电源学报

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基于改进型单极全桥子模块的新型MMC

薛尧,杨晓峰,陈博伟,林智钦,郑琼林

电源学报. 2018, 16(1): 1-7. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2018.1.1

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提出了一种改进型的单极全桥子模块结构MUFBSM（modified unipolar full bridge sub module），其本质是在单极全桥子模块结构UFBSM（unipolar full bridge sub module）的二极管支路添加一个串联电阻。系统正常工作时，MUFBSM不会增加额外的损耗；当系统检测到直流侧故障并闭锁后，MUFBSM中的串联电阻接入故障电流通路，增强了故障回路的阻尼效果并消耗部分系统储存能量，加快了故障电流清除速度，降低了子模块电容电压上升幅值。然后分析了UFBSM和MUFBSM混合型模块化多电平变换器的故障机理，分析了串联电阻的取值依据。Matlab/Simulink仿真结果验证了MUFBSM的可行性和有效性。

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一种带开关电容的二次型高增益Boost变换器的研究

曾怡达,李宝,唐丽,马智文

电源学报. 2018, 16(1): 8-13. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2018.1.8

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光伏、燃料电池等发电系统的输出电压等级较低且输出电压不稳定，需要通过高增益Boost变换器把较低等级的直流电压进行升压以满足并网要求。提出一种带开关电容的二次型高增益Boost变换器，在传统二次型Boost变换器的基础上引入开关电容单元，提高了变换器的升压能力，实现了以较小的占空比获得较大的电压增益，拓宽了输入电压范围。同时，该变换器改进了传统二次型Boost变换器开关管和二极管电压应力过大的缺点，减小了开关管的导通损耗和二极管的反向恢复损耗。另外，该变换器还有输入电流连续、输出电压纹波小的优点。分析了该变换器的工作原理及工作特性，在理论研究的基础上搭建了一台12 V/60 V的实验样机，实验结果证明了理论分析的正确性。

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基于耦合电感的新型Buck软开关的研究

杨玉岗,丁晶晶,赵若冰,许静

电源学报. 2018, 16(1): 14-18,45. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2018.1.14

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针对传统Buck软开关变换器开关损耗大和轻载条件下效率低的缺点，提出了一种新型Buck软开关拓扑结构。通过在传统Buck软开关的拓扑结构中增加一个小电感、一个二极管和与主电感反向耦合的电感，实现了主开关在ZCS下的导通和关断，减小开关损耗，从而提高变换器的效率。最后对新拓扑结构的工作过程做了详细分析，并通过实验对分析过程进行了验证。

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一种变模态恒定磁芯复位电压双管正激变换器

李学峰,吴德军,王仕韬

电源学报. 2018, 16(1): 19-23. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2018.1.19

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针对现代开关电源的小型化与高功率密度化要求，提出一种改进型双管正激变换器。通过在传统变换器基础上增加部分附加电路，使变压器磁复位电压在输入断开时近似保持不变，从而在输入电容电压下降过程中使变换器开关占空比突破双管正激变换器50%的限制，更有效地利用储能电容中的能量，最终使得变换器在使用较小容量储能电容的情况下，延长输出保持时间。详述了电路原理，进行了理论公式推导，并给出了关键器件的设计步骤。最后通过一台180 W实验样机验证了理论分析的正确性。

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一种零电流纹波交错Boost变换器

李永超,胡雪峰,李琳鹏,章家岩

电源学报. 2018, 16(1): 24-29. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2018.1.24

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为了有效利用光伏或燃料电池等低压可再生能源，研究了一种电源直接供电的改进交错连接Boost变换器。与基本交错并联Boost变换器相比，改进交错连接Boost变换器中输入电感交错并联，输出电容交错叠加在输入电源的两端。通过结构改进，使得上述变换器具有较高的电压增益，同时功率开关管和二极管的相对电压应力得到了有效降低；直流电源可以直接供电给负载，提高了效率。在此结构基础上，在输入端引入一个较小的辅助电感，理论上可使输入电流纹波近似等于零。详细分析了该变换器的工作原理及其稳态特性，最后通过实验验证了理论分析的正确性。

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一种用于轻度混合动力汽车的高效双向DC/DC的研制

徐波,刘军,朱润卿

电源学报. 2018, 16(1): 30-36. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2018.1.30

