电源学报

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应用于超宽输入的LLC谐振变换器设计

孙明波,马运东,温海涛

电源学报. 2019, 17(1): 1-9. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2019.1.1

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针对光伏、风电等新能源输出不稳定的特点，在二极管箝位的全桥三电平LLC谐振变换器的基础上，提出了一种应用于超宽输入的控制策略。该变换器可通过控制开关逻辑，灵活地选择输入源进行供电，同时在每种固定的输入下，辅以调频控制及定频移相控制，实现高增益比。详细分析了不同模式下的电路拓扑、开关逻辑以及模式之间的切换方案，并在不同负载下进行了相关的实验，有效验证了该变换器在宽输入、变功率的苛刻环境下的普遍适用性。

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有源箝位ZVZCS全桥变换器副边寄生振荡抑制的研究

周迪,贲洪奇,黄奕毅

电源学报. 2019, 17(1): 10-20. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2019.1.10

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为实现滞后臂开关管的零电流开关，在移相全桥变换器功率变压器的副边加入了有源箝位电路。同时，该有源箝位环节还能对输出整流二极管上的寄生振荡起到很好地抑制作用。为分析有源箝位环节的抑制作用及有源箝位环节相关参数对抑制作用的影响，将有源箝位环节对输出整流二极管寄生振荡的抑制过程分为两个阶段进行深入分析，并详细讨论了两个关键参数对寄生振荡抑制效果的影响及其设计原则。最后，通过1台4.8 kW/300 V、开关频率为20 kHz的实验样机对理论分析及有源箝位环节对输出整流二极管寄生振荡的抑制作用进行了验证。

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基于WBG器件的零电流直流隔离变换器研究

李翔宇,杨克虎

电源学报. 2019, 17(1): 21-28. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2019.1.21

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提出了一种可在零电流开关ZCS（zero-current switch）下仅通过功率开关器件达到直流隔离效果且输出电压在一定范围可调的直流变换器拓扑结构。首先分析了该变换器稳态时的工作原理及电路模型，并推导出了在含有寄生参数下的输出电压数学表达式；然后通过接触电流TC（touch current）对电路的隔离性能进行了评估，并论述了共模漏电流的抑制方案以提升电路隔离效果；最后基于宽禁带WBG（wide bandgap）材料碳化硅MOSFET下设计了原理性实验样机，并对理论分析进行了验证。

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三电平中性点钳位整流器模型预测电流控制算法

许珈宁,吴智轩,田军凯,王兴电

电源学报. 2019, 17(1): 29-36. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2019.1.29

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将三电平中性点钳位整流器作为研究对象，以维持单位功率因数运行、减小网侧电流谐波、补偿计算时间延迟和保持直流侧电容电压平衡为研究目标，提出了一种基于在线简化的模型预测电流控制策略。该方法通过坐标变换构建α-β静止坐标系下三电平中性点钳位整流器的预测模型，结合电压空间矢量等效变换的原理，求出三电平中性点钳位整流器的参考输出电压矢量，判断其所在扇区，从而选择该扇区最优电压矢量所对应的开关状态直接作用于整流器。同时，针对该算法在实际应用中容易产生计算时间延迟现象，引入拉格朗日外推法，得到具有延时补偿的控制策略。最后，仿真结果证明了该方法的正确性和有效性。

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Z源逆变器空间矢量调制的新策略

郭有贵,王震,邓文浪,李利娟,黄松涛

电源学报. 2019, 17(1): 37-44. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2019.1.37

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与传统逆变器相比，Z源逆变器允许逆变桥臂直通，通过控制一个周期内直通状态的时间便可实现输入直流电压的升降变换。首先，分析两种Z源逆变器的改进型拓扑并详细说明其工作原理；接着，阐述了Z源逆变器的空间矢量调制方法，进而提出一种新的基于直通零矢量作用时间分配的调制策略，以充分利用传统零矢量，并对开关表进行优化，减小损耗，实现最大升压，充分提高逆变器工作性能；再基于Matlab/Simulink仿真平台搭建了主电路模型，采用基于C语言编程的S函数建模法实现Z源逆变器的新型调制策略进行仿真实验。最后，设计了1台基于DSP TMS320F28335控制的小功率样机，并进行了实验验证。实验波形很好地验证了改进型拓扑的优势，充分说明了新策略的可行性、有效升压性。

