2014年, 第12卷, 第4期　刊出日期：2014-07-30

  

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系统仿真、建模与控制
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  特定谐波消除法在T型三电平并网逆变器中的应用

  张扬帆,严成,邹莘剑,陈敏,徐德鸿

  电源学报. 2014, 12(4): 1-9. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2014.4.1

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  特定谐波消除法（SHEPWM）具有等效开关频率低、输出电压质量好及损耗小等优点，本文介绍了应用于T型三电平并网逆变器的特定谐波消除法（SHEPWM）调制方法。分析了开关角个数的选取原则及求解方法，对控制环路的实现和设计方法进行了介绍。在此基础上，比较了特定谐波消除法（SHEPWM）与空间矢量调制（SVPWM）两种调制方式对逆变器并网电流谐波和效率的影响，对电网谐波对并网电能质量的影响进行了探讨，并在10kW T型三电平并网逆变平台上进行了实验验证。
电池及充电技术
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  基于改进PNGV模型的动力锂电池快速充电优化

  邓磊,王立欣,葛腾飞,张立强,吕超

  电源学报. 2014, 12(4): 10-14. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2014.4.10

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  特定谐波消除法（SHEPWM）具有等效开关频率低、输出电压质量好及损耗小等优点，本文介绍了应用于T型三电平并网逆变器的特定谐波消除法调制方法；分析了开关角个数的选取原则及求解方法，对控制环路的实现和设计方法进行了介绍。在此基础上，比较了特定谐波消除法与空间矢量调制（SVPWM）两种调制方式对逆变器并网电流谐波和效率的影响，对电网谐波对并网电能质量的影响进行了探讨，并在10 kW T型三电平并网逆变平台上进行了实验验证。
高频磁元件和集成磁技术
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  基于三相四桥臂逆变器的永磁容错电机控制系统

  穆晓敬,郝振洋

  电源学报. 2014, 12(4): 15-22. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2014.4.15

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  针对高可靠性和高输出性能要求的航空用电机驱动系统，本文提出了基于三相四桥臂的永磁容错电机控制系统。通过电流解耦，对电机绕组中的交直轴电流及零轴电流进行分析，提出了恒id、iq控制算法。该算法可以实现电机及其控制器发生一相断路或短路故障（包括绕组故障和功率管故障）时，系统输出的功率和转速不变，而故障态的转矩脉动最小化输出。本文搭建了一套3kW的MATLAB仿真模型，针对一相断路、短路故障进行仿真分析，仿真结果证明了该控制策略的正确性，最后通过一套1kW的实验平台进行一相断路故障实验，实验结果证明了该控制策略的可行性。
谐波、电磁兼容和电能质量控制
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  一种用于12脉波整流器谐波抑制的交错并联变换器

  苍胜,李渊,杨威,杨世彦

  电源学报. 2014, 12(4): 23-29. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2014.4.23

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  12脉波整流系统存在输入电流谐波含量较高的问题，对此本文详细分析了系统交直流侧电流关系，明确了有源平衡电抗器（AIPR）原边环流抑制输入电流谐波的机理，设计了交错并联Boost PFC电路对AIPR原边电流进行调制，以降低系统交流侧输入电流谐波；同时将能量馈送至12脉波整流系统输出负载侧，以实现谐波能量的重新利用。利用Matlab/Simulink对所设计的系统进行了仿真验证，并在9 kW功率等级下进行了实验验证。结果表明，仅需加入系统容量2%左右的变换器，即可将输入电流THD降低至原来的1/3，验证了该方法在大功率场合谐波抑制的有效性。
高频磁元件和集成磁技术
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  交流电感器的一种可视化设计方法

  伍家驹,杨英平

  电源学报. 2014, 12(4): 30-34. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2014.4.30

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  针对交流电感器设计难以优化的问题，通过对交流电感器各约束条件如电感量、损耗、体积、温升等与电感器结构参数之间的关系进行分析，提出了一种基于四维可视化技术的交流电感器优化设计方法。通过分别优化电感器设计要求的各约束条件，取得最优区域的电感器结构参数求解域，然后在电磁场有限元分析软件中建立该结构参数的仿真模型，对电感量、最大磁通密度和温升等进行了评估；最后根据优化参数绕制了一个交流电感器进行实验。仿真与实验结论表明通过该优化算法，只需通过1次循环计算即可得到满足各约束条件的电感器，可避免磁芯电感器设计的盲目性。
电力传动与变频调速
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  基于模糊PI并联控制永磁同步电机转动惯量问题研究

  张晓光,柳同升,刑旭东

  电源学报. 2014, 12(4): 35-40. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2014.4.35

