2025年, 第23卷, 第2期　刊出日期：2025-03-30

  

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DC-DC变换器
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  可拓展的宽输出变模态交错并联LLC变换器

  张杰, 杨淋, 邹晨, 肖辞, 刘林

  电源学报. 2025, 23(2): 1-10. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2025.2.1

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  为了解决频率控制的LLC谐振变换器受限于开关频率而难以实现宽输出电压范围这一问题,研究了1种可拓展的变模态交错并联LLC谐振变换器。该变换器的二次侧采用倍压整流电路,根据一次侧双半桥不同的开关组合工作在并联模态或串联模态,可以适应1~3N倍宽输出电压范围。同时,提出了1种定频PWM控制方法,通过在并联模态和串联模态的中间区域固定开关频率为谐振频率,改变1个桥臂的占空比,实现电压控制。PSIM仿真结果验证了该变换器经过拓展2N个谐振腔后可实现1~3N倍宽输出电压范围。100 W实验样机的实验结果验证了双半桥两谐振腔时可实现1~3倍的宽输出电压范围,证明了该变换器及其控制策略的有效性。
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  基于耦合滤波电感的电流源型双有源桥式直流变换器的研究

  赖臻, 曾君, 刘俊峰

  电源学报. 2025, 23(2): 11-20. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2025.2.11

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  应用于储能系统的电流源型双有源桥式变换器往往存在电流应力大、软开关范围受限等问题,限制了变换器的效率和功率密度。针对此问题,结合耦合电感技术,提出1种储能侧电流纹波小且软开关范围宽的电流源型双有源桥式变换器。变换器的储能侧由2个并联的电流源型全桥构成,可有效减小储能侧开关管的电流应力。通过调节储能侧并联全桥间的移相,可减小储能侧电流纹波;通过合理设计耦合滤波电感,得到足够大的互感电流以满足开关管的软开关条件。详细介绍了变换器的工作原理和稳态分析,并设计了400 W的实验样机,实验结果进一步验证了所提变换器的优越性和可行性。
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  基于组合双重移相的双有源桥DC-DC变换器电流应力优化控制

  余伟臣, 高明, 干方宇, 石健将

  电源学报. 2025, 23(2): 21-30. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2025.2.21

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  针对双有源桥DC-DC变换器在电压不匹配时会产生较大的电流应力,导致变换器效率降低的问题,提出1种结合双重内移相与交错双重移相的组合双重移相控制策略。首先,分析2种控制策略工作原理,建立传输功率和电流应力的数学模型;然后,以最小电流应力为优化目标,利用Karush-Kuhn-Tucker条件下的拉格朗日乘子法求解最优移相比;其次,根据电压比和传输功率对2种控制策略下的优化方法进行组合,利用组合双重移相控制获得全局电流应力最优解,并与现有的单移相和双重移相控制进行比较,得出所提控制策略能够在电压比较大的情况下进一步降低电流应力与回流功率,提高传输效率;最后,搭建实验样机验证该控制策略可行性。
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  多相交错并联耦合电感的分析与设计

  谢昌桦, 张丽萍, 陈为, 肖长青

  电源学报. 2025, 23(2): 31-39. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2025.2.31

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  应用多相交错并联耦合电感技术,可以有效降低相电流纹波、提升动态响应速度。针对不同设计目标,首先分析直接耦合电感和间接耦合电感的稳态性能和动态性能的影响因素;然后根据耦合前后等效动态电感不变设计提升稳态性能的直接耦合电感和间接耦合电感,根据耦合前后等效稳态电感不变设计提升动态性能的直接耦合电感和间接耦合电感;最后通过实验验证了理论分析的正确性和有效性。实验表明,2种不同耦合方式的耦合电感分别对提高变换器的稳态性能和动态性能有明显的效果。
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  一种峰值电流与突发模式混合控制移相全桥变换器

  吴斌, 何圣仲, 代东雷, 陈宇航, 徐英雷

  电源学报. 2025, 23(2): 40-47. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2025.2.40

