2025年, 第23卷, 第5期　刊出日期：2025-09-30

  

• 全选
  |

DC-DC 变换器
• Select
  串联谐振型DAB变换器回流功率及损耗优化策略

  李宁, 杨家林, 田博文, 李洁, 张岩

  电源学报. 2025, 23(5): 1-9. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2025.5.1

  摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏

  以串联谐振型DAB变换器SRDAB(series resonant DAB)为研究对象,针对在移相调制策略下SRDAB变换器运行效率的问题,提出1种回流功率减小的效率优化策略。首先,在移相调制下建立SRDAB变换器传输效率的数学模型,推导出变换器工作时回流功率的数学表达式,得出影响变换器回流功率的参数。其次,计算变换器运行时产生的暂态损耗与通态损耗数学表达式,构建变换器运行效率数学模型,得出移相比和开关频率与谐振频率之比二者与变换器效率的关系,进而优化这2个关键参数使运行效率提升。最后,通过搭建仿真和实验电路验证了效率优化策略的正确性和有效性。
• Select
  数字式多相DC-DC变换器稳定性分析

  朱健, 胡耀华, 李学宁

  电源学报. 2025, 23(5): 10-17. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2025.5.10

  摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏

  微处理器的发展越来越迅速,随着输出电容及其等效串联电阻ESR(equivalent series resistance)逐渐减少,微处理器电源数字控制的优势逐渐受到重视。这些数字多相Buck变换器需要足够的稳定性,故研究了数字恒定导通时间多相控制器。首先通过数字补偿斜坡(在1个开关周期内斜率固定的斜坡)、总电感电流信息、输出电容两端电荷变化来推导系统的稳定性条件。然后通过稳定性条件得到补偿斜坡斜率的要求,其中需要考虑模数转换器ADC(analog-to-digital converter)采样延迟和电路传播延迟等因素的影响。针对多相的重叠和非重叠2 种占空比进行分类分析可得出结论。通过SIMPLIS仿真,设计并调整最小补偿斜坡和实际的斜坡参数,得到仿真结果与推导的理论分析结果一致,说明了数字多相Buck变换器稳定性分析的准确性。
• Select
  基于EPS的双有源桥DC-DC变换器回流功率优化控制

  崔凤新, 石安邦, 俞珊

  电源学报. 2025, 23(5): 18-24. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2025.5.18

  摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏

  以双有源桥DAB(dual active bridge)变换器为研究对象,为了同时减小回流功率,提高变换器动态性能,提出1种基于扩展移相EPS(extended phase shift)的多目标优化控制方法。首先,全面分析推导扩展移相各模态下的输出功率和回流功率特性,建立数学模型,并根据KKT(Karush-Kuhn-Tucker)条件求解回流功率最优的移相角组合;然后,通过虚拟电压补偿方法快速改变当前的传输功率,进而提高系统的动态特性;最后,通过实验将所提方案与传统单移相方案、传统扩展移相方案进行对比分析,验证了所提方案的有效性及优越性。
• Select
  阻感负载下Watkins-Johnson变换器的减状态二重积分滑模控制

  黄超, 刘胜道, 李志新, 何保委

  电源学报. 2025, 23(5): 25-33. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2025.5.25

  摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏

  将二重积分滑模DISM(double integral sliding-mode)控制器引入到四开关Watkins-Johnson(WJ)变换器的控制策略中,能够提高变换器在双极性电压输出、宽阻感负载工况下的稳定性,但其控制器的直接应用存在状态变量无法测量,需要使用2个电流传感器、1个电压传感器的问题。针对该问题,利用非线性电阻近似代替变换器的输出负载阻抗,建立了适合滑模变结构控制的大信号降阶模型,并在此基础上设计了1种改进型的减状态DISM控制器。该改进型控制器利用滑模系数的匹配,消除了等效非线性电阻的影响,从而避免了状态变量无法直接测量、使用电压与电流传感器数量较多的问题。仿真与实验结果表明：减状态DISM控制器仅需使用1个电压传感器,就能使变换器稳定工作在双极性电压输出和宽阻感负载的工况,其输出动态响应性能受工作点变化的影响较小,具有较强的控制性能。
DC-AC 逆变器
• Select
  负载谐振软开关并网逆变器无源控制策略研究