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首先分析了“12+48 V”轻混系统的优势以及该系统中的重要部件，48/12 V双向DC/DC变换器，随后对该双向DC/DC变换器的研制进行了分析。提出了一种应用同步整流技术、结构简单、系统成本低、控制方法简单的主电路拓扑结构，并详细分析了电路的工作原理。选用了凌力尔特公司新开发的双向DC/DC控制芯片LTC3871，结合外部电路设计，完成了一款高效双向DC/DC变换器的研究与制作，最后给出了制作的实物及实物测试波形。

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两级式逆变器母线电压二次纹波分析及抑制

袁义生,张育源,钟青峰,胡根连

电源学报. 2018, 16(1): 37-45. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2018.1.37

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针对前级采用Boost电路、后级采用单相全桥逆变电路的两级式逆变器，研究基于传统电压外环电流内环控制改进的方法，以解决抑制中间母线电压低频纹波的问题。由于输入功率是直流量，输出的瞬时功率中除了有直流分量外，还含有2倍于工频的脉动分量，导致输入输出功率不平衡，从而使中间母线电压含有二次低频电压纹波。该低频电压纹波会引起母线电容发热从而危及母线电容的运行寿命，会导致逆变输出电压波形出现削顶而产生畸变，还会影响系统的动态性能。为了解决母线电压低频纹波所带来的问题，提出了一种将输出功率前馈到前级直流变换器以实现母线电压低频纹波抑制的方法。仿真和实验结果验证了该控制方法的正确性和有效性，母线电压低频纹波得到很好的抑制。

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矩阵式中频电源预测控制策略研究

胡风革,吴旭升,聂子玲,王清

电源学报. 2018, 16(1): 46-51. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2018.1.46

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矩阵式中频电源具有输入输出同时可控的特点，针对传统控制算法只对输出电压进行控制的不足，设计了矩阵式中频电源预测控制策略。详细分析预测控制策略的原理和特性，采用了基于多步的预测控制方法。在此基础上建立了矩阵式中频电源的预测模型，设计了包含输入输出性能约束的评价函数。实验结果表明，所提出控制策略可抑制负载的扰动，实现中频电压的低谐波输出，同时可控制电源系统输入侧无功功率为零，有效地提高了系统的运行效率。优良的动静态性能表明，该方法可在大功率电源中得到进一步的推广和应用。

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高频隔离型准Z源逆变器的建模与分析

李山,司文旭,陈艳,崔森

电源学报. 2018, 16(1): 52-60. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2018.1.52

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为了研究高频隔离型准Z源逆变器的内在特性及Z源网络各器件对其动态性能的影响。对高频隔离型准Z源逆变器在电流连续模式下，采用状态空间平均法对该逆变器直流侧建模，再利用小信号扰动获得控制与输出的传递函数，为高频隔离型准Z源逆变器设计控制策略提供理论依据。由于传递函数存在右半平面零点，说明逆变器具有非最小相位输出的特性。利用控制与输出的传递函数研究高频隔离型准Z源无源组件对系统零极点的影响，进而研究对系统动态性能的影响。通过Saber软件进行仿真验证所建立模型的正确性和分析的合理性。

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基于模糊虚拟空间矢量调制的NPC三电平逆变器中点电位平衡的研究

刘永超,黄勇,李兴,黄波

电源学报. 2018, 16(1): 61-66. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2018.1.61

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三电平中点钳位型NPC（neutral-point-clamped）逆变器拓扑结构相比于两电平有能承受高电压、效率高和电磁干扰小等优点，但也存在中点电位不平衡这一固有问题。针对此固有问题，提出了一种新的控制中点电位平衡的方法。该方法是在虚拟空间矢量调制策略的基础上，细分扇区，调整输出电压矢量顺序，增加分配时间的模糊控制因子；冗余小矢量对中点电压的影响可以相互抵消，减少了中矢量的作用时间；通过控制因子合理分配冗余小矢量的作用时间，能有效地控制中点电压偏移。仿真结果验证了该方法的正确性和可行性。

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应用于塑料薄膜表面处理的电压源谐振变换器放电波形研究

陈昌仪,郝世强,王帅,李武华,何湘宁

电源学报. 2018, 16(1): 67-74. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2018.1.67

