2012年, 第10卷, 第5期　刊出日期：2012-09-30

  

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  高压电解电容器现状及展望

  陈永真

  电源学报. 2012, 10(5): 1-4. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2012.5.1

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  简要地回顾了电解电容器的发展历程，分析了各种电子照明类电力电子电路中高压电解电容器的工作状态及对电解电容器性能的要求；阐述了带有功率因数校正的电力电子电路中电解电容器的工作状态不在以滤除100Hz及其谐波分量的电流为主，而是主要滤除功率因数校正电路和逆变器所产生的交流电流分量为主；现在国产高压电解电容器仍以100Hz的参数为设计依据设计的高压电解电容器将不适应带有功率因数校正的电力电子线路。最后提出了高压电解电容器的发展趋势：高频低阻、可承受更高的纹波电流。
新颖开关电源
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  具有PFC功能的90W开关电源的设计与实验研究

  黄贺,付金波,孟涛,贲洪奇

  电源学报. 2012, 10(5): 5-9. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2012.5.5

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  目前传统的AC-DC变换器具有功率因数较低电流谐波较高的缺点，设计了一种具有功率因数校正功能的AC-DC变换器，共分两级，前级采用基于L6561芯片控制，boost拓扑结构的有源功率因数校正电路，后级采用基于LTA705S芯片，反激式拓扑结构的DC-DC变换电路，所设计电源具有结构简单、成本较低、体积小、实用性强等特点。对其设计过程进行了详细介绍，通过制作90W的试验样机，验证了设计电源的可行性。
太阳能、风力、燃料电池发电
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  光伏发电利用技术研究

  周子胡,冯兰兰,吴红飞,邢岩

  电源学报. 2012, 10(5): 10-14. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2012.5.10

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  研究了光伏并网发电系统和独立发电系统中的能量管理及高效利用技术。针对光伏并网发电系统，提出一种模块化光伏并网发电系统结构及其系统效率优化控制方法，并进一步提出低漏电流高效率非隔离并网逆变器拓扑。针对光伏独立发电系统，提出采用三端口变换器统一、集中实现系统功率管理和控制，具有集成度高、效率高、体积成本低、控制性能好等优点。
系统仿真、建模与控制
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  基于端口受控哈密顿系统模型的带恒功率负载的Buck变换器控制

  杨涛,陆益民,龙梦妮

  电源学报. 2012, 10(5): 15-18. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2012.5.15

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  采用端口受控哈密顿系统方法和无源性控制理论，建立带恒功率负载的Buck变换器的哈密顿模型，分析了Buck变换器控制系统平衡点的稳定性问题，并设计了控制器。仿真结果表明，通过对控制器参数的适当调整，控制系统可以获得较好的动态和稳态性能。
太阳能、风力、燃料电池发电
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  光伏逆变器输出侧无测量装置最大功率跟踪控制方法

  王硕,蒋伟,程红,王聪

  电源学报. 2012, 10(5): 19-23. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2012.5.19

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  最大功率点跟踪控制问题是光伏并网发电系统中经常遇见的问题。通过对太阳能电池板模型的建立及伏安特性、功率电压曲线的分析，对一种光伏输出侧无测量装置（PV Output Sensorless，POS）的最大功率跟踪控制方法进行了建模仿真实验，验证了该方法的可行性与正确性。在大规模的光伏发电中，这种控制方法更为安全；而且发生跟踪失败的几率较传统的MPPT算法更低，控制简单并且可靠。
多电平、新颖PWM控制
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  基于模糊逻辑的平衡三电平NPC逆变器中点电位的SVPWM调制方法

  谢桢,袁雷,肖飞,王瑞田,毕超

  电源学报. 2012, 10(5): 24-31. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2012.5.24

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  考虑到三电平NPC逆变器在中高压大容量工况下的运用，阐述了七段对称式SVPWM调制方法。在SVPWM调制下三电平NPC逆变器中点电位将产生波动，详细分析了中点电位波动产生的机理，以及在一个开关周期内，通过控制冗余小矢量对中点电位波动的调整能力，同时分析了不平衡负载对中点电位波动的影响。为了解决中点电位波动的问题，提出了一种基于模糊逻辑的平衡三电平NPC逆变器中点电位的SVPWM调制方法。最后通过仿真验证了该方法的有效性。
单相、三相功率因数校正技术
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  锁相倍频电路在电压信号DSP数据采集中的应用

  张旭,黄细霞,孔祥品,代小磊

  电源学报. 2012, 10(5): 32-36. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2012.5.32

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  介绍了锁相环集成电路CD4046的工作原理，提出了一种硬件同步的锁相倍频采样测量方法，用锁相环产生的频率来同步DSP2812的A/D采样的频率和时刻，锁相环每发出一个脉冲都启动采样电路进行一次数据采集。实验结果表明系统可行性和有效性。
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  自供电同步开关电感阻尼电路功率特性分析