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  针对移相全桥变换器因谐振电感体积和占空比损失的限制,传统控制方法难以在宽负载范围内实现软开关的问题,采用1种基于峰值电流与突发模式的混合控制方法。通过调整突发占空比稳定输出电压到参考值,改变移相角保证原边有足够大的电流实现滞后桥臂开关管的零电压开通。对所采用的控制方式搭建仿真平台,并研制1台240 W样机,通过数字信号处理器实现移相全桥变换器混合控制,通过仿真和实验验证控制方法的可行性。
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  双向H4桥变换器的统一控制

  鞠禹堰, 方宇, 汤伟, 王笑飞, 张犁

  电源学报. 2025, 23(2): 48-56. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2025.2.48

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  针对单相储能逆变器中双向H4桥变换器换路瞬间的时延振荡,提出1种双向H4桥变换器的统一控制方法。该方法利用电压调节器控制变换器的功率流向,基于功率平衡理论推导出1套双向可行的控制参数,同时为实现交流电流无静差跟踪输入电压、增加稳定性,电流内环采用准比例谐振控制器,并采用二阶广义积分器设计锁相环。PSIM仿真和实验均表明该方法能实现整流和有源逆变状态之间的无缝切换,且在启动及状态切换时都有很好的效果,实现单相光伏储能系统中双向AC-DC的稳定控制并获得良好的动态性能。
DC-AC逆变器
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  一种基于虚拟矢量PWM的准Z源三电平逆变器新型控制算法实现

  柴锦, 刘通, 王伟胜, 陈阿莲

  电源学报. 2025, 23(2): 57-66. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2025.2.57

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  准Z源三电平逆变器的升压控制和中点电位平衡控制之间的耦合严重限制了其控制性能。为解决上述问题,提出1种基于虚拟矢量脉宽调制方法的中点电位平衡策略,通过直流母线电容电压闭环控制实现中点电位平衡控制,消除了中点电位低频波动,同时采用恒直通升压调制策略,避免了升压控制对中点电位的影响,保证了准Z源网络充足的升压空间。最后通过仿真和实验验证了所提控制策略的有效性。
AC-AC变换器
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  新型单相高频隔离型Delta源AC-AC变换器

  房绪鹏, 赵冰冰, 王煦超, 孙翔飞

  电源学报. 2025, 23(2): 67-74. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2025.2.67

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  为降低成本、减少器件并保证电路安全运行,提出1种单相隔离型Δ源AC-AC变换器。新型变换器可以提供更宽范围的Buck-Boost输出电压,输入/输出电压可同相或反相,同时可抑制浪涌和谐波电流,提高电路可靠性。对所提电路的工作原理进行分析,推导得到各工作过程中主要元器件电压及输入/输出电压的关系式,并与其他改进的交流变换器进行对比,从理论上证明了新型交流变换器性能的优越性。根据所设计的参数搭建仿真模型和实验模型进行验证,仿真与实验的结果证实了理论分析的正确性与可行性。
建模与控制
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  三相链式储能变换器相间SOC均衡最大环流功率控制

  杨春来, 袁晓磊, 郝伟杰, 殷喆, 李剑锋, 阚志忠

  电源学报. 2025, 23(2): 75-85. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2025.2.75

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  三相链式储能变换器可提高电网中风、光等可再生能源功率的可控性。针对三相输出链式储能变换器相间储能电池荷电状态SOC(state-of-charge)不均衡问题,提出相间环流功率闭环控制实现相间储能电池SOC均衡方法,通过向a、b、c相注入零序电压在相间产生有功环流功率实现三相储能电池组的SOC均衡,在建立链式储能变换器相间最大有功环流功率与SOC偏差数学模型基础上,通过相间环流有功功率闭环控制使得系统以最大环流功率进行相间电池组SOC均衡,实现相间SOC均衡速度最大化,从而加快相内SOC均衡速度。最后通过MATLAB的仿真模型和实验平台验证了所提出方法的正确性和可行性。
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  飞跨电容钳位型三电平变换器飞跨电容电压移相控制策略研究

  米慧瑶, 宋磊, 刘潇奎, 段善旭

  电源学报. 2025, 23(2): 86-95. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2025.2.86

