2013年, 第11卷, 第6期　刊出日期：2013-11-30

  

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多电平、新颖PWM控制
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  一种NPC型三电平变流器虚拟空间矢量调制策略的快速算法研究

  李宁,王跃,蒋应伟,王兆安

  电源学报. 2013, 11(6): 1-8. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2013.6.1

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  在NPC型三电平变流器的调制策略中，虚拟空间矢量调制策略（Virtual Space Vector PWM，VSVPWM）是一种全调制度系数和全功率因数中点电压无波动的调制策略，但该调制策略的具体实现过程较为繁琐。本文分析了VSVPWM策略的基本原理，在此基础上提出了一种三电平VSVPWM策略的快速等效算法-各相电平作用时间计算法，这种快速算法不需进行传统三电平VSVPWM的复杂运算，更易于数字化实现。仿真和实验验证了文中理论分析的正确性。
电力传动与变频调速
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  间接矩阵变换器供电电励磁同步电动机直接转矩控制(DTC)容错运行技术

  周扬忠,程明

  电源学报. 2013, 11(6): 9-15. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2013.6.9

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  间接矩阵变换器具有无直流滤波电容、控制策略简洁等优点，获得广泛研究；为了提高其供电的电机驱动系统可靠性及满足不间断运行需要，需要驱动系统具有容错运行功能。本文研究了一种间接矩阵变换器逆变级三相四开关供电电励磁同步电动机直接转矩控制(DTC)容错运行技术。分析研究了间接矩阵变换器容错运行的网侧整流级两种控制策略；结合网侧控制策略对逆变级输出电压矢量进行详细推导。仿真和实验结果证明了控制策略的可行性。
多电平、新颖PWM控制
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  一种具有中点电位平衡能力的两级三电平逆变器

  张兴,肖岚

  电源学报. 2013, 11(6): 16-22. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2013.6.16

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  三电平逆变器开关管应力小，开关损耗低，输出谐波小，因而在大、中功率开关电源中有广泛的应用前景，但其存在着母线电容中点偏移的固有问题，而传统中点电位平衡算法在负载参数变化时存在着不可控区域。采用双输出三电平Boost变换器作为前级，可以在保证宽范围输入电压的同时，对母线电容中点电位进行平衡。分析了传统中点电位平衡算法在负载功率不平衡时的失效问题，在此基础上利用前级三电平Boost变换器解决逆变器的中点偏移问题，给出了变换器平衡母线电容中点电位的一种控制方法，并与传统算法的效果进行对比，最后进行了仿真和实验验证。实验结果证明该方法能够很好的解决负载功率不平衡时三电平逆变器直流母线电容的中点偏移问题。
太阳能、风力、燃料电池发电
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  基于H无穷算法的单相光伏并网逆变系统的研究

  井少朋,陈建民,卿湘运,杨富文

  电源学报. 2013, 11(6): 23-27. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2013.6.23

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  针对单相光伏并网逆变系统传统控制器鲁棒性能较差，受负载波动影响较大等问题，通过设定混合灵敏度性能指标，采用状态空间方法设计了一种 电流控制器，保证系统具有良好的动态性能。最后，搭建了仿真平台，对PI控制器及 控制器分别进行仿真与分析，结果表明 控制器对电网负载变化具有良好的抑制作用。
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  开关电感型quasi-Z源光伏逆变器研究

  尤鋆,郑建勇,刘孝辉

  电源学报. 2013, 11(6): 28-34. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2013.6.28

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  常规的Z源逆变器具有任意升降压的功能，同时其所需要的开关器件数量比普通升降压电路少，其单级式结构体积小效率高，而从传统Z源逆变器发展出来的quasi-Z源逆变器，不仅具有所有传统Z源逆变器的优点，同时可以降低器件的应力并减小开关纹波。本文提出的开关电感型quasi-Z源逆变器利用电感和二极管的组合取代了传统quasi-Z源电路中的电感，既保留了传统quasi-Z源电路的优点，同时提高了逆变器的升压倍数和电路的可靠性，而电容电压应力及电感电流应力比开关电感型Z源逆变器低，特别适合于光伏发电等新能源发电领域。通过利用改进的SVPWM控制算法对开关电感型quasi-Z源光伏逆变器进行仿真及实验，验证了该电路及算法的可靠性、稳定性及有效性，适合于光伏发电并网系统。
系统仿真、建模与控制
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  F28335DSP控制双向Buck型高频环节逆变器