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电压源谐振变换器广泛应用于介质阻挡放电薄膜表面处理领域，其放电波形是影响薄膜表面处理效果的重要因素。首先分别对连续电流模式和断续电流模式下的电压源谐振变换器进行时域解析，证明了断续电流模式下放电电流波形能独立于功率而自由调节，而连续电流模式下放电电流波形与功率耦合而无法独立调节。然后以此为基础，设计并搭建了2台连续电流模式和断续电流模式的350 W/30 kHz变换器样机，对双轴向聚丙烯、流延聚丙烯和聚酯三种材料样品进行了表面处理和效果对比。结果表明：在相同功率和频率下，与连续电流模式相比，断续电流模式中谐振电感越小，放电脉宽越窄，峰值电流越大，塑料薄膜的表面接触角越小，处理效果越好；断续电流模式下减小谐振电感可缩短放电脉宽，使得达到相同表面处理效果所需功率越小，实现了节能目的。

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龚氏半桥和全桥双向调节原理

龚秋声

电源学报. 2018, 16(1): 75-82. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2018.1.75

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直流斩波变换领城中的半桥和全桥逆变电路和调节原理是DC/AC变换中最为广泛的基础电路和调节原理，交流斩波变换领域中也有与它们相对应的龚氏半桥和全桥变换电路和调节原理，龚氏半桥双向调是原理是1个交流斩波调压电路的输出交流电压与倒相自耦变压器绕组中间抽头上的交流电压进行比较，实现交流电压正反双向调节电压的调节原理。龚氏全桥双向调节原理是2个交流斩波调压电路的输出交流电压进行比较，实现正反双向调节输出电压的原理。它们是从众多交流斩波双向调压电路发明中提炼出来的新原理，是交流电压实现双向调节电压的基础，它们包含有多种AC/AC斩波变换双向调节的新电路，在交流斩波双向调压中可节省4~12个倒相双向电子开关，使双向调压电路简化成本降低。

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基于符号动力学的DC/DC开关变换器“周期3即混沌”证明

王燕芬,杨汝,元达鹏

电源学报. 2018, 16(1): 83-89. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2018.1.83

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开关变换器与其符号序列拓扑共轭，可将符号动力学用于开关变换器系统的特性研究。对DC/DC开关变换器中的切分岔跟阵发混沌现象进行研究，用符号序列的幂次代表阵发混沌发生的周期间隔，用广义合成律从符号动力学的角度证明“周期3意味着混沌”。从一种崭新的角度出发，基于符号动力学的方法分析DC/DC开关变换器的非线性混沌特征，最后用仿真实验验证切分岔和阵发混沌的产生。

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基于SiC器件的大功率交错并联Buck电路

栾晓腾,段福兴,夏东伟

电源学报. 2018, 16(1): 90-94,98. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2018.1.90

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交错并联Buck电路能够以较低的开关频率实现高频输出，在与传统的Buck电路输出电流相同的情况下，输出的电流纹波减小，支路电流为主电路的1/2，从而减小了开关管和二极管的电流应力，在一定程度上可以提升电路效率。碳化硅（SiC）作为一种新型材料，可以在高压、大功率、高频、高温条件下应用。在大功率条件下把碳化硅和交错并联Buck电路结合起来，与硅（Si）器件进行对比，通过实验进行验证，结果证明SiC交错并联Buck电路的应用优势。

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碳化硅MOSFET与硅MOSFET的应用对比分析

陈之勃,陈永真

电源学报. 2018, 16(1): 95-98. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2018.1.95

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碳化硅MOSFET具有导通电压低、开关速度极快、驱动能力要求相对低等特点，是替代高压硅MOSFET的理想器件之一。将额定电压、电流相同的碳化硅MOSFET和高性能硅MOSFET应用于反激式变换器中进行对比测试，实验结果表明，在相同的驱动条件和负载条件下，碳化硅MOSFET的开关速度明显快于硅MOSFET；在12 V驱动电平条件下，直接采用碳化硅MOSFET替代硅MOSFET使得变换器的效率明显提升；采用20 V栅极驱动电平，效果更加明显。

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高功率密度电机控制器的IGBT模块损耗及结温计算

丁杰,张平

电源学报. 2018, 16(1): 99-106. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2018.1.99

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为设计可靠性高的高功率密度电机控制器，计算绝缘栅双极型晶体管（IGBT）模块的损耗和结温至关重要。以某电动汽车用高功率密度电机控制器为研究对象，分析了利用数据手册计算IGBT模块损耗和结温的方法，利用FLUENT软件计算出实际冷却水温度下的热阻值，解决了数据手册中热性能数据不完善的问题。基于Matlab软件的M语言开发了损耗及结温计算程序，可以计算出不同工况下的损耗和结温等重要参数，为电机控制器的热设计提供指导。