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  飞跨电容钳位型三电平变换器具有降低开关管的电压应力、减小滤波电感体积等优势。变换器工作时,飞跨电容电压需要稳定在高压侧电压的一半,常采用调节占空比的控制策略,但该方法存在飞跨电容电压与输出电压控制耦合的问题,在飞跨电容电压调节过程中电感电流波动较大。针对这一问题,分析了移相控制策略实现飞跨电容电压与输出电压控制解耦的优势,并深入分析其控制特性。通过建立飞跨电容电压的谐波模型,分析了飞跨电容电压与移相角的关系。建立飞跨电容电压受开关管占空比D和移相角度∆φ之间的低次谐波函数关系,并结合时域模型划定出移相控制的有效占空比区间,以及使得移相控制性能最优的占空比。建立仿真模型并搭建了1台3.6 kW的实验样机,将移相调节与占空比调节的飞跨电容电压控制策略进行对比,验证了移相控制的解耦优势以及控制特性。
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  一种应用于MMC的具有较高次环流抑制功能的改进载波移相调制策略

  董一诺, 白志红

  电源学报. 2025, 23(2): 96-104. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2025.2.96

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  模块化多电平换流器MMC(modular multilevel converter)采用传统载波移相脉宽调制策略时附加的子模块电容电压平衡策略,会导致MMC每相电路中投入的子模块数量出现高频跳动。因此,桥臂电感上会出现很大的感应脉冲电压,进而产生较高频率的环流谐波,从而增加元器件的电压和电流应力。在研究传统载波移相调制策略及其在MMC中应用问题的基础上,对其实现过程进行改进,以保证在任意时刻MMC每相电路中投入的子模块数量恒定,从而避免上述问题。对所提改进载波移相调制策略进行详细分析,并给出相应的电容电压平衡控制策略。仿真和实验结果表明,采用改进载波移相调制策略后,桥臂环流幅值得到降低。
新能源系统
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  光伏功率均衡器拓扑综述

  赵犇, 崔浩然, 皇甫宜耿, 杨永恒

  电源学报. 2025, 23(2): 105-114. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2025.2.105

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  以光伏发电为代表的新能源发电已经成为实现“碳中和”这一目标的重要手段。光伏发电系统通常需要多个光伏组件串联从而获得高电压输出,而在串联光伏组件中由于局部阴影或组件不同程度老化等因素造成的组件特性不匹配会导致系统发电量的严重损失。因此,诸多技术方案被提出以尝试解决这一问题。其中,光伏均衡器成为1种很有前景的解决方案,其采用电力电子变换器将不匹配功率进行转移从而改变组件工作点获得最大功率输出。首先介绍光伏均衡器的基本概念及工作原理。然后详细介绍组件-母线(PV-bus)结构、组件-组件(PV-PV)结构及其他特殊类型结构的光伏均衡器拓扑,并对现有的光伏均衡器拓扑电路进行细致的参数及性能对比分析。最后,对不同类型的光伏均衡器拓扑结构进行总结与评价,为该方向的研究人员提供参考。
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  考虑灵活性资源的微电网双层优化策略

  余运俊, 杨林锋, 哈志蕊, 钟志萍, 衷国瑛, 龚海

  电源学报. 2025, 23(2): 115-124. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2025.2.115

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  为提高微电网应对新能源出力和负荷不确定性的能力,提出1种考虑灵活性资源的微电网优化控制策略。根据各类灵活性资源的源储荷特性进行分类,建立微电网双层优化调度模型。用户层引入用户侧灵活性资源,以用户费用和净负荷差值最小为优化目标,决策变量为电动汽车和可平移负荷出力功率。源储层模型加入储能侧与发电侧灵活性资源,以微电网运营商成本和失负荷率最小为优化目标,决策变量为燃气轮机、主网联络线和储能单元出力功率。使用场景缩减的季节典型日数据进行算例仿真,采用改进后的基于分解的多目标进化MOEA/D(multi-objective evolutionary algorithm based on decomposition)算法对双层优化调度模型进行求解,年均用户费用降低6.85%,运营商年均总成本下降14.68%,年均失负荷率下降6.65%,验证了本文所提模型的合理性和有效性。
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  基于变步长不完全偏微分电导增量法的MPPT控制