  马桂帅,白凤仙,董维杰

  电源学报. 2012, 10(5): 37-42. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2012.5.37

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  为了明确自供电式同步开关电感阻尼电路的功率特性，同时为优化开关控制电路提供理论依据，分析了该电路的阻抗特点及其输出功率随负载的变化关系，并研究了在不同激振强度下能量收集的效率。实验测试了压电悬臂梁尖端振幅为2mm及4mm时负载电路获得功率及悬臂梁振子输出的总功率。结果表明，在振幅为2mm时，负载获得的最大输出功率为38.6μW；在振幅为4mm时，最大功率187μW。在压电振子正常工作的振动强度范围内，激振强度越大，自供电式同步开关电感阻尼电路的能量收集效率越高。在200~800kΩ负载范围内，振幅为4mm时的效率比2mm时高10%左右。
太阳能、风力、燃料电池发电
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  3MW风电机组变桨距无模型控制

  姚兴佳,孙成丰,王晓东,刘颖明

  电源学报. 2012, 10(5): 43-47. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2012.5.43

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  随着风电机组装机容量的迅速增加，电网对风电机组的电能品质提出了更高的要求，而功率波动是影响风电机组电能品质的一个重要问题。考虑到风电机组变桨控制中的桨距角和机组功率的非线性关系和外界扰动问题，为了减小风电机组功率波动，基于无模型自适应（MFA）控制理论设计了风电机组变桨无模型控制器，不依赖于风电机组精确的数学模型。为了验证无模型变桨控制器的性能，以3MW双馈风电机组为控制对象在Sinmulink中对该算法进行了仿真并和广泛应用的PID变桨控制器进行了对比。仿真结果表明无模型变桨控制器较好地解决了风电机组变桨控制中的非线性和外界扰动问题，风电机组输出的功率波动明显小于PID控制器。
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  一种新型双模式最大功率点跟踪控制

  郭建业,郭海涛,钱念书,陈红振,汪利君

  电源学报. 2012, 10(5): 48-51. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2012.5.48

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  针对光伏发电系统最大功率跟踪（MPPT）恒定电压控制法的缺点，提出了一种新的基于温度系数在线修正的改进恒定电压法，与传统的恒定电压法相比，它能更快速地跟踪最大功率点。在此基础上引入小步长的扰动观察法，对最大功率点处的稳态特性进行优化，可有效地减小光伏阵列的输出功率在最大功率点处的振荡现象。即在系统偏离最大功率点较大时，采用改进恒定电压法控制，快速调整光伏电池的工作点，再采用小步长扰动观察法进行最大功率控制。最后通过仿真验证了该双模式控制策略的正确性和有效性。
多电平、新颖PWM控制
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  基于DSP2812的双频率SPWM波的设计

  孔祥品,黄细霞,张旭

  电源学报. 2012, 10(5): 52-57. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2012.5.52

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  以高性能数字信号处理芯片TMS320F2812为核心，设计生成了基于对称规则采样算法的SPWM波形，通过DSP的TOP2812开发板上的两个按键来产生两个不同频率的SPWM波。首先分析了对称规则采样法原理，接着设计了基于TMS320F2812芯片的软件设计流程，并简单设计了一个滤波器来测量SPWM波的频率，最后在示波器上分别显示了SPWM波、死区时间波形以及通过滤波器后的正弦波。实验结果表明，通过开发板上的按键可以很好地控制双频率SPWM波的产生。
单相、三相功率因数校正技术
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  一种基于多过零鉴相器的数字锁相环

  戴永辉,洪巧文,蔡逢煌,王武

  电源学报. 2012, 10(5): 58-62. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2012.5.58

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  采用传统过零鉴相器的数字锁相环（DPLL）实现简单，当同步信号受干扰时会存在多个过零点，将导致鉴相失败。为解决这一问题，提出了多过零鉴相器：可以统计一个周期内的多个捕获周期值，结合同步信号采样，准确定位过零点，进而计算出相位差。随后，介绍了采用模糊PI控制的数字锁相环的软件实现流程。通过实验验证了该方法的可行性。
其他
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  一种冗余设计的直流输电用阀基电子设备

  郑月宾,陈国联,白云飞,张超,万盟

  电源学报. 2012, 10(5): 63-66,82. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2012.5.63

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  阀基电子设备是实现晶闸管阀触发与监测的重要设备，对换流阀的安全运行起着重要的作用。设计了一种应用于高压直流输电系统中的阀基电子设备，该设备基于“五脉冲”原理，并且具有“二选一”的冗余功能，对设计的结构和硬件原理进行了深入的分析，通过实验证明设计具有合理性和实用性，有效地确保了换流阀的稳定性。
太阳能、风力、燃料电池发电
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  风电场并网的暂态稳定性分析