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大功率IGBT散热设计的模拟及实验研究

李阳,郑庆红

电源学报. 2018, 16(1): 107-111. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2018.1.107

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随着当代电子技术发展迅速，大功率电子产品的热流密度不断增长，体积在不断缩小。器件中心温度控制对其工作的可靠性具有重要影响，因此电子产品对冷却技术的要求更加严苛。针对某大功率器件IGBT模块的这些特点，利用Icepak建立原有产品的计算机模型，并用实验验证建立的可靠性。在此基础上，对铝制散热器结构和运行参数进行模拟优化分析。分析散热器肋片厚度、肋片高度及风量对于散热器热阻的影响，从而得出散热器的最佳设计方案。

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基于储能运行策略的孤岛型微网可靠性分析

王玉梅,吴志明

电源学报. 2018, 16(1): 112-118. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2018.1.112

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作为孤岛型微网的重要组成部分，储能系统的运行策略直接影响着微网的供电可靠性。首先建立了孤岛型微网的发电电源和储能的评估模型；其次，建立了负荷切除原则和储能运行策略；最后，采用改进的时序蒙特卡罗法，对孤岛型微网进行可靠性评估，并在改进RBTS BUS6系统上进行仿真计算，结果表明，该方法能有效地计算分析孤岛型微网的供电可靠性。

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基于等电位原理的±100 Mvar高压STATCOM的弱电网电流闭环测试方法

刘道欣,张扬,马俊杰,刘学,高俊娜

电源学报. 2018, 16(1): 119-124. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2018.1.119

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在±100 Mvar高压静止无功补偿器STATCOM（static synchronous compensator）的设计中，三角形接线能够耐受短路工况而被采用。大容量STATCOM的波动容易在试验中引起电网过压或过流从而出现故障，因此必须进行专门的测试，以验证整机的绝缘耐压和电流特性。将充电过程和放电过程进行分离，基于等电位原理提出了一种适用于弱电网的高压STATCOM装置电流闭环的测试方案。该方案能够等效产生测试电流，较方便地验证了控制策略中电流采样及电流控制能力，以及整机的绝缘耐压水平。通过Simulink仿真及现场试验，验证了该方案的有效性，为解决高压大容量STATCOM的测试提供了一种新的方法。

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纯延时滤波器提取高频注入响应在无位置传感器IPMSM系统中的应用

王涛,刘庆飞

电源学报. 2018, 16(1): 125-134. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2018.1.125

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针对现有高频注入法估计永磁同步电机转子位置信号处理过程中信噪比低、相位滞后大等缺陷，提出一种用纯延时滤波器在静止坐标系下提取高频电流，在高频注入电压同步坐标系下提取负序高频电流，估计转子位置的设计方法，在此基础上，给出一种根据最小闭环谐振峰值设计准则设计锁相环参数的方法，且根据高频负序电流的幅值对位置误差信号进行标准化处理，克服了高频负序电流幅值变化对锁相环性能的影响。最后通过IPMSM无位置传感器矢量控制实验平台，验证了该方法的有效性和可行性。

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LED照明应用现状特征及驱动技术发展综述

胡进,吕征宇,林辉品,靳晓光

电源学报. 2018, 16(1): 135-144. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2018.1.135

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LED以高光效、长寿命的优点获得了广泛关注，其节能的优点对绿色环保有积极的意义。LED驱动技术是当前的研究热点之一。在LED快速发展过程中，大量的机遇与挑战同时出现，对LED照明应用现状进行总结，以从中分析出LED照明应用的发展趋势显得非常必要。通过分析各种文献和应用，总结了LED照明应用现状的典型特征，即LED与其他光源并存、定制化与标准化并存、网络化控制兴起等特征。根据这些应用现状对LED驱动技术的进行了分析，提出了高适应性LED驱动技术发展的思路，以期对LED照明应用有所推动。

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锂离子电池建模与参数识别

刘璇,王立欣,吕超,李俊夫

电源学报. 2018, 16(1): 145-150. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2018.1.145