  毛琳, 任正云

  电源学报. 2025, 23(2): 125-132. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2025.2.125

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  针对传统最大功率点跟踪算法无法兼顾追踪速度和稳态振荡的问题,提出1种步长可变的改进电导增量法。该改进电导增量法使用分区变步长提高最大功率点追踪速度,同时利用不完全偏微分理论优化稳态振荡的问题,提高了光伏发电的效率。通过将传统控制算法和改进电导增量法进行对比分析,验证了改进电导增量法的可行性和有效性。
电力系统
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  直流偏磁下大型变压器的振动和噪声特性分析及特征识别方法研究

  李唐兵, 许加柱, 童涛, 徐碧川, 曾磊磊

  电源学报. 2025, 23(2): 133-141. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2025.2.133

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  直流偏磁是引起大型变压器振动加剧和噪声增大的主要原因之一,全面掌握直流偏磁下大型变压器振动和噪声特征,对变压器的运行状态评估和降噪减振至关重要。以某一406 MVA超高压大型变压器为研究对象,开展振动和噪声特性研究：首先,基于场路耦合有限元法,仿真分析其在不同直流偏磁电流下的空载运行特性,以及不同直流偏磁下励磁电流规律,进而建立电路-磁场-固体力学-压力声学多物理场耦合模型,并考虑磁致伸缩的影响,求得直流偏磁下变压器不同测量点的振动位移有效值和噪声信号时频特性;然后,对变压器周围不同测量点进行声级测定,将仿真值与实测值进行对比,验证所提变压器振动噪声计算方法的有效性;最后,采用希尔伯特-黄变换HHT(Hilbert-Huang transform)方法提取直流偏磁下大型变压器的振动和噪声特征量,提出1种基于噪声信号本征模态函数能量比的变压器振动特征识别方法。该方法能有效识别变压器直流偏磁的严重程度,准确掌握变压器的运行状态,为及时采取抑制直流偏磁措施提供理论依据。
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  混合储能虚拟同步机频率优化调节研究

  邓鹏, 杨沛豪

  电源学报. 2025, 23(2): 142-151. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2025.2.142

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  对蓄电池与超级电容组成的混合分布式储能虚拟同步机控制系统进行改进。提出混合储能功率分配原则,根据不同频率段设计分频滑动滤波方法,针对不同频率的功率波动,对虚拟转动惯量进行分段改进,实现蓄电池与超级电容协调配合。针对传统虚拟同步机无法抑制频率振荡的问题,对虚拟阻尼系数进行改进,采用自适应虚拟阻尼,提高控制系统在发生频率振荡时的调节能力。通过MATLAB对所提控制策略进行仿真验证,结果表明：对混合储能虚拟同步机进行分频控制,当负荷发生无规律波动时,超级电容及时响应高频功率波动,蓄电池平抑低频功率,可以实现蓄电池与超级电容协调配合。当面对突减、突增10 kW负荷时,采用自适应虚拟阻尼可以应对混合储能因为负载功率波动引起的有功出力频率振荡,频率超调量控制在0.06 Hz以内。所提控制策略面对功率突增、突减工况均可实现频率小偏差调节。
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  用于智能电网含电力电子变换器的混合型变压器设计

  万家伟, 陈汉超, 廖承, 曹毅

  电源学报. 2025, 23(2): 152-160. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2025.2.152

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  针对现有变压器无法应对高渗透率可再生能源出力强波动性引起的电压骤降/骤升等问题,提出1种基于三桥臂功率变换器的新型混合配电变压器HDT(hybrid distribution transformer)。该方法通过在现有配电变压器的一次侧增加1个串联三桥臂功率变换器来实现。所提新型混合配电变压器具有可降低功率变换器额定功率和增加1个额外电流回路以提升变压器自由度的优点。此外,为进一步提升变压器的电能质量,所提方法综合了电压矢量,可补偿电压骤降/骤升和电网电压谐波对变压器的不利影响,提高了电网的功率因数,提升了配电网的输电效率。最后,讨论了所提混合配电变压器的配置和控制策略等,并通过仿真实验分析,验证了所提方法的有效性和优越性。
电能质量
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  两级式单相变频器超高次谐波发射机理研究