  周伊玲,陈道炼

  电源学报. 2013, 11(6): 35-40. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2013.6.35

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  本文主要研究了以桥式-周波变换器为主电路拓扑、DSP为主控制芯片的高频环节逆变器。阐述了移相SPWM调制原理和控制方法，并介绍了基于DSP该控制策略的实现方案，应用PSIM软件对系统进行了数字仿真并搭建了原理试验装置，最后给出了仿真及原理实验波形。研究结果表明，数字控制下该变换器具有良好的静、动态性能，波形质量好，总谐波畸变率THD小，电压环跟随特性好。
谐波、电磁兼容和电能质量控制
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  基于DSP的电能谐波含量实时监测装置

  杨聪哲,黄细霞,付祥,王飞

  电源学报. 2013, 11(6): 41-45. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2013.6.41

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  此文设计了一种基于DSP的电能质量实时监测装置。该装置以霍尔传感器和并行A/D转换芯片组成前向采集电路，以数字信号处理器(DSP)作为数据处理电路，并以快速傅立叶变换为主要处理算法。利用微型计算机DSP强大的计算性能和CPLD逻辑控制能力，能实现电量采集和谐波实时分析同步进行。对比测试表明，该装置精度高，数据处理速度快，具有很高的实时性。
新颖开关电源
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  高强度聚焦超声功率源的优化设计

  邓思建,谭坚文,叶方伟,杨黎,曾德平

  电源学报. 2013, 11(6): 46-52. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2013.6.46

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  高强度聚焦超声(HIFU)功率源直接影响HIFU治疗的有效性和安全性。受功率MOSFET极间电容和导通电阻等寄生参数的影响，基于E类功率放大电路的HIFU功率源实际工作特性常偏离理想条件下的理论设计值。本文在理论设计的基础上，结合功率MOSFET等效电路模型，采用Saber软件对HIFU功率源的E类放大电路进行仿真，得到了放大器最佳工作状态时的谐振回路参数。实验测试表明，优化后的功率源工作效率和特性有显著的提高。
其他
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  低压断路器过载保护可靠性测试系统设计

  甘宜洋,程武山

  电源学报. 2013, 11(6): 53-57. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2013.6.53

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  为改善传统的低压断路器过载可靠性测试方式，本文提出了等效校验的方法，缩短了测试周期，提高了检测效率。通过引进视觉定位技术和柔性调整技术，解决断路器双金属片螺钉螺母自动识别定位调整的问题，消除了手动调节造成的误差。介绍了智能系统的硬件设计部分和软件设计部分，通过设计用户操作界面，增强系统交互性。目前，该系统设计进入试验阶段，运行状态良好，在快速性和准确性方面性能优越。
电池及充电技术
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  锂离子电池数值模型与经验模型研究

  张栋省,殷时蓉,仇磊,鹿攀

  电源学报. 2013, 11(6): 58-64. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2013.6.58

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  摘要：设计锂离子电池及优化其参数，确定荷电状态工作区间，以提高其使用寿命。需要精确的电池模型作为理论和实证研究的基础,电池模型分为数值和经验两大类别,分别从电池内部电化学反应和电池充、放电测试数据来建立起锂离子电池模型。分析对比两类模型精确度与适用性，通过两者与实验测试数据的仿真对比，发现以电化学出发的模型精度高于经验模型。
太阳能、风力、燃料电池发电
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  倏逝波模式下修饰化电极的太阳电池层厚优化

  陈策,陈红梅,张逸新

  电源学报. 2013, 11(6): 65-71. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2013.6.65

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  为了研究如何提高有机太阳能电池的光捕获并提高光电转化效率，基于LiF修饰Al电极能提高电池填充因子和稳定开路电压的结论，建立了NaF修饰Glass/ITO/PEDOT:PSS/MDMO-PPV:PCBM/Al有机太阳电池的层间光强分布理论模型。根据多层薄膜结构的有机太阳能电池的材料及光学特性，采用绒化入射面的方法引入朗伯漫反射，并结合对倏逝波模式下有机太阳能电池光捕获率的探讨，通过数值计算研究了NaF修饰层对光场分布的影响，提高了模型的光捕获并得出了有机太阳能电池捕获可见太阳光能最大值时各层厚参数Glass(1mm)/ITO(120nm)/PEDOT:PSS(20nm)/MDMO-PPV:PCBM(120nm)/NaF(1nm)/Al (110nm)和电池的短路电流为2.76mA/cm2这些结论。
储能控制及系统
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  压缩空气超级电容混合储能系统中储电装置容量优化设计