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锂离子电池作为最新一代的绿色高能充电电池受到越来越多的关注，成为诸多领域的核心储能部件。为了更好地发挥电池管理系统的作用，基于电化学机理提出一种新的电池等效电路模型，模型中同时考虑了热行为描述，模型参数通过激励响应分析的方法获取。通过实验证明该模型能够较精确地描述电池充放电行为，并且由于其较高的计算效率和精确度，将该模型嵌入到电池管理系统中将使电池管理更加有效。

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计及间谐波的电动汽车快速充电装置电能计量

高敬更,王兴贵

电源学报. 2018, 16(1): 151-158. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2018.1.151

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为了减少电动汽车快速充电装置产生的谐波和间谐波对电能计量的不利影响，通过分析快速充电装置模型的谐波和间谐波功率特性，研究了一种基于广义d_k-q_k坐标变换的电能计量方法。该方法通过坐标变换与反变换可以快速、准确地区分充电装置产生的任意k次谐波和间谐波参数，实现基波电能、谐波电能和间谐波电能的分别计量。通过实验仿真，证明了所提方法的可行性。

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复杂电力电子系统通信网络效能评估指标体系研究

李超然,肖飞,刘计龙,张伟伟

电源学报. 2018, 16(1): 159-165. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2018.1.159

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为对复杂电力电子系统通信网络效能进行评估，需要制定复杂电力电子系统通信网络效能评估指标体系。针对复杂电力电子系统通信网络效能评估指标体系缺少统一规范和标准的现状，在介绍了复杂电力电子系统通信网络功能和特点的基础上，按照性能层、参数层的分层方法对评估指标进行划分，提出了复杂电力电子系统通信网络效能评估指标体系，对评估指标进行定义并给出了数学模型，最后完成了评估指标体系有效性和可靠性分析。

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并联DC/DC系统中高速无线通信接收装置的设计

汪涛,刘升,葛芦生

电源学报. 2018, 16(1): 166-170. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2018.1.166

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为了解决并联DC/DC控制系统中信息高频、单次传输量小的问题，就目前基带处理平台功能单一、灵活性差、运算效率低等问题，提出了一种改进型基带处理方案。该方案以FPGA+DSP为处理架构，依托高性能器件和高速接口搭建了基带处理平台。分别从基带处理和射频前端两个方面对无线通信系统接收装置进行硬件设计，重点研究基带处理DSP与FPGA的接口设计和零中频架构射频前端，通过FPGA对本地振荡器、A/D进行动态配置，采用基于BPSK的软件无线电平台，通过编写程序进行测试，结果验证了该方案满足科研要求，且具有一定的通用性和灵活性。

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基于耦合忆容模拟器的双非门振荡电路

周知,朱旺,朱虹,于东升

电源学报. 2018, 16(1): 171-177. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2018.1.171

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通过在多谐振荡电路中引入忆容模拟器，提出一种磁通控制型耦合双忆容器模拟电路，并从理论上推导出其忆容值与磁通之间的数学关系。在此基础上，进行了基于耦合忆容模拟器的双非门多谐振荡器及其动态特性的研究。因耦合作用的影响，此电路呈现出有别于传统双非门振荡器的输出特性，其可用于电力电子变换器的驱动和信号测试。为了证明耦合忆容模拟器与基于其的双非门振荡电路的可行性，搭建硬件实验电路并进行了测试，实验结果与仿真结果保持一致，证实了理论分析的正确性。

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基于数据融合IGA-RGRNN低阶煤制甲烷产量预测模型

荣德生,胡举爽,赵君君,杨学鹏

电源学报. 2018, 16(1): 178-184. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2018.1.178

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为了提高智能系统的准确性与快速性，针对多传感器网络，提出了一种以融合技术为数据基础与改进遗传算法-广义旋转回归神经网络IGA-RGRNN（improved genetic algorithm and rotated generalized regression neural ne-twork）算法相结合的预测模型。利用RGRNN强大的非线性随机变量的处理能力，把预测理论引入改进遗传算法循环中，将该模型应用于低阶煤制甲烷产量预测过程，并对预测模型效果进行实验验证。实验结果表明，基于数据融合IGA-RGRNN低阶煤制甲烷产量预测模型的相对误差最大值为2.99%，相对误差最小值为0.25%，相对误差平均值为1.76%，相较其他预测模型具有泛化能力更强和预测精度更高的优势，为低阶煤制甲烷产量预测提供一种新的途径。

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2018年, 第16卷, 第1期　刊出日期：2018-01-30

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