  李天楚, 容斌, 伍智鹏, 黄珏

  电源学报. 2025, 23(2): 161-170. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2025.2.161

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  随着各类变流器、开关电源等电力电子设备的规模化接入电网,配电网超高次谐波含量快速增加,由此产生的电能质量问题愈发严重。基于此,选取常见的两级式单相变频电路,对超高次谐波发射机理进行深入研究。首先采用开关函数法推导出网侧谐波电流的傅里叶级数表达式,然后计算超高次谐波含有率并分析其影响因素,最后通过仿真和实测验证理论分析的正确性,为配电网超高次谐波的量化、检测和监测提供参考。
无线电能传输
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  单相矩阵式WPT系统网侧电流谐波抑制策略

  黄珺, 杨快荣, 何许国, 霍鹏冲

  电源学报. 2025, 23(2): 171-178. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2025.2.171

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  针对单相矩阵式无线电能传输MC-WPT(matrix converter based wireless power transfer)系统网侧电流谐波含量大的问题,提出1种谐波抑制调制策略,可有效降低网侧电流低次谐波含量及总谐波失真度THD(total harmonic distortion)。分析谐振槽电压电流特性,基于参数归一化方法得到2个基波分量的等效电路,进而推导出MC-WPT的数学模型。在此基础上,以消除低次谐波含量为目标,应用计算法得到接收侧H桥的优化调制波,使网侧电流低频成分仅有工频分量,从而降低网侧电流THD。最后搭建实验平台,验证所提谐波抑制调制策略的可行性与有效性。
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  基于恒压输出区间追踪的WPT系统抗偏移方法

  黄文聪, 蒋煊焱, 常雨芳, 谭海东, 朱禛浩

  电源学报. 2025, 23(2): 179-187. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2025.2.179

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  针对无线电能传输WPT(wireless power transmission)系统耦合机构发生偏移时,输出电压波动的问题,提出1种基于恒压输出区间追踪的WPT系统抗偏移方法。首先,建立CLC-S型WPT系统的模型,分析该系统在谐振和非谐振状态下的互感与输出电压增益之间的关系,由分析可知,系统工作在非谐振状态下的恒压输出区间内抗偏移能力更强;然后,设计电感补偿序列,提出恒压输出区间追踪控制策略,实现WPT系统输出电压恒定控制,提高系统的抗偏移能力;最后,搭建仿真模型和实验平台,仿真及实验结果均表明,采用恒压输出区间追踪控制策略,可以有效减小输出电压的波动,验证了系统在强互感干扰下的鲁棒性。相较于无恒压输出区间追踪的WPT系统,所提系统具有更好的输出电压动态调节能力。
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  海洋环境无线电能系统的参数设计及优化方法

  张克涵, 李鑫阳, 代凡, 冯佳明, 闫争超, 毛昭勇

  电源学报. 2025, 23(2): 188-195. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2025.2.188

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  针对涡流损耗问题,提出海水中无线电能传输系统参数的设计优化方法,能使系统电能传输效率最优。首先,在海水中通电线圈电磁场分析的基础上,利用涡流损耗等效阻抗,得到海洋环境无线电能传输系统的等效互感模型。其次,在初、次级侧线圈位置固定时,建立涡流损耗等效阻抗与系统工作频率及线圈匝数的关系表达式,并利用传输系统两侧线圈验证了涡流损耗等效阻抗计算方法的可行性。最后,以海水中LCC/S型无线电能传输系统的能量模型为基础,采用粒子群优化算法进行最大传输效率寻优。利用优化参数,搭建实验测试系统,结果显示,在模拟海洋环境中,当传输功率为1 kW时实验系统整体效率可达84%。
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  双边LCC补偿恒压输出感应电能传输系统参数优化设计方法