  张雅静, 张焕晨, 王勉, 李建国, 马爽, 王久和

  电源学报. 2025, 23(5): 34-41. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2025.5.34

  摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏

  负载谐振软开关可有效降低单相并网逆变器的开关损耗,是逆变器高频应用的研究热点。然而,基于线性模型的传统PI控制策略在大信号扰动时易失稳,系统输出波形较差。基于非线性理论的无源控制策略,可有效改善系统输出,提高系统稳定性。提出了基于E-L模型的负载谐振软开关逆变器无源控制策略,对单极性临界导通BCM(boundary conduction mode)调制模式下的单相全桥并网逆变器进行了详细建模,并基于阻尼注入方法设计了无源控制器。为验证所提控制策略的有效性,搭建了谐振软开关逆变器仿真模型,并在稳态和暂态工况下与传统PI控制策略进行了对比分析。
• Select
  级联H桥逆变器的新型功率均衡调制策略

  顾军, 张维国, 李平, 张明, 杜治斌

  电源学报. 2025, 23(5): 42-50. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2025.5.42

  摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏

  针对级联H桥逆变器在传统的同相层叠PD(phase disposition)调制策略下,各单元之间存在功率不均衡问题,深入分析自由度控制原理,提出1种新型功率均衡调制策略,在保证输出功率均衡和电压谐波特性的基础上,缩短功率均衡时间,降低数字控制复杂度。该方法一方面在PD调制法的基础上对三角载波进行自由度重组,让其均匀分布于不同载波层间,充分利用各输出电平的开关冗余状态,使其在1个载波周期内实现功率均衡来缩短均衡所需时间;另一方面,对调制波垂直自由度进行重组,以降低数字控制的复杂度。最后通过仿真和实验对理论分析及可行性进行验证。
• Select
  非隔离型光伏并网逆变器漏电流抑制控制策略

  高锋阳, 杨凯文, 宋志翔, 高翾宇, 高建宁

  电源学报. 2025, 23(5): 51-60. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2025.5.51

  摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏

  非隔离型光伏逆变器并网系统中,电磁干扰易引发漏电流问题。为此,针对三电平逆变器提出1种改进的模型预测控制策略。首先,建立逆变器并网系统数学模型,分析漏电流产生机理及其与共模电压的关系;其次,通过控制共模电压变化率,改进模型预测直接功率控制算法,优化寻优结果,实现对漏电流的抑制;最后,从输出功率、并网电流谐波畸变、直流侧中点电位平衡及漏电流幅值方面,通过仿真对比分析传统策略和所提改进模型预测控制策略的效果。结果表明,所提策略在上述4个方面均有良好表现,相比传统模型预测控制策略,漏电流抑制效果可达99.5%。
• Select
  一种低漏电流HERIC非隔离单相光伏并网逆变器

  陈才学, 刘宗元, 张路成

  电源学报. 2025, 23(5): 61-68. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2025.5.61

  摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏

  为了解决光伏并网逆变器漏电流过大的问题,提出1种低漏电流HERIC非隔离单相光伏并网逆变器拓扑结构。该逆变器拓扑仅需8个功率开关管,其中4个开关管构成4个准双向电压开关单元,4个准双向电压开关单元分为2组,以电网频率交替导通的方式实现续流,降低了开关管的损耗,能够对共模泄漏电流进行有效抑制。仿真和实验结果验证了该拓扑的正确性与有效性。
• Select
  并网逆变器二次谐波电流的抑制方法

  朱晶菁, 陈敏, 任昇, 李鸿阳

  电源学报. 2025, 23(5): 69-78. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2025.5.69

  摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏

  谐波污染是限制新能源并网的关键问题之一,导致并网逆变器电流谐波增加的因素较多,其中包括电网的谐波电压和并网逆变器系统中电压电流信号的采样误差。分析了并网逆变器系统电压采样误差和电流采样误差影响逆变器二次谐波电流的原理,研究了1种基于高精度谐波采样和二次谐波三相二倍频旋转dq反馈的二次谐波电流的抑制方法,并建立了二次谐波电流抑制环路的模型,给出了二次谐波电流抑制环参数的设计方法,推导了抑制效果的表达式,最后通过100 kW装置的实验进行了验证。
• Select
  基于NPC型三电平逆变器的固定开关频率改进模型预测控制策略

  王朝晖, 冯凌, 杨顺风, 李哲, 胡亮

  电源学报. 2025, 23(5): 79-87. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2025.5.79

  摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏

  为了减少三电平逆变器模型预测电流控制MPCC(model predictive current control)算法的计算量,消除权重因子,实现固定开关频率并改善系统动静态性能,提出1种基于矢量集选择的三矢量固定频率模型预测电流控制算法。首先,通过分析电流和电压的关系,利用无差拍思想将对旋转坐标系下电流的控制转换为对静止坐标系下电压的控制,根据参考电压所在扇区选择候选矢量集,减少计算量。其次,为实现中点电位控制,根据中点钳位NPC(neutral point clamped)型三电平逆变器不同开关矢量对中性点的作用不同和切换平滑原则,合理选择不同的候选矢量集,利用伏秒平衡原理计算开关矢量作用时间,之后根据评价函数选择最优开关序列。最后,对比研究传统MPCC算法和所提算法,实验结果表明,所提算法具有计算量小、开关频率固定、电流谐波含量低等优点。
• Select
  新型串联式混合桥臂MMC分析研究

  张熙, 姚江, 钟启濠, 刘国兵

  电源学报. 2025, 23(5): 88-95. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2025.5.88

  摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏

  高压柔性直流输电系统中,模块化多电平换流器MMC(modular multilevel converter)有其独特优势。相比于MMC,子模块与IGBT构成的混合桥臂MMC即HL-MMC(hybrid-leg MMC)在相同的子模块数量下,输出电压电平数增加了1倍,输出电压谐波含量少,直流母线电压利用率提高了1倍。串联型HL-MMC即SC-HL-MMC(series-connected HL-MMC)由3个单相HL-MMC构成,直流母线电压相同的情况下,子模块数量可减少2/3。为了具备直流短路故障容错能力,采用由半桥子模块与全桥子模块构成的混合式SC-HL-MMC,分析满足故障穿越的全桥子模块与半桥子模块的配比方案。为验证所提拓扑的有效性,搭建仿真模型。仿真结果表明：额定工况下,SC-HL-MMC可输出稳定的谐波含量少的三相电压,直流短路故障工况下,SC-HL-MMC能迅速阻断短路电流,验证了该拓扑的有效性。
建模与控制
• Select
  基于混沌映射和高斯扰动的改进粒子群优化算法MPPT控制策略研究

  肖义平, 赵云峰

  电源学报. 2025, 23(5): 96-104. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2025.5.96

  摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏

  光伏阵列在局部阴影条件下P-U曲线会出现多个峰值,传统的粒子群优化PSO(particle swarm optimization)算法无法快速精确地搜寻到最大功率点。针对这种情况,本文提出1种基于混沌映射和高斯扰动的改进粒子群优化算法最大功率点跟踪MPPT(maximum power point tracking)控制策略。首先引入混沌Sine映射构造1种非线性随机递增惯性权重,并在粒子群的“个体认知”部分引入高斯扰动,同时利用对数函数构造学习因子,形成基于混沌映射和高斯扰动的改进粒子群算法;通过对6种典型单峰、多峰函数的测试,证明该算法收敛速度更快,不易陷入局部最优;将算法应用于MPPT控制中,并进一步通过不同算法MPPT控制进行对比仿真研究。对比仿真结果表明：在均匀光照强度、局部静态遮荫和动态遮荫3种情况下,基于混沌映射和高斯扰动的改进粒子群优化算法MPPT控制策略均具有更快的收敛速度和更小的搜索振荡幅度,能准确地搜寻到最大功率点,具有更高的寻优精度,从而提高了MPPT系统的发电效率。
• Select
  基于Jaya算法的遮阴条件下光伏MPPT控制研究