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  电梯在人们的生活和生产中广泛使用，电梯门机系统作为电梯的重要部件，其运行性能直接影响乘客对电梯的体验。新兴的永磁同步电机电梯门机系统中电机直接与执行部件连接，转动惯量变化对系统性能影响明显。本文针对带厅门和不带厅门时电梯门机系统转动惯量的巨大变化，以及由厅门自闭系统造成的开门和关门过程电梯门机系统转动惯量的巨大差别对动态性能的影响，以提高永磁同步电机驱动电梯门机的运行性能为目的，在矢量控制的基础上，将模糊智能控制与经典PID控制相结合，设计了模糊PI并联控制器，并通过仿真和实验证明了该方法的有效性和先进性。
电动汽车与电力机车
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  电动汽车IPMSM单电流调节器弱磁控制技术

  康劲松,张亚洲

  电源学报. 2014, 12(4): 41-46. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2014.4.41

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  针对电动汽车IPMSM在弱磁扩速时交直轴电流强耦合的问题，采用单电流调节器的弱磁控制方式，通过选择开关对最大转矩电流比（MTPA）控制方式和弱磁控制方式在不同运行状态下进行切换。在弱磁控制中直轴电压指令由直轴电流调节器获得，交轴电压指令则根据直轴电压值通过调节器直接给出。该方法能够对电机直流电压充分利用，使电机工作在最优工作点。建立该控制系统的Matlab/Simulink仿真模型，仿真结果分析证明该方法的可行性。最后搭建以英飞凌TC 1782为主控芯片的电动汽车驱动控制系统平台，对所提的控制策略的实际应用能力进行验证。
电源的数字控制
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  集成电路插座安全检测器的设计

  恩德,孙攀,邓三星,陈亚柯

  电源学报. 2014, 12(4): 47-51. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2014.4.47

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  随着我国电源检测器市场的迅猛发展，与之相关的核心技术应用与研发必将成为业内焦点。集成电路插座安全检测器由74LS38译码器和LED灯、二极管、稳压管等常用电子元件组成；能够识别常见的8种不同接线情况，通过LED显示并验证接线是否存在危险。
SiC、GaN器件、新型功率器件及其应用
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  IGBT驱动有源钳位电路的研究

  康劲松,宋隆俊

  电源学报. 2014, 12(4): 52-56. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2014.4.52

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  有源钳位电路可以有效地抑制绝缘栅双极型晶体管（insulated gate bipolar transistor，IGBT）关断时的尖峰电压，但是有源钳位电路的频繁动作会增大损耗，危及整个系统的安全。所以在对传统的有源钳位电路模型进行电路分析的基础上，提出了一种优化的有源钳位电路，分析比较了两种有源钳位电路关断时的暂态过程，建立了相应的损耗分析模型，对两种电路进行定性损耗分析的计算。最后通过Pspice的定量仿真实验，仿真与分析结果对比证实了所提出的开关模型和损耗模型的正确性。
电源的数字控制
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  基于LLC谐振变换器的数字化电源控制系统

  战丽娜,王春芳,张志勇

  电源学报. 2014, 12(4): 57-61. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2014.4.57

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  LLC谐振变换器因其具有输入电压范围宽、负载变化范围大、开关管易实现ZVS等优点被广泛应用在电源设计中。本文设计了一款基于LLC谐振变换器的数字化电源。其控制电路由专用的模拟控制芯片L6599、数字电位器和单片机组成。详细给出了控制电路各组成部分的设计方法和过程，并进行了控制系统软件设计。各种实验验证了所设计电源的正确性。
储能控制及系统
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  一种适用于混合储能系统的双向软开关同步Buck电路研究

  程松,张颖超,代绪强,聂金铜

  电源学报. 2014, 12(4): 62-67. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2014.4.62

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  针对基于超级电容与蓄电池的有源式混合储能系统，提出一种用于储能元件与负载能量交换的软开关双向同步Buck变换器。该变换器在不增加额外谐振元件的情况下，可实现双向变换主功率管的零电压开关。分析了其工作原理，给出了参数设计方法。仿真和实验结果验证了理论分析，由于实现了开关管的零电压开关且应用了同步整流技术，变换器实测效率达95.5%.
软开关技术
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  小波包神经网络与数据降维的移相全桥变换器的故障诊断

  毛向德,王庆贤,董唯光,梁金平,朱科

  电源学报. 2014, 12(4): 68-75. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2014.4.68

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  移相全桥变换器作为机车控制电源的核心电路其故障特征类型极其丰富，故障信息量大，为了彻底全面地挖掘故障信息，提出了小波包神经网络和数据降维的新型故障诊断模式，主要利用流形学习来对高维的故障特征量进行降维，提取其本质特征解决了由小波包多层分解带来的”维数灾难“，减轻了模式识别的压力。利用Matlab仿真软件分析，此方法可以使模式识别的时间缩短，准确率提高，从而验证了该方法的有效性。
多电平、新颖PWM控制
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  一种变载波偏置的三电平中点电压平衡控制