  樊龙海, 许建平, 任胜, 何澍泽

  电源学报. 2025, 23(2): 196-204. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2025.2.196

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  恒压CV(constant-voltage)输出双边LCC补偿感应电能传输IPT(inductive power transfer)系统存在轻载效率低的问题,为了优化CV输出双边LCC补偿IPT系统轻载效率,基于求解近似最优解思想,提出1种双边LCC补偿拓扑的参数设计方法。分析了CV输出时零相位角ZPA(zero phase angle)条件及松耦合线圈损耗,通过搭建6.6 kW的实验原理样机进行实验验证。实验结果表明,所提补偿参数设计方法可以提高系统效率,尤其是轻载效率,6.6 kW满载效率为95%,1.32 kW轻载效率可达93%。
照明电源
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  Z源谐振型单开关双通道LED驱动器

  张杰, 邹晨, 杨淋, 肖辞, 刘林, 高迎飞

  电源学报. 2025, 23(2): 205-212. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2025.2.205

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  提出1种新型双通道发光二极管LED(light emitting diode)驱动器,并详细分析了其工作原理和特点。所提驱动器使用1种新型Z源谐振网络和1个与电源共地的有源开关结构,并利用平衡电容自动实现电流均衡,因此其电流控制非常简单。同时由于利用Z源谐振网络传递能量,该驱动器具有软开关、效率高、体积小、电压应力较低等优势。为验证所提驱动器的有效性,研制了1台80 W的实验样机进行测试。
电机系统与控制
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  基于有限电压矢量集优化的永磁同步电动机模型预测瞬时转矩控制

  郑伟杰, 周扬忠

  电源学报. 2025, 23(2): 213-223. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2025.2.213

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  针对T型三电平逆变器驱动的永磁同步电动机驱动系统存在的电容中点电压不易平衡、共模电压较高问题,提出1种有限电压矢量集优化的模型预测瞬时转矩控制MPITC(model predictive instantaneous torque control)策略。首先,鉴于电压矢量对中点电压的影响,仅选用零矢量、小矢量和大矢量参与MPITC。其次,基于开关状态与共模电压的关系,确定13个低共模电压矢量参与控制。再次,为提高电机运行性能,利用长矢量合成虚拟电压矢量替代中矢量参与模型预测控制。最后,根据中点电位和电机电流方向,从19个电压矢量中选出对维持中点电压平衡有利的电压矢量作为预选矢量集。实验结果证明了所提控制策略能够有效降低电磁转矩和磁链脉动及共模电压幅值,同时能够实现中点电压的平衡控制。
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  基于低精度编码器的异步电动机二阶滑模负载转矩观测方法

  谢燕朋, 冯喜军, 但汉兵, 蒋罗庚, 粟梅

  电源学报. 2025, 23(2): 224-231. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2025.2.224

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  在电动工业车辆领域,为节省成本同时保证电机驱动性能,常采用低精度编码器。低精度编码器可获取转子的准确机械位置,但对于转速测量存在较大时滞和误差,因此传统负载转矩观测器不能得到准确的负载转矩信息。采用该信息作为电流环前馈控制量时,不能有效抑制转速波动。针对此问题,提出1种基于低精度编码器的二阶滑模负载转矩观测器。所提方法可基于转子位置信息获取精确的负载转矩信息,从而提高系统的抗干扰性能。仿真和实验结果证明了所提基于低精度编码器的二阶滑模负载转矩观测器的正确性和有效性。
电池与储能
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  基于WOA优化扩展卡尔曼算法的锂离子电池SOC估算研究

  许傲然, 戴菁, 谷彩莲, 冷雪敏, 魏家和

  电源学报. 2025, 23(2): 232-239. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2025.2.232