  郭伟欣, 张志东

  电源学报. 2025, 23(5): 105-111. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2025.5.105

  摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏

  针对光伏阵列在遮阴条件下群体启发式算法最大功率点跟踪MPPT(maximum power point tracking)执行依赖于算法特定的参数设置,导致算法设计难度较大、追踪效率较低、追踪误差较大等问题,提出了基于Jaya算法实现遮阴条件下MPPT的追踪控制。该算法只需通用的控制参数,不需要任何特定的控制参数,且在迭代过程中,最大功率的解始终朝着最佳解移动,并且舍弃最坏解,避免陷入局部解的情况,使系统始终准确追踪最大功率,保持高效率的运行。在MATLAB/Simulink中搭建遮阴条件下光伏阵列仿真模型,将Jaya算法与传统PSO、GA算法在同一模型下进行对比分析,实验结果表明：在寻优过程中,采用Jaya算法,最大功率追踪时间最短、追踪误差及振荡最小。在光照强度突变时,同样可以重新准确、快速定位到全局最大功率点。
• Select
  具有网络攻击防御力的DG变流器设计及其分布式控制

  韦永军, 覃秋密

  电源学报. 2025, 23(5): 112-120. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2025.5.112

  摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏

  为了降低控制系统对通信网络的依赖性,直流微电网DC-MG(DC microgrid)通常采用分布式控制架构,然而由于缺乏全局信息,这种控制方式极易受到网络攻击,使得DC-MG存在较大安全隐患。网络攻击的种类较多,其中虚假数据注入攻击FDIA(false data injection attack)占比最高,其危害性也最大。基于此,针对FDIA造成DC-MG运行中断等不稳定问题,提出了1种基于前馈神经网络FNN(feedforward neural network)的DC-MG网络攻击检测与控制方法。该方法首先研究了FDIA造成控制系统不稳定的影响机理,建立了FDIA不稳定影响的数学模型;然后,利用FNN构建了智能估计器来监测DC-MG中分布式电源变换器的输出电流,并根据估计器的输出计算出FDIA的错误数据值;接着,针对错误数据的计算值,引入基于PI控制器的参考跟踪方法,以减少被攻击转换器中的错误数据,此外,所提方法还可消除所有高域不平衡攻击;最后,分别在MATLAB/Simulink和OPAL-RT环境下对所提方法进行了仿真和实验验证,仿真实验结果验证了所提方法的有效性。
新能源系统
• Select
  光伏组件表面积污时雷击接闪特性及其影响因素研究

  周歧斌, 邓寅, 边晓燕, 张耀

  电源学报. 2025, 23(5): 121-129. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2025.5.121

  摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏

  光伏发电作为1种清洁无污染的可再生能源,在世界范围内得以大力开发和利用,但其长期暴露于空旷区域,易遭受雷击威胁。现有的相关光伏组件雷击接闪研究均基于表面无积污情况,并未考虑表面积污对雷击接闪特性的影响。针对目前光伏组件表面积污时雷击接闪特性研究中存在的不足,通过建立适用于雷击的光伏组件积污简化模型,并对该模型积污与未积污时的电场强度与电荷密度进行仿真计算,得到与未积污组件相比,积污组件的积污边首末端电场强度分别提高了41.1%和33.8%。同时,在高压实验室中搭建表面积污的光伏组件雷击棒-板模型,展开长间隙放电试验,得到积污组件更易遭受雷击的结果,验证了仿真模型的准确性。最后讨论了光伏组件的安装角度对表面积污时雷击接闪特性的影响,研究结果表明：在任意角度情况下,积污边雷击概率及电场强度均大于未积污边;与安装角度为8°时相比,光伏组件安装角度为45°时积污边末端的电场强度下降了24.8%,即雷击接闪概率下降。
• Select
  氢燃料电池扩散层温度场演变研究

  高清振, 潘道远, 黄胜洲, 王祎颜

  电源学报. 2025, 23(5): 130-140. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2025.5.130

  摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏

  为了研究氢燃料电池扩散层温度演变的规律,分析影响温度分布的因素,以阴、阳极扩散层及其内部流体作为研究对象,建立扩散层Z-Y剖面和X-Y剖面热质传递关联方法。考虑扩散层内流体Soret效应、Dufour效应、吸附效应和流固共轭传热效应,联合N-S方程、Brinkman-Darcy扩展模型、Langmuir吸附方程和界面捕捉Cahn-Hilliard理论,构建多孔介质内气-液两相流热质双扩散模型。通过Lattice Boltzmann方法进行数值求解,揭示扩散层温度演变规律,阐明流体状态对温度分布的影响机理。结果表明：扩散层的导热能力与其内部流体的状态密切相关,阳极扩散层内氢气-水汽构成的雾状流,比阴极扩散层内空气-液态水组成的分离流具有更好的导热性,使阳极扩散层在温度场演变的均衡性、等温线分布的连续性和传热面积的利用率等方面,比阴极扩散层具有明显优势。研究结果可为提升氢燃料电池热管理水平提供理论依据。
• Select
  双馈风力发电机故障穿越关键技术综述

  凌禹

  电源学报. 2025, 23(5): 141-151. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2025.5.141

  摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏

  随着风力发电机并网运行容量的增加,其故障穿越关键技术的研究越显紧迫。双馈风力发电机是风电市场主流机型之一,因此,科研人员对双馈风力发电机故障穿越关键技术进行了大量研究。对故障穿越技术研究的现状进行综述,从简单介绍双馈风力发电机的基本理论入手,先后介绍双馈风力发电机故障穿越机理分析现状及双馈风力发电机故障穿越不同方法的优缺点并进行分类和总结,最后,对双馈风力发电机故障穿越分析和技术进行总结和展望。
• Select
  基于最小鉴别信息组合赋权法的光伏发电单元综合评价技术研究

  张建, 夏烈, 徐亮辉, 杨青斌, 董玮

  电源学报. 2025, 23(5): 152-160. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2025.5.152

  摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏

  为进一步优化我国资源结构、降低能源缺口、缓解环境污染等问题,光伏发电项目亟需建立科学的评价与决策机制,完善光伏电站综合性能评价体系,促进整个社会能源系统的可持续发展。重点围绕光伏发电单元的综合评价技术开展研究,基于“多准则、多层次、多因素”决策的基本原则,提出1种适合于光伏发电单元的综合评价体系和评价方法,综合考虑客观权重法和主观权重法的优缺点,利用“最小鉴别信息原理”计算组合权重,并建立光伏发电单元的综合评价模型,对新型光伏中压发电单元和常规光伏发电单元的综合评价结果进行对比分析,证明新型中压光伏发电单元设计指标的优越性。
• Select
  集成MMC与部分功率变换的氢燃料电池供电系统轻量化研究

  郭小凡, 李秉宇, 董增波, 贾伯岩

  电源学报. 2025, 23(5): 161-173. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2025.5.161

  摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏

  提出一种燃料电池FC(fuel cell)部分功率变换PPC(partial power conversion)的轻量化模块化多电平变换器MMC(modular multilevel converter)型燃料电池系统MMC-FCs,实现燃料电池系统并入混合中低压网络的功率控制。交流侧MMC-FCs基于高频链HFL(high-frequency link)同步开关网络可以实现MMC子模块SM(sub-module)基频和二倍频波动功率的耦合对消,减小SM电容容量需求。轻量化的电容约束减小了[2(1-m²/4)^3/2f_SM]/[(1+2m²)·πf_F],可减小子模块体积,提高功率密度,实现子模块轻量化。FC采用部分功率控制并入直流低压母线,降低燃料电池变换器部分的功率容量和损耗;同时燃料电池部分功率变换器复用了交流高频链方波功率信号,减少了功率变换级数,有利于进一步提升系统的轻量化水平。对MMC-FCs的结构、SM滤波原理、FC部分功率变换机理,以及SM电容和FC部分功率变换电压等参数进行详细分析和设计,并通过体积评估、损耗评估、仿真与实验验证了所提MMC-FCs方案的有效性。
电力系统
• Select
  基于故障电流特征的多端柔性直流电网故障识别

