2012年, 第10卷, 第4期　刊出日期：2012-07-30

  

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单相、三相功率因数校正技术
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  LCL滤波并网逆变器的电流控制技术研究综述

  谢少军,许津铭

  电源学报. 2012, 10(4): 1-6,18. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2012.4.1

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  并网逆变器是新能源发电、微电网等与大电网之间的接口电路，其进网电流质量控制是关键技术之一。LCL滤波的并网逆变器可有效地抑制进网电流中的开关频率次谐波电流，但其高阶属性导致的谐振问题易使进网电流发生振荡而控制困难，是目前各国学者广泛研究的课题。针对LCL滤波并网逆变器的电流控制技术，从滤波器谐振现象及其抑制策略、电流准确跟踪控制以及电网适应性等方面分析并评述了现有的典型控制方案。最后，指出了LCL滤波并网逆变器电流控制需要进一步研究的问题。
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  LCL滤波的三相并网逆变器电流双环控制策略

  刘韬,郝翔,杨旭,黄浪

  电源学报. 2012, 10(4): 7-12. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2012.4.7

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  对于LCL滤波的三相并网型逆变器系统，电网电压畸变会增加网侧电流总谐波。针对该问题，分析了传统逆变侧电流单环控制策略无法有效抑制电网电压畸变对网侧电流的影响。为了增加网侧电流对电网电压畸变的抗扰性，提出了电流双环的控制策略。内环通过PI控制器实现对逆变侧电流的控制，外环通过PI+PR的控制方案完成对网侧电流的控制。通过推导系统的输出导纳的频率响应，分析了在提出方案下，网侧电流能够更有效地抑制网侧电压畸变的影响。仿真以及100kW样机的实验结果验证了该控制策略的有效性。
其他
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  继电保护用功放数字化技术的研究

  吴昊,严开沁,陈乾宏

  电源学报. 2012, 10(4): 13-18. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2012.4.13

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  在继电保护测试仪的电压电流功放中，通常采用"数字基准源+模拟SPWM"的方案，数字基准源为功放提供了高精度的基准信号，保证了功放输出的低THD要求。基于MC56F8013的平台，设计了输出频率10Hz~1kHz的数字基准源，其幅值频率可调。同时，为了进一步采用数字化技术，提供高可靠的数字功放，还初步设计了数字SPWM宽变频功放。最后给出数字基准源部分实验结果，证明了设计方案的有效性，基准源输出THD不超过0.25%；另外将数字SPWM与模拟SPWM功放进行对比实验，分析给出数字功放较难实现低THD的原因。
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  UUI新型气隙电感器电感特性分析

  郑娟娟,陈为,徐晓辉

  电源学报. 2012, 10(4): 19-23. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2012.4.19

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  通过理论与仿真分析比较了相同尺寸下UUI新型结构磁芯和传统EE结构磁芯电感器的主要电气参数，如感量、磁通密度分布以及直流叠加特性，结果表明UUI电感器较EE型具有感量大、磁芯磁通密度分布更均匀、直流叠加特性较好的优点。
新颖开关电源
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  基于TMS320F28027的数字控制移相全桥DC/DC变换器设计

  吴红雪,杨威,杨世彦

  电源学报. 2012, 10(4): 24-28. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2012.4.24

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  采用数字控制是未来电源的发展趋势。利用TI公司数字电源控制芯片TMS320F28027，设计了采用峰值电流控制的移相全桥零电压DC/DC变换器。采用原边加入钳位二极管和谐振电感的移相全桥主电路，简述了其抑制输出整流管电压尖峰的工作原理。在Matlab/Simulink环境下对建立的峰值电流模式控制系统模型进行了仿真，并设计了一台1.2kW的样机。仿真和实验结果表明，电源设计方案可行。
太阳能、风力、燃料电池发电
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  基于DC-GRID的海上风电场控制策略研究

  袁帅,王平,葛宝明

  电源学报. 2012, 10(4): 29-33,38. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2012.4.29

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  提出了基于直流传输的海上风电场系统的控制策略，同时建立了基于DC-GRID的海上风电场系统模型。系统由永磁同步风机机组、离岸全桥直直变换器、岸端逆变器组成。各个永磁同步风电机组分别并联在高压大功率全桥DC-DC上，由升压后经过直流传输到岸端VSC之后，经逆变到适合交流电网传输的电压后并网。控制策略以及系统模型由MATLAB/SIMULINK仿真验证。
单相、三相功率因数校正技术
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  三相不平衡条件下基于可变采样周期的锁相环研究