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寄生电阻对有源箝位Z源逆变器的影响

秦玉莲,张民,丁新平,王伯荣,李宗正

电源学报. 2019, 17(1): 45-52. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2019.1.45

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研究了一种高增益Z源逆变器的主电路寄生电阻对电路性能的影响。以有源箝位软开关变压器型准Z源逆变器SSTZSI（soft-switching trans-Z-source inverter）为例，运用状态空间平均法建立了电路模型，推导出寄生参数影响下逆变器直流链升压比和效率表达式，分析了逆变器电压增益、工作效率与各元器件寄生电阻的关系。在具体的功率等级下，通过仿真测试以及实验验证了电压增益、工作效率与寄生参数的关系，主电路寄生电阻对电路效率影响明显，尤以电感一次侧ESR为盛。为电路设计及优化提供了理论依据。

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大规模光伏并网系统谐振机理及稳定性分析

杨明,杜少通,郑征,朱艺锋,李斌

电源学报. 2019, 17(1): 53-61. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2019.1.53

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在弱电网下或者装机容量增加时，大规模光伏并网系统易引发谐波谐振，危及光伏电站的正常稳定运行。针对上述问题，以大规模光伏并网系统为研究对象，分别从系统阻尼、闭环控制等角度揭示了大型光伏电站和电网之间的谐振机理。研究结果表明：LCL滤波器自身的有源阻尼策略并不会导致大规模光伏并网系统引发谐振，引发谐振的关键因素在于并网逆变器自身的稳定裕度。电网阻抗、装机容量、系统参数设计、控制策略等因素的综合效应可以使并网逆变器在某一特定条件下运行到临界稳定状态附近而引发谐振，谐振将导致入网电流在相应谐振频段产生大量谐波。如果稳定裕度进一步减小，系统将逐步由谐振状态过渡到振荡、发散等不稳定状态。仿真与实验结果验证了理论分析的正确性。

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新型H6桥非隔离单相光伏并网逆变器

易灵芝,刘仲范,陈才学,陈宇,王根平

电源学报. 2019, 17(1): 62-68. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2019.1.62

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针对目前非隔离单相光伏并网逆变器H5拓扑存在的通态损耗大和热力不均衡问题，提出一种改进型H6桥拓扑结构，通过逻辑控制实现脉宽调制驱动，使其输出并网电流在半个工频周期内流过3个开关管，在另半个工频周期流过2个开关管，因此减少了通态损耗，有利于热力均衡。3kW单相两级式非隔离光伏并网逆变器样机实验验证了该拓扑的可行性，实现低共模电压和高质量并网，有效解决非隔离单相光伏并网逆变器共模漏电流问题。

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基于光伏阵列输出特性的GMPPT算法研究

魏超,施火泉,许伟梁

电源学报. 2019, 17(1): 69-72,79. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2019.1.69

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针对局部阴影条件下光伏阵列的P-V曲线呈现多峰值的情况，在研究光伏阵列输出特性的基础上提出了一种全局最大功率点追踪GMPPT（global maximum power point tracking）算法。该算法由均匀光照和局部阴影条件下的两个最大功率点追踪算法构成。通过所提出的局部阴影检测手段判别光伏阵列所处的光照条件，从而决定使用哪个子算法。最后将该算法在Matlab中进行仿真验证。仿真结果表明在局部阴影条件下该算法能快速地追踪到全局最大功率点，且避免了对整条P-V曲线的扫描。在均匀光照条件下要比传统的最大功率点追踪算法（扰动观察法）更快地定位到最大功率点。

