电流-大功率"负载的要求。最后进行仿真验证，仿真结果验证了理论分析的正确性和可行性。
其他
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  高效高功率密度非隔离升压变换器

  鲍志云,付明,王明彦,张东来

  电源学报. 2012, 10(3): 56-60. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2012.3.56

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  针对非隔离DC/DC升压变换器，可通过采用合适的功率拓扑结构，并引入新的滤波方式来有效地提高其功率密度。对Weinberg、填谷式移相全桥以及Super Boost等三种高效升压拓扑进行了同等功率变换情况下的仿真分析，结果表明带纹波抵消支路的耦合电感Super boost拓扑输入输出电流均连续，且具有最高的功率密度。
系统仿真、建模与控制
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  一种全桥移相ZVS倍压变换器及其参数优化

  鄢登高,周东方,张国栋

  电源学报. 2012, 10(3): 61-66. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2012.3.61

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  针对MPM集成高压电源应用场合，提出一种能在较宽负载范围内实现ZVS（Zero-Voltage-Switching）的全桥移相倍压变换器。分析了变换器的工作原理和特性，讨论了电路参数对工作状态的影响以及各参数之间的制约关系，推导出主回路原边电流有效值表达式，建立了变换器的优化设计模型，结合MATLAB优化方法对变换器进行优化，最后用实验证明优化设计的合理性。
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  非接触电能传输(CPT)系统频率分裂现象分析

  代小磊,牛王强,孟祥成

  电源学报. 2012, 10(3): 67-71,106. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2012.3.67

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  非接触电能传输（Contactless Power Transfer，CPT）系统在工作过程中会出现频率分裂现象。论文以串联补偿的CPT系统为研究对象对系统进行建模分析，推导出了CPT系统中重要参数的方程表达式并选择负载电压作为重点研究对象。数值分析和实验结果表明，负载电压和负载功率在过耦合区内（k>kcritical）会分裂出两道脊，CPT系统工作在谐振频率（f₀）和关键点（k_critical）时可以获得最大的负载电压和负载功率。
其他
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  输入输出共地Boost TL直流变换器的研究

  皇金锋

  电源学报. 2012, 10(3): 72-76. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2012.3.72

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  三电平变换器可以降低开关管的电压应力，减小储能元件的大小，有利于改善变换器的动态性能，减小变换器的体积。讨论了输入输出共地Boost TL直流变换器的工作原理。在低频、小信号、小纹波的假设条件下，利用状态空间平均法和欧拉公式建立了小信号动态数学模型，由于其数学模型存在右半平面的零点，系统成为非最小相位系统，根据非最小相位系统的特点，设计了补偿网络对系统进行了串联校正，实验结果良好的动、静态性能验证了数学模型和控制策略的合理性，为其他三电平开关变换器的分析和设计提供了理论依据。
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  无气隙可变耦合度的耦合电感研究

  韩占岭,杨玉岗,冯本成

  电源学报. 2012, 10(3): 77-80. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2012.3.77

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  集成磁件的耦合度影响着交错变换器的稳态和瞬态性能。文中提出了可以改变耦合度的平面集成磁件，并分析改变电感耦合度的原理，给出了耦合电感耦合度数学表达式。利用磁场仿真分析软件对所提集成磁件进行了分析，结果表明磁件比传统集成磁件具有诸多优点。样机实验表明，交错变换器性能较好。
微型电网、智能电网中的电力电子技术
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  一种基于改进下垂法的随机交错电流分配Boost变换器

  史旺旺,刘超,冯均永

  电源学报. 2012, 10(3): 81-85,90. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2012.3.81

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  针对下垂法输出电压降低的问题，在Boost电路非线性控制的基础上提出了改进下垂法的DC-DC并联技术。控制系统采用三环控制和滑模变结构控制使各模块根据输出电压下垂程度同时调节，补偿输出电压的下垂。引入随机技术可以实现各模块交替调节，提高了系统的稳态特性。各模块电流按一定比例进行分配，提高了系统的灵活性。通过仿真验证了系统具有良好的稳态精度和瞬态响应。
太阳能、风力、燃料电池发电
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  光伏系统中Boost变换器的研究

  潘伟,夏东伟,毛小明,刘玉朋,何占宁

  电源学报. 2012, 10(3): 86-90. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2012.3.86

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  在光伏发电系统中，前级升压变换器多采用Boost变换器，传统电压控制方式存在动态响应速度慢，系统稳定性差的缺点，针对上述问题，对原电路连续工作下的两种工作状态进行小信号建模，然后通过仿真得到Bode图，根据bode图设计了该控制环路的反馈补偿网络。最后，仿真和实验验证了小信号模型和补偿网络的正确性和有效性。
电源的数字控制
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  开关电源模块并联的三环控制系统设计

  王辉,周小方,周锦荣

  电源学报. 2012, 10(3): 91-95,99. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2012.3.91

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  简述了开关电源并联运行控制基本原理，针对单个并联电源模块给出了一种串联校正控制模型，并讨论了两个并联模块并联运行时的三环控制结构，给出了各主要部分的仿真模型。利用MATLAB对三环控制结构的开关电源模块并行运行系统进行仿真，并对负载扰动情况下的仿真图形和数据进行对比分析。仿真结果表明，利用三环控制结构对模块数的变化具有较好自适应性，模块间相互不受影响，控制结构合理，各模块配流容易设置、输出电流精准、并联输出电压稳定等特点。
系统仿真、建模与控制
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  一种通用的谐振电路建模方法——正交电路综合法

  张颖奇

  电源学报. 2012, 10(3): 96-99. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2012.3.96

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  提出了一种新的建模方法——正交电路综合法，它可用于谐振电路的建模。对于任一个给定的谐振电路，构造一个正交的电路。这两个电路可用于构造一个复数域的复合电路，它的响应的实部和虚部分别与两个正交电路的响应相同。将基尔霍夫电压定理（KVL）应用到复合谐振电路，并分离实部和虚部，可得到两个状态方程。对于谐振DC/DC变换器，其他的状态方程有输出整流部分得到。在状态方程的稳态工作点作小信号扰动，并作LAPLACE变换，可以得到控制到输出的传递函数。用提出的方法分析了串联谐振DC/DC变换器来作为例子，所得到的大信号暂态和小信号传递函数被PSPICE和SIMPLIS仿真所验证。
逆变器与UPS
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  微功耗直流逆变器

  郁百超

  电源学报. 2012, 10(3): 100-106. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2012.3.100

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  微功耗直流逆变器采用简单的电容网络，实现了直流电压的逆变，该直流逆变器最大特点是，只要把输入功率中极小部份进行功率变换，就可以得到全部输出功率，即输入功率中极大部份既不必进行实际的功率变换，也不必通过磁芯变压器或电感传递，直接到达输出端，成为输出功率，所有器件工作在工频，不产生EMI干扰，因此功耗极小而寿命极长，安全可靠，节能环保，成本低，制作安装容易。