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  工业和经济的发展对能源造成了巨大的消耗,同时也带来了严重的能源危机和环境污染,而构建安全、清洁的能源互联网络是解决当今社会发展和环境、能源关系的途径。现在各国都提出新能源电动汽车发展政策,锂离子电池作为电动汽车的核心部件直接关系着它的行驶性能和安全性。电池的荷电状态SOC(state-of-charge)作为锂离子电池应用在各个行业的核心参数,其估算精度直接关系到电池的使用寿命和效率。针对电动汽车应用中电池SOC估算精度存在的问题进行研究,提出基于鲸鱼优化算法WOA(whale optimization algorithm)优化扩展卡尔曼滤波EKF(extended Kalman filter)的SOC估算方法,在构建系统噪声和观测噪声的协方差矩阵的基础上,在动态工况下利用改进优化后的WOA-EKF算法优化噪声协方差矩阵,提高SOC估算精度。并在MATLAB/Simulink中进行了模型参数辨识和对比仿真验证,结果表明：基于WOA优化扩展卡尔曼滤波算法的锂离子电池SOC估算能够在不同的工况下控制SOC估算误差在2%以内,在促进电池在新能源领域中的进一步发展方面具有一定的研究意义。
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  基于预测控制的电动汽车快充模块热管理策略

  李靖璇, 鲁岩松, 朱翀, 卢徐, 张希

  电源学报. 2025, 23(2): 240-246. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2025.2.240

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  电动汽车快充充电桩在高功率工作下功率器件容易超温造成安全隐患,而现有冷却策略采用基于规则控制的强制风冷方式,散热风扇转速大且产生较大的环境噪声。为保护模块核心器件的热安全同时优化冷却调节策略,提出1种基于数据驱动模型预测控制MPC(model predictive control)的电动汽车快充模块优化热管理方法。该方法采用数据驱动构建基于长短期记忆神经网络的模块温度分布的预测模型,并结合MPC对风扇转速进行调控,优化快充模块热管理策略并降低风扇噪声。经过实验测试,验证了该方法在保证各关键器件不超温的同时,可有效降低风扇平均转速1 293 rpm,降低平均噪声4.99 dB,保障了核心器件热安全性及散热风扇耐久性。
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  基于阻容参数滤波优化UKF的锂电池SOC估计

  胡劲, 赵靖英, 姚帅亮, 张文煜

  电源学报. 2025, 23(2): 247-255. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2025.2.247

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  锂电池荷电状态SOC(state-of-charge)的快速精确估计,对电池管理系统至关重要。针对卡尔曼滤波算法估计锂电池SOC时阻容参数缺乏合理约束的问题,提出1种阻容参数滤波优化方法,结合无迹卡尔曼滤波UKF(unscented Kalman filter)实现锂电池SOC估计的快速精确收敛。首先,结合多项式建立锂电池等效电路模型;然后,利用带遗忘因子的递推最小二乘法获取时变和时不变的模型阻容参数,通过设置卡尔曼增益阈值,建立阻容参数滤波关系式,提出阻容参数滤波优化无迹卡尔曼滤波算法,估计锂电池SOC;最后,设计混合功率脉冲特性实验、间歇恒流放电实验和动应力测试实验,验证设计方法的收敛性和鲁棒性,SOC最大估计误差低于1.0%,并给出增益阈值参考范围。
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  基于分数阶的锂电池SOC和SOH联合在线估计

  王辉, 严欢, 张晓滨, 岳园园, 孙向东

  电源学报. 2025, 23(2): 256-265. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2025.2.256

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  锂离子电池的荷电状态和健康状态的准确估计一直是亟待解决的关键科学问题。依据二阶分数阶等效电路模型,建立其状态空间方程,推导电池参数和荷电状态的分数阶微积分方程的离散化表达式,再研究1种双分数阶扩展卡尔曼滤波方法,对电池的等效电路参数、荷电状态以及电池容量同时进行估计。提出基于估计的荷电状态和电池容量的时间加权序列方法,监测不同放电电流与累积时间,在线计算电池可用容量,从而实现在任意放电深度和任意放电速率下的电池健康状态实时估计,并且在动态应力测试工况下以3块同厂家、同型号、不同老化程度的单体磷酸铁锂电池进行实验验证。
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  锂电池的分数阶建模及状态估计方法研究