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光伏阵列故障类型的改进型RBF神经网络识别算法

王福忠,裴玉龙

电源学报. 2019, 17(1): 73-79. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2019.1.73

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光伏阵列是光伏系统中非常重要的组成部分。传统的BP神经网络诊断算法有着精度低、收敛速度慢等缺点，为了精确地诊断出光伏阵列内部的故障位置及其类型，通过分析阵列开路、短路、老化、阴影和电池板裂片5种故障，提出了一种改进型RBF神经网络的故障诊断识别算法。首先，建立RBF神经网络的光伏阵列故障诊断模型，确定基于遗传算法的故障模型隐层中心的确定方法，然后针对基于粒子群优化算法的网络模型进行自适应权重寻优的仿真实验。最后，将优化的算法与传统RBF神经网络算法进行对比。结果表明：该优化算法不仅可以有效地诊断光伏阵列的故障类型，还可以提高故障诊断的准确率。

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非对称磁耦合谐振无线电能传输系统效率优化

边俊,潘庭龙,吴定会

电源学报. 2019, 17(1): 80-86. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2019.1.80

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针对线圈偏置对磁耦合谐振式无线电能传输系统传输效率的影响问题，首先，应用电路理论建立了无线电能传输系统的等效电路模型，并通过求解电路方程得到了系统传输效率的表达式；其次，根据线圈互感与空间位置的关系分析了线圈偏置对线圈互感的直接影响以及对传输效率的间接影响；得出了系统线圈偏置分为无方向性偏置与有方向性偏置两种；最后，设计了一套效率优化流程以补偿因线圈偏置而降低的传输效率。通过仿真实验验证了理论分析的正确性，为移动式无线充电系统的设计与优化提供了参考和借鉴。

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考虑松弛和滞回的锂离子电池建模及SOC估计

程泽,李智,孙幸勉

电源学报. 2019, 17(1): 87-94. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2019.1.87

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针对锂离子电池在电流状态突然变化时产生的松弛现象和滞回现象，在分析了电池等效电路模型的基础上，引入线性滤波器和滞回模块，建立了电池的自校正模型。通过恒流脉冲实验和动态应力工况测试验证自校正模型在对电池电压特性跟随的可靠性，并在该模型的基础上使用有限差分扩展卡尔曼滤波FDEKF（finite difference extended Kalman filter）算法实现了电池的荷电状态SOC（state of charge）估计。实验分析表明，自校正模型能较好地体现电池的动态特性，并使SOC估计保持很好的精度。

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锂离子电池热模型的研究动态

刘岸晖,甘小燕,何佩芸,武鸿辉,闫回想,侯军虎

电源学报. 2019, 17(1): 95-103. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2019.1.95

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锂离子电池具有高能量密度、高功率密度、高循环次数及高电压等特点，在新能源产业占据越来越重要的地位。锂离子电池的循环效率、容量、功率、安全性、可靠性和寿命等诸多性能与温度密切相关。热模型可以模拟电池在应用条件下的热行为，研究电池产热、传热、散热的规律，实时计算电池内部和表面的温度变化以及温度场信息，为电池和电池组热管理系统设计与优化提供依据。首先介绍了锂离子电池热模型的类型及产热来源，然后阐述了锂离子电池电化学-热耦合模型、热滥用模型和电-热耦合模型的研究进展，最后根据当前锂离子电池热模型存在的问题对其今后的发展方向进行展望。

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基于子模块旁路与锁定接入的MMC锂电池组管理系统均衡控制策略研究

张风燕,魏闻,孟超

电源学报. 2019, 17(1): 104-111. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2019.1.104

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随着储能技术的发展，锂电池管理系统及其控制策略成为研究热点。针对基于模块化多电平换流器的锂电池组管理系统，讨论了现有电压均衡控制策略的局限性与限定条件，提出了一种基于子模块旁路与锁定接入的智能均衡控制策略，可以在保证等效两电平输出前提下，实现电池电量的快速均衡控制。仿真和实验结果验证了所提控制策略的可行性。