  陈阔,吴应林,鹿建成

  电源学报. 2012, 10(5): 67-72. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2012.5.67

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  首先针对恒速异步风机和双馈变速风机的物理结构建立了数学模型，通过电力系统分析工具箱PSAT软件，建立了两机——无穷大的系统仿真模型；然后对含风电场并网的电力网络中，发生相同扰动后系统的动态响应行为进行了仿真对比，发现随着风电场并网容量的增加，风电场母线的频率曲线振荡幅值和风机转子角速度曲线的振荡幅值呈现减小的趋势。最后针对风力发电机的电气参数对风机转子角速度在扰动后的振荡幅度的影响进行了分析。
逆变器与UPS
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  一种大功率电子镇流器的LCLC谐振逆变电路设计

  杨华,王斌泽,徐殿国,张相军,李春峰

  电源学报. 2012, 10(5): 73-77. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2012.5.73

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  在大功率照明领域，以高压钠灯和金卤灯为代表的HID灯依然是主流的选择。在大功率HID灯电子镇流器中，逆变环节是一个重要的环节。针对常用的LCC谐振逆变电路的效率提升问题，提出了一种新型的LCLC谐振逆变电路。在保证ZVS的条件下，通过参数设计和开关频率设定，可以实现近似的零电流开关。文中给出了无源参数的设计方法及实验结果。
系统仿真、建模与控制
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  光伏电池建模及其输出特性研究

  钱念书,刘阔,郭建业,闫星宇

  电源学报. 2012, 10(5): 78-82. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2012.5.78

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  根据光伏电池的I-V数学函数关系式，在Matlab/Simulink环境下编写M文件，建立光伏电池的仿真模型，并分析局部遮挡现象，从理论上推导局部遮挡环境下的光伏电池模型。该模型可以模拟实际光伏电池在不同的太阳辐射强度、环境温度和局部遮挡情况下的电流、功率输出特性曲线。仿真结果验证了光伏电池的输出特性呈非线性，并随环境温度和日照强度的变化而变化；局部遮挡环境下，光伏电池电流输出呈阶梯型，功率输出呈多波峰。
电力传动与变频调速
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  凸极式永磁无刷直流电机直接转矩控制研究

  林启星,周扬忠

  电源学报. 2012, 10(5): 83-87. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2012.5.83

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  提出并分析研究了一种凸极式永磁无刷直流电机定子磁链幅值不控型直接转矩控制策略。结合凸极式永磁无刷直流电机及其两相导通工作特点，全面建立起两相导通时电压矢量对电磁转矩控制理论。采用转矩单环控制，根据转矩滞环比较输出和定子磁链位置给出所施加的电压矢量，实现转矩的快速控制。推导出两相静止坐标系下电磁转矩计算模型，并针对实际无刷电机转子反电势既非理想梯形波，又非正弦波的情况，提出采用查表方式获得转矩观测所必需的转子反电势和转子磁链方法。实验结果表明，所提控制方案具有快速的动态响应和良好的稳态性能。
系统仿真、建模与控制
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  并联结构双余度PMSM矢量控制策略

  周奇勋

  电源学报. 2012, 10(5): 88-93. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2012.5.88

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  分析了双余度永磁同步电机（PMSM）的结构形式，结合正弦波脉宽调制（SPWM）技术与转子磁场定向控制（FOC）技术，提出了一种双余度PMSM用逆变器的空间矢量调制（DR-SVPWM）方法。以双余度PMSM模型为基础，在Matlab仿真软件的Simulink环境下结合S函数构建了基于DR-SVPWM的双余度PMSM伺服系统仿真模型。通过试验得到了DR-SVPWM控制方式下绕组相电流波形，分析了DR-SVPWM驱动下双余度PMSM的动态响应性能。由仿真与试验结果可见，所提出的DR-SVPWM矢量控制策略实时性强，适合于双余度PMSM伺服系统的控制。
LED驱动电源
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  微功耗交流稳压器

  郁百超

  电源学报. 2012, 10(5): 94-98,102. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2012.5.94

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  微功耗交流稳压器采用极简单的电子电路和稳定直流电压的方法，实现了对交流电压的稳定或调整，可稳定交流大功率或电力电源；该交流稳压器最大特点是，不采用工频变压器或工频电感，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，输出正弦波不失真，效率高达99.5%，安全可靠，节能环保，电路简单，成本低，制作安装容易。
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  交流稳压器核心部件分析与改进

  韦周前

  电源学报. 2012, 10(5): 99-102. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2012.5.99

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  分析了交流稳压器主要质量问题的成因，并提出了解决方案；选用可靠性更高、使用寿命更长的微型直流电机，对控制电路进行改进，提高了稳压器的整机质量，切实保障了消费者利益。