  吴馥云,吕建国,胡文斌,刘月

  电源学报. 2014, 12(4): 76-82. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2014.4.76

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  提出了一种基于变载波偏置空间矢量脉宽调制（SVPWM）的三电平逆变器中点电压平衡控制方法。该方法根据中点电压偏移方向，在载波上叠加相应的偏置量，从而改变正负小矢量作用时间，达到调节中点电压平衡的目的。论文对中点电压不平衡的数学关系进行了分析，并在分析了空间矢量对中点电压影响的基础上对本文提出的中点电压平衡控制方法的原理进行了理论推导。最后通过仿真验证了该方法的可行性和有效性。仿真结果表明，该方法不仅能够实现中点电压平衡控制，而且改善了输出波形质量，减小了输出谐波。该控制方法运算简单、能够灵活调节中点电压平衡，且便于数字化实现。
电动汽车与电力机车
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  电动车辆用锂离子电池热特性研究

  雷治国,张承宁,李军求

  电源学报. 2014, 12(4): 83-87. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2014.4.83

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  电动车辆的性能和成本很大程度上取决于动力电池组的性能和使用寿命，而电池组的性能和使用寿命又受到电池生热的影响。为了研究电池在充放电过程中的生热特性，以35 A·h，3.7 V方形锰酸锂电池为研究对象，对常温下充放电生热特性和低温放电的生热特性进行研究。研究结果表明：随着放电电流增大，电池温度快速提高，且低温环境下利用电池放电生热可改善电池性能，这些将为后续动力电池组热管理系统研究提供参考。
单相、三相功率因数校正技术
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  基于IR1153S的三相高功率因数整流器设计

  蒋顺利,郎佳红,王智

  电源学报. 2014, 12(4): 88-92. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2014.4.88

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  以三相功率因数技术（PFC）为基础，研究了基于单周期控制的单相功率因数校正芯片IR1153S来实现三相PFC的功能。理论推导了三相之间的解耦关系，选取了6 kW试验样机主电路的相关参数，采用专用芯片实现三相PFC功能，极大的简化了电路的设计。仿真和实验结果表明，整流器功率因数在0.99以上，电流谐波分量低。
微型电网、智能电网中的电力电子技术
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  改进的空间状态模型和含逆变器的微网孤岛运行分析

  刘毅力,祝明华,王先为,张海龙,曹江田

  电源学报. 2014, 12(4): 93-98. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2014.4.93

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  对含逆变器的微型电网传统状态空间模型做了改进，使其更准确地描述微网。逆变器不可以简化为一个独立的部分，其通过公共旋转坐标系，把耦合项和公共旋转坐标系的角度都考虑在内。基于对微网改进后状态空间系统模型的特征根进行稳定性分析，可以表明振荡元件在暂态过程中的频率和阻尼。参与矩阵的引入，其可以用于识别特征值和状态变量之间的关系，并找出影响最大的状态变量的参与因子大的特征值，这将有助于提高微电网系统的稳定并降低系统阶数。仿真和实验对象是以3个容量为100 kW逆变器为基础的微电网，用以证实模型改进的效果。
电池及充电技术
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  模糊C均值聚类在蓄电池SOC预测中的应用

  周奇,罗培

  电源学报. 2014, 12(4): 99-104. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2014.4.99

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  针对铅酸蓄电池数学模型难以建立以及荷电状态精确预测问题，本文提出了一种利用模糊C-均值聚类算法对蓄电池SOC控制器参数及结构进行辨识的建模方法。通过对蓄电池电动势、内阻等实时数据进行聚类分析，能够有效地实现输入空间划分并能够有针对性地生成模糊控制规则，在此基础上构建了完整的荷电状态预测控制器。通过铅酸蓄电池放电实验验证了该预测方法的有效性。
LED驱动电源
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  LED恒流驱动电源芯片建模与仿真

  杨建华,庄圣贤,曾颖峰,郭允丰,贺永平

  电源学报. 2014, 12(4): 105-112. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2014.4.105

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  在集成电路设计的实际工程应用中，采用电力电子软件建立的电路模型只能反映电路的基本工作原理而难以模拟实际电路的工作状态，因此不利于集成电路设计人员理解和掌握各电路模块之间的联系，进而影响产品研发进度。针对此问题，介绍一种基于SIMetrix软件对LED恒流驱动电源芯片进行建模与仿真的方法，应用该方法对一款恒流驱动芯片的控制功能、启动功能和保护功能进行了仿真研究。对该驱动芯片样品的测试结果表明，应用SIMetrix软件进行芯片建模及仿真的可行性。