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锂离子动力电池生产工艺权重分析

关玉明,李朝,崔佳,靳美娜,冀承林,商鹏

电源学报. 2019, 17(1): 112-119. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2019.1.112

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在专家打分的基础上，研究了如何通过灰度理论与层次分析法AHP（analytic hierarchy process）得到专家权重和影响锂离子电池一致性的因素权重。首先基于灰色关联度计算权重的理论，对因子做灰色关联分析，当不存在唯一参考序列时，将每一序列本身既当做比较序列又当做参考序列，得到对应的灰色自关联矩阵，通过计算特征值与特征向量，得到专家权重；然后采用专家打分的方式采集影响电池一致性因素的评定分数，通过指标两两比较的差值法确定AHP的判断矩阵，从而得到因素权重；最后通过加权算数均值法得到影响锂电池一致性的综合指标权重。

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电动汽车动力电池箱冷却影响因素分析

韩静,吴晓刚,孙金磊

电源学报. 2019, 17(1): 120-127,144. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2019.1.120

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针对采用通风冷却结构的电池箱冷却效果不理想的问题，提出了一种基于有限元电池模型的动力电池箱热分析方法，在此基础上，以某种结构的锂离子动力电池箱作为研究对象，对入风口风速和风道尺寸等电池箱温升影响因素进行分析。仿真结果表明，随着风速增加电池箱的温度均匀性得到了改善，当风速为5 m/s时，电池温度标准差范围在1.0~1.7之间。当风道宽度尺寸为12 mm且风速为5 m/s时，电池温升的最大值为7.3℃，电池温升的最小值为5.4℃，电池平均温度标准差为1.47，电池组工作控制在合理的温度范围内，电池组温度分布均匀性最好。

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Y电容引起的手机充电器漏电研究

余彬,王莉,阮立刚

电源学报. 2019, 17(1): 128-135. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2019.1.128

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手机充电器的安全问题受到越来越多的关注，Y电容是引起手机充电器漏电的一个原因。基于目前市场上应用最为广泛的一款5 V/2 A手机充电器，研究了Y电容引起的手机充电器漏电问题，论述了市电电源结构、USB电缆线结构以及手机充电器结构，详细分析了Y电容正常和Y电容短路击穿两种情况下的漏电回路、等效电路以及漏电回路中关键元件的电压、电流波形，总结了漏电流与Y电容的关系，得到了Y电容短路击穿以及Y电容容值过大是造成人被电击的原因之一，最后通过仿真和实验，验证了理论分析的正确性。

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SiC器件对并网逆变器EMC特性和效率的影响

吴俊雄,何宁,徐德鸿

电源学报. 2019, 17(1): 136-144. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2019.1.136

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近年来，宽禁带器件SiC MOSFET在并网逆变器邻域已经取得了越来越多的关注。首先，讨论了SiC MOSFET三相并网逆变器EMC模型的建立，并通过分析噪声源的模型进行等效替代，结合逆变器损耗对于噪声传导路径的阻尼作用，得到了SiC逆变器的EMC仿真模型和理论模型；然后，通过逆变器平台实验的结果与仿真模型和理论模型的结果进行了对比，验证了模型的可行性；最后，通过实验比较了沟道栅SiC逆变器、平面栅SiC逆变器和Si IGBT逆变器3者在相同开关频率下的传导干扰和不同开关频率下的满载效率。

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空间电源变换器电磁兼容与非匹配滤波器设计

李卓成

电源学报. 2019, 17(1): 145-151. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2019.1.145