  陈传梅,汤雨,谢少军,武伟

  电源学报. 2012, 10(4): 34-38. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2012.4.34

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  针对三相电网不平衡和畸变时传统的三相锁相环锁相精度差等问题，研究了一种基于采样周期变化的锁相环技术（VSP_PLL），并通过滑动Gortzel滤波器滤除负序和谐波电压造成的扰动，从而消除电压不平衡的影响，很好地完成锁相。在三相电压不平衡、电压畸变、频率突变情况下进行了仿真研究，结果验证了所用锁相环的正确性和有效性。
其他
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  台阶气隙对电感非线性特性影响分析

  杨超余,陈为

  电源学报. 2012, 10(4): 39-43. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2012.4.39

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  台阶气隙结构有助于提高功率滤波电感的初始电感量，从而调整功率电感的非线性特性，提高开关电源轻载特性。通过电磁场有限元分析对此进行了深入研究，从磁通分布角度深入研究了台阶气隙对非线性特性控制的作用机理及影响，为设计电感量能随指定负载而变化的台阶气隙电感提供设计指导。
新颖开关电源
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  交错并联磁集成Buck变换器的输出本质安全研究

  李娜,杨玉岗,王蕊

  电源学报. 2012, 10(4): 44-48. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2012.4.44

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  为了使电路能以较小的最大输出短路释放能量满足本质安全要求，提出将交错并联磁集成技术应用到传统Buck变换器中，交错并联能有效减小输出总电流纹波，磁集成能有效减小单通道电流纹波。以双通道交错并联磁集成Buck变换器为例进行研究，分析了电路的工作原理和临界电感，CCM和DCM下的电感电流纹波，并进行了输出本质安全判据；最后对所设计的电路进行仿真证明理论分析的正确性，并用试验加以验证。
系统仿真、建模与控制
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  Excel环境下直流变换器辅助设计

  贾保健,孙文进,夏炎冰,邢岩,葛红娟

  电源学报. 2012, 10(4): 49-53. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2012.4.49

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  研究一种基于Excel环境的直流变换器设计方法及其实现软件，以一个多路输出Forward变换器设计为例，介绍了应用Excel软件辅助电路设计的思路、方法和要点。通过Excel强大的数据计算功能，完成设计过程中各计算公式的运算和参数整理；Excel对数据库数据的调用、数据筛选等功能完成了电路设计中各功率器件的选取，步骤清晰地阐述了磁性元器件的设计。利用软件自带的VBA编程平台，使用VBA编程语言实现软件的界面优化，并解决了常规电路设计中遇到的主要问题，如效率估算、迭代计算、控制占空比丢失等。
太阳能、风力、燃料电池发电
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  光伏发电系统的新型双闭环控制算法研究

  洪巧文,蔡逢煌,戴永辉,王武

  电源学报. 2012, 10(4): 54-58. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2012.4.54

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  为了提高光伏发电效率和电能质量，对两级式光伏并网逆变器进行了相关研究，其电路结构由前级Boost升压和后级逆变组成。在传统的双闭环控制理论的基础上，提出了以单神经元PID为电压外环控制母线稳压和以无差拍算法控制并网逆变电流的新型控制策略。对单神经元PID和无差拍控制进行了理论分析，在PSIM软件搭建了单相两级式光伏发电系统模型。仿真和样机试验结果均证明了该控制策略的可靠性和有效性。
电力传动与变频调速
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  直接转矩控制中一种改进的定子磁链观测方法的研究

  杨惠,钟彦儒,徐艳平,牛剑博

  电源学报. 2012, 10(4): 59-62. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2012.4.59

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  直接转矩控制技术作为一种被广泛使用的高性能交流电机调速策略，具有控制结构简单，转矩响应迅速，受电机参数变化影响小的优点。然而，传统直接转矩控制技术所采用的基于u-i模型的定子磁链观测器，由于纯积分环节的存在不可避免的带来了直流量的累积，进而产生定子磁链的观测误差。针对上述问题，给出了一种对幅值和相位进行补偿的基于低通滤波器的定子磁链观测器模型，通过仿真分析验证了该方法的正确性和有效性。
新颖开关电源
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  直流降压型Cuk开关变换器的设计分析

  吴智星,徐玉珍,林维明

  电源学报. 2012, 10(4): 63-67,71. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2012.4.63

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  传统降压Buck电路由于输入电流不连续存在纹波大、效率低等问题。新型降压Cuk电路则可以很好地改善这些问题。先对降压型Cuk电路的工作原理进行了详细的分析和公式的推导，且给出了电感和电容的设计；然后应用PSPICE软件仿真对比了降压Cuk电路和Buck电路；最后通过实验验证了该电路降压变换的优良电气性能。
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  新型半导体激光电源的设计