  黄先进,张立伟,郑琼林,Alfred. Rufer

  电源学报. 2013, 11(6): 72-78. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2013.6.72

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  文章介绍了一种新型的混合储能系统实现电能的存储与转化。该混合储能系统以微型压缩气体储能系统实现电能量存储，配合超级电容系统实现功率等级要求。压缩气体超级电容混合储能系统结合两种储能方式在高能量密度和高功率密度上的优势，既满足系统充放电的响应速度，也满足电能量较高效率转换的要求。超级电容系统作为电能量的缓冲调节系统，它的优化设计很大程度决定整个混合储能系统的效率与成本。对超级电容系统的优化设计进行了不同方面的考虑，得出了超容系统在混合储能系统中优化设计的方案，并进行了仿真试验，验证了该方案的可行性。
其他
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  电力电子器件的热疲劳寿命预测

  陈玉香,杨欢

  电源学报. 2013, 11(6): 79-83. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2013.6.79

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  针对功率变流装置中电力电子器件因承受随机波动温度载荷而诱发的热疲劳退化问题，以焊锡层热疲劳失效这种常见的失效模式为例，提出了一种预测电力电子器件热疲劳寿命的方法。以电力电子器件热疲劳退化机理为基础， 首先建立器件的电-热耦合模型，结合运行工况实时预测器件结温及不易直接测量的焊锡层的温度载荷；随后建立器件的热-机械耦合模型，计算不同特征温度载荷周期内累积的塑性形变，作为焊锡层热疲劳寿命模型的输入参数。结合以上两种模型以及Miner线性累积损伤理论即可实现任一工况下电力电子器件热疲劳寿命的预测。末尾举例说明了方法的有效性。
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  硅基太阳电池栅极的变墨滴喷印优化技术

  马清霞,张逸新

  电源学报. 2013, 11(6): 84-88. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2013.6.84

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  多次喷印是提高太阳电池效率的主要方法之一，但是多次喷印栅线展宽是此技术遇到的难点之一。本文以不增加印刷材料成本和栅线电阻值为前提，提出采用变墨滴体积多次喷印工艺方案。研究结果表明，采用变墨滴体积多次喷墨印刷技术能够降低太阳电池的栅线面积占太阳电池有源区域面积的比，能使光电转换效率处于13%～20%的硅太阳电池的光电转换效率增加0.41%～0.64%。
系统仿真、建模与控制
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  高频变压器分布参数分析

  李豹,张云,李研强

  电源学报. 2013, 11(6): 89-94. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2013.6.89

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  随着单端反激电源工作频率的提高，高频变压器分布参数的影响不可忽视，但在实际设计中一般考虑漏感而忽略了分布电容的影响。高频变压器分布电容可分为绕组匝间电容、绕组层间电容、绕组间电容。文章给出了高频变压器数学模型及各类分布电容的理论计算方法，并分析了不同绕制方法和空间布局对高频变压器分布电容的影响，最后通过实验验证了理论分析的正确性。
电力传动与变频调速
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  异步电机故障自激的一体化阻尼抑制策略

  敬华兵,龙蓓,何伯钧,杨秋良

  电源学报. 2013, 11(6): 95-100. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2013.6.95

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  针对异步电机故障自激现象，提出了一种异步电机故障自激的阻尼抑制策略。在对自激原理及阻尼抑制策略进行分析的基础上，推导了变频器-电机一体化系统的传递函数，通过奈奎斯特判据对其幅频特性和稳定性进行了分析，论述了等效电路模型及状态矩阵方程，研究了自激频率点与滤波电容之间的关系曲线，得到了故障自激发生概率较大时的滤波电容取值范围；通过状态矩阵方程和根轨迹法推导出有效抑制故障自激的阻尼电阻取值范围。以MTA A4-200型异步电机为研究对象，通过仿真针对异步电机的故障自激现象及阻尼抑制策略进行了验证，结果表明：阻尼抑制策略对故障自激拥有比较好的抑制效果。仿真结果与分析结果一致，验证了阻尼抑制策略的正确性。