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电磁兼容是空间产品设计和测试的一项重要内容，滤波器是抑制电磁干扰和提高可靠性及技术指标的有效手段。文章简要介绍了电源变换器母线滤波器的特点，对滤波器型式和参数的优化选择原理进行了分析计算，重点论述了非匹配阻抗滤波器的设计方法，在详细的理论分析基础上得出了准确的非匹配谐振频率点和有效的补偿方法。文章通过具体案例详细介绍了整个设计过程，并对设计结果进行了最坏情况分析和仿真验证。结果证明：本方法能够有效抑制非匹配谐振，最大程度地降低了对元件参数的精度要求，在任何非匹配阻抗(内阻和负载电阻)情况下,也就是母线电压大范围变化或任何功率等级情况下可保证滤波器的峰值系数小于1.2。

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超声波电源的改进频率跟踪方法

侯光华,杜贵平,罗杰

电源学报. 2019, 17(1): 152-158. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2019.1.152

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针对传统超声波电源频率跟踪方法计算周期数多、过渡时间长的缺点，本文提出了一种基于谐振频率自动识别的改进型超声波电源变步长频率跟踪控制方法。该方法通过两次采样，计算得到负载的谐振频率，进而利用变步长控制对换能器谐振状态进行保持。实验证明，基于该控制方法的系统可以提升频率跟踪速度，减少系统过渡时间，改善动态响应特性，能更好地满足超声电源的性能要求。

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煤矿配电网电压暂降源辨识模型

付华,范国霞

电源学报. 2019, 17(1): 159-164,170. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2019.1.159

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针对煤矿配电网电压暂降信号特征提取困难和辨识准确率低的问题，应用小波熵结合支持向量机SVM（support vector machine）建立故障辨识模型，以故障信号的小波熵测度来表征故障特征，对电压暂降信号进行小波多分辨分析，选取采样序列的高频系数分量，计算其小波系数熵和小波时间熵，作为特征向量输入SVM，使故障信号特征更加明显，对故障源进行自动分类辨识。结果表明，与小波结合BP神经网络方法比较，无论在训练时间上还是在辨识准确率方面均有明显优势。

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智能电网电力线通信系统信道噪声模型分析

李天昊,赵明

电源学报. 2019, 17(1): 165-170. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2019.1.165

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将智能电网电力线通信系统作为研究对象，以建立两种噪声模型之间的关系、比较两种模型下的信噪比SNR（signal-to-noise ratio）为研究目标，提出两种噪声模型来模拟电力线通信信道中噪声情况的方法。该方法利用循环平稳噪声模型和米特尔顿A类噪声模型的概率密度函数，得出电力线通信信道中的噪声类别。同时，通过数学推导，得出两种噪声模型在正交频分复用OFDM（orthogonal frequency division multiplexing）系统中SNR表达式和在正交幅度调制16 QAM（quadrature amplitude modulation）技术下比较两种噪声模型的SNR。最后，利用MATLAB软件系统仿真，仿真结果显示，循环平稳噪声模型比米特尔顿A类噪声模型的SNR高2.5 dB左右，智能电网电力线通信系统可靠性得到提升，为电力线通信的发展研究提供了一定的理论基础。

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基于二倍频转矩脉动的异步电机定子匝间短路故障预测方法

张博,沈传文,唐千龙,邱东,张鹏

电源学报. 2019, 17(1): 171-180. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2019.1.171

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为了能够在故障早期有效地检测异步电机定子绕组匝间短路故障，首先建立了异步电机在定子匝间短路状态下的动态数学模型，运用坐标变换和空间矢量变换的思想对异步电机动态模型进行分析与仿真，提出了一种新的基于计算转矩二倍频脉动的匝间短路检测方法。通过搭建异步电机定子绕组匝间短路的数学模型并对其进行仿真，对匝间短路引发电路计算转矩的变化进行研究，验证了所提出方法的可行性。在此基础之上，提出以计算转矩的二倍频分量为故障特征量对异步电机定子绕组匝间短路故障进行诊断，并分析了该方法的鲁棒性和准确性，从而形成了新的异步电机定子绕组匝间短路故障诊断方法，为电机故障预测提供了新的研究思路。

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2019年, 第17卷, 第1期　刊出日期：2019-01-30

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