  许志华

  电源学报. 2025, 23(2): 266-273. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2025.2.266

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  为了提高锂电池模型的精度,实现锂电池状态的精确估计,建立了锂电池的分数阶电气模型,并采用自适应遗传算法对模型参数进行辨识。以分数阶电气模型为基础,采用无迹卡尔曼滤波UKF(unscented Kalman filter)算法实现对锂电池荷电状态SOC(state-of-charge)和健康状态SOH(state-of-health)的估计。仿真结果表明,所建立的锂电池分数阶电气模型能更精确地描述锂电池的充、放电动态特性,所提状态估计策略相比于常规控制策略具有更高的精度。
无源元件与材料
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  高频变流器直流侧的去耦电容优化选型研究

  陈文思, 宫金武, 查晓明, 陈佳洛, 潘尚智

  电源学报. 2025, 23(2): 274-282. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2025.2.274

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  变流器的开关速度和开关频率越来越高,对直流侧去耦电容也提出了更高的要求。针对开关管关断过程中电压、电流振荡带来的过电压尖峰和去耦电容损耗问题,首先建立考虑系统杂散参数的瞬态电路模型,分析开关管关断过程中过电压和去耦电容电流振荡的演变过程;然后提出考虑主电路寄生参数和去耦电容等效串联电阻的损耗模型,量化分析实际工程中去耦电容选型所受的限制因素,得出去耦电容容值、损耗限制条件的优化选型方法;最后通过仿真和实验验证了所提模型和分析方法的正确性。
可靠性与诊断
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  主动限流在电力系统换流器故障诊断中的应用

  胡江

  电源学报. 2025, 23(2): 283-289. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2025.2.283

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  为提高电力系统换流器故障的诊断效率与准确性,应用主动限流方法实现换流器故障诊断。使用主动限流控制将换流器输出直流电流限制在1.2倍额定电流附近,限制故障电流,提高故障诊断的稳定性;基于预测模型诊断电力系统换流器故障电流分布特征,将桥臂电流作为诊断参数,对比桥臂电流测量值与预测值之间的差值,若差值大于阈值,则判定诊断出换流器存在故障;实验结果表明,使用该方法诊断电力系统换流器故障时,具有较高准确率与诊断效率,且误诊断与漏诊断率较低,具有良好的换流器诊断效果。
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  基于模糊层次法和熵权法的电源点到役评估法

  陈海华, 孙卫锋, 邹晓昕, 胡旦华, 余天保, 邵文妍

  电源学报. 2025, 23(2): 290-297. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2025.2.290

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  针对我国近期电源点逐步到役的情况,提出1种基于改进模糊层次法和熵权法的评估方法。首先基于层次分析法构建合适的层次结构,形成判断矩阵。随后利用模糊层次分析法对各层级之间的判断矩阵进行处理,得出面向重要性的权重向量。同时采用德尔菲调查法形成最末一级子准则层与目标层的评估矩阵,经归一化处理后利用熵权法求得面向价值性的权值向量。然后把2种权值向量经过综合化处理,形成综合权重向量。最后形成方案层对目标层的最终权重向量,得出推荐意见。通过算例,证明该评价方法灵活性强,适用性广,过程清晰合理,结果直观准确。
电磁干扰与电磁兼容
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  单管正激变换器传导共模EMI特性分析

  彭长川, 陈为, 林苏斌

  电源学报. 2025, 23(2): 298-306. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2025.2.298

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  为了研究单管正激变换器传导共模EMI特性,降低单管正激变换器的共模噪声,对单管正激变换器的传导共模噪声传输机理进行分析。基于分析建立共模噪声路径模型,提出1种计算方法明确外接电容大小来改善共模噪声; 同时针对传统计算二次侧感应电荷量模型存在的缺陷,提出改进计算模型,通过仿真验证表明理想条件下改进模型准确性较高; 然后使用平衡绕组的方法降低流经变压器的共模噪声,并通过1台单管正激电源样机进行实验验证,结果表明了计算外接电容方法的有效性,及在绕组距离较近且绕组较密情况下,改进计算模型计算的电荷量准确性较高。