  付华, 张辉

  电源学报. 2025, 23(5): 174-184. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2025.5.174

  摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏

  为满足多端柔性直流电网保护的快速性和可靠性要求,提出1种基于故障电流分量的故障识别方案。方案利用故障电流行波分量的传播过程,对区内和区外故障时的电流进行分析,通过故障电流的变化差异对区内外故障进行识别;将双极线路解耦得到线模分量,故障电流线模分量的极性可作方向性判据;用计算得到的正、负极故障电流的平均值之比来实现故障的选极。在PSCAD/EMTDC中建立多端柔性直流输电线路仿真模型,仿真结果表明,所提的故障识别方法无需两端通信,仅利用单端故障电流特征量就能对各种故障进行快速、准确地辨识,且具有一定的抗过电阻能力,满足柔直输电的故障保护要求。
电能质量
• Select
  直流配电系统电能质量探析

  周文, 苏灿, 胡雪凯, 闫鹏, 孟良, 刘军成

  电源学报. 2025, 23(5): 185-196. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2025.5.185

  摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏

  直流配电系统因其可控性好、高效可靠、更适应可再生能源接入等优势,已经成为未来配电系统的发展方向。直流配电网因其源荷特性、扰动来源、运行机理与交流配电网不同,其电能质量问题也呈现了新的特点。面对应用日益广泛的直流配电系统,介绍了其典型拓扑结构及接地方式;结合其运行特征,分析了直流配电系统运行中可能存在的各类电能质量现象,包括电压带、纹波、不平衡、闪变、电压暂降(短时中断)、电压暂升等,提出了表征直流配电系统电能质量的主要技术指标。算例分析表明该系列指标能够定量描述直流配电系统的电能质量现象。最后,分析了未来直流配电系统电能质量问题的研究方向。旨在剖析直流配电系统电能质量现象,为开展广泛的直流配电电能质量监测、分析研究提供支持。
无线电能传输
• Select
  LCC-S型箭地无线电能传输系统谐振网络参数优化方法

  王展, 蓝鲲, 张金刚, 俞达

  电源学报. 2025, 23(5): 197-206. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2025.5.197

  摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏

  LCC-S型磁耦合谐振式无线电能传输WPT(wireless power transfer)系统在不同参数配置下的输出特性具有较大的差异。针对运载火箭箭上负载功率变化范围大的特点,建立箭地WPT系统稳态效率模型,首次提出以平均功效积作为优化目标的谐振网络参数设计方法,提升系统在全功率范围下的整体输出特性。在此基础上,为实现逆变器开关管软开关,建立考虑高次谐波的逆变器输出电流时域模型,综合考虑谐振参数扰动对逆变器开通/关断损耗及电压增益等指标的影响,给出了谐振网络的扰动设计方法。最后通过仿真验证了模型的合理性及参数配置方法的优越性。
• Select
  基于旋转无线输电系统的电机闭环控制

  潘子峻, 李建贵, 王隆扬, 陈慧莹

  电源学报. 2025, 23(5): 207-215. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2025.5.207

  摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏

  传统旋转机构的供电存在结构复杂、功能单一以及安全隐患等问题,针对这些问题,提出了1种具有转速检测功能的径向磁通旋转无线输电系统。首先,推导了径向磁通耦合线圈的互感随转角的变化关系,建立了旋转无线输电系统的电路模型;其次,设计了输出电压处理电路,将其波形转换后用于电机的控制;最后,搭建了由步进电机驱动的旋转无线输电实验平台,分别在不同的目标转速下进行了实验验证。结果表明,输出电压波形的变化规律符合互感推导预期,通过该电压信号处理及步进电机闭环速度控制的方式,可以实现旋转无线传能装置在较高目标转速下的调速起动,验证了系统的可行性。
电机系统与控制
• Select
  一种无电解电容永磁同步电机有源阻尼控制策略

  谢仕宏, 陈劲帆, 杨智浩, 陈景文

  电源学报. 2025, 23(5): 216-226. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2025.5.216

  摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏

  针对电解电容在永磁同步电机PMSM(permanent magnet synchronous motor)驱动系统中体积大、成本高和易损坏的缺点,提出1种带有RD阻尼电路的无电解电容PMSM有源阻尼控制策略。首先分析直流母线侧薄膜电容大小的选取与网侧输入功率之间的关系,推导得到直流母线电压与电容的动态方程。然后,提出1种基于d轴重复控制的有源阻尼功率解耦控制方法,以提高网侧电流功率因数。同时,对q轴采用功率变换的控制策略,改善电机的动态负阻抗特性。利用RD阻尼电路简化控制指令,吸收过冲电压。最后,仿真与实验结果表明,在采用小容值薄膜电容后,有源阻尼控制可有效改善电流畸变,抑制转矩脉动。
• Select
  基于自适应动态规划的PPMLM直接推力控制

  王秀平, 姚舜禹, 曲春雨

  电源学报. 2025, 23(5): 227-240. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2025.5.227

  摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏

  针对初级永磁直线电机控制系统易受到负载扰动及参数变化等不确定因素的影响,采用执行依赖启发式动态规划控制算法来提升系统的控制性能与抗扰动能力并减少推力波动。首先,构建了初级永磁直线电机直接推力控制系统的数学模型。其次,将速度跟踪问题转化为最优控制问题,通过最小化性能指标函数以及速度跟踪误差,进而转化为求解哈密顿-雅克比-贝尔曼方程问题,使用基于贝尔曼准则的策略迭代算法求取贝尔曼方程的数值解,最终实现速度的精确跟踪。针对算法中使用BP神经网络易陷入局部最优的不足,设计了自适应学习率,并针对BP神经网络存在逼近误差的问题,在控制律中加入鲁棒补偿项提高速度跟踪的精度。最后,对闭环系统的稳定性进行了解析分析。仿真结果表明,所提控制策略提高了系统的速度跟踪性能,减少了推力波动且对负载扰动及其他非线性因素有着很强的抑制作用。
电池与储能
• Select
  基于模态分解和时间序列的锂电池健康状态估计

  成燕, 郑林弘, 刘江

  电源学报. 2025, 23(5): 241-250. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2025.5.241

  摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏

  针对锂离子电池健康状态SOH(state-of-health)估计未考虑容量再生现象导致预测结果不准确的问题,提出1种基于多时间尺度集合经验模态分解融合时间序列映射输入健康状态非线性关系方法。通过集合经验模态分解EEMD(ensemble empirical mode decomposition)算法将考虑容量再生现象的电池容量信息分解为高频主趋势信号及低频余量信号,由2类信号预测结果完成对锂离子电池SOH的估算。结果表明,该方法可以捕获容量再生现象提高估算准确度,实现对电池容量退化的拟合,且受不同预测起点影响小,预测的最大均方根差RMSE (root mean square error)和平均绝对误差MAE(mean absolute error)不超过1.5%,最大平均绝对百分误差MAPE (mean absolute percentage error)不超过2%。
• Select
  用于平抑风电功率波动的混合储能容量优化配置方法

  程昱明, 孟高军, 贾鹏, 吴瑶

  电源学报. 2025, 23(5): 251-261. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2025.5.251

  摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏

  通过比较不同功率分解方法用于储能系统容量配置以及混合储能系统HESS(hybrid energy storage system)相对于单一储能系统的经济优势,针对HESS容量优化配置提出了1种基于改进滑动平均滤波和集合经验模态分解EEMD(ensemble empirical mode decomposition)的平抑风电功率波动的方法。首先利用改进滑动平均滤波获得HESS的参考功率,采用EEMD分解将其分解为多个单分量信号—固有模态函数IMF(intrinsic mode function),并通过希尔伯特变换得到各IMF的时频谱以确定合适的分频频率,将高、低频分量重构得到HESS的参考功率。同时,充分考虑储能系统的充放电效率和荷电状态,配置额定功率和容量。最后,基于全寿命周期成本理论构建储能系统经济成本计算模型,比较不同方案的成本,得到经济最优的配置方案。
• Select
  考虑退役