  赵军良,赵锋,李卫彬,王晓雪

  电源学报. 2012, 10(4): 68-71. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2012.4.68

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  利用抗电网浪涌电路、慢启动慢关闭电路和电流负反馈电路设计了一款应用于半导体激光器的新型工作电源。测试结果证明该电路能够对浪涌起到良好的防范作用，实现了对半导体激光器的防浪涌保护，改进了半导体激光器电源的可靠性，提高了半导体激光器的输出稳定性，延长了激光器的使用寿命。
其他
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  一种新型电流源型变换器

  王春宇,杨宝峰,顾春术,徐磊,鞠天广

  电源学报. 2012, 10(4): 72-77. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2012.4.72

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  对直流纹波注入的概念进行了介绍，在此基础上对基于多电平注入式的新型电流源型变换器进行了分析，并且基于PSCAD/EMTDC的软件环境下进行了仿真分析。通过对九电平注入仿真波形的分析，总结了此新型拓扑结构和仿真波形特点，给出了具体的触发方法。此新型电流源型变换器融合了多电平、谐波注入和软开关的技术，不仅为主桥开关的切换提供了安全可靠的零电流条件，而且具有很好的谐波抑制能力，减少了交流侧安装大容量交流电容作为吸收电路的不便。由于注入电流的多级变换，所以减少了对注入开关容量的要求。
太阳能、风力、燃料电池发电
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  光伏并网逆变器整体建模及仿真

  池辉勇,唐欣,吴定祥,李雄杰

  电源学报. 2012, 10(4): 78-85. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2012.4.78

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  建立了基于Boost变流器与单相全桥逆变器级联结构的光伏并网逆变器的整体电路模型。采用三端开关器件模型法建立了Boost变流器周期平均模型；采用开关函数法，利用傅里叶级数分析推导了基于倍频式调制的逆变器直流侧的输入阻抗，得出了其与电路参数之间的定量关系以及计算公式，并分析了调制方式对输入阻抗的影响。仿真研究结果证明了所建模型与理论分析推导的正确性与可行性。
逆变器与UPS
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  逆变电源母线电容纹波电流与容值优化研究

  王正,于新平

  电源学报. 2012, 10(4): 86-89,106. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2012.4.86

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  逆变电源直流母线电容的选取是逆变电源稳定工作的关键因素之一。通过对其电路的分析建立了计算逆变电源的纹波电流和最小电容值的计算公式，来选取合适的电解电容应用于逆变电源直流母线。最后利用Matlab仿真软件，进一步地验证了直流母线电容的选取原则的可行性。
太阳能、风力、燃料电池发电
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  基于玻尔兹曼函数的光伏MPPT系统研究

  徐超,张淼

  电源学报. 2012, 10(4): 90-96,106. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2012.4.90

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  光伏发电系统的效率很大程度上决定于其最大功率点的跟踪。介绍了光伏电池电路模型，在Matlab/Simulink环境下对光伏电池的电气特性进行了仿真，分析了光伏电池最大功率点跟踪控制原理，利用玻尔兹曼函数自适应算法，设计了一基于三重Boost电路的最大功率点跟踪系统，并进行了仿真和实验研究；仿真和实验结果证明所设计的方法是可行的。
单相、三相功率因数校正技术
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  铁硅铝磁粉心在APFC电路的应用优势

  许佳辉,柏海明,聂敏,孙蒋平,申志刚

  电源学报. 2012, 10(4): 97-100. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2012.4.97

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  电感铁芯材料的选择是影响APFC电路性能的关键因数之一。磁粉心具有较高的饱和磁通密度和良好的直流偏磁动态线性，是APFC电路电感铁芯材料的适用材料。对比了几种不同磁粉心材料的成本与性能，认为铁硅铝磁粉心是APFC电路铁芯的最佳的适用材料。
新颖开关电源
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  微功耗直流稳压器

  郁百超

  电源学报. 2012, 10(4): 101-106. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2012.4.101

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  微功耗直流稳压器采用电压切割和电压补偿的方法，实现了对直流电压的稳定或调整，该直流稳压器最大特点是，主电路不采用PWM脉宽调制，不产生EMI干扰，因此功耗极小而寿命极长，输出直流电压调整率高，效率高达99.5%，安全可靠，节能环保，电路简单，制作安装容易，其成本、体积、重量、功耗都是传统直流稳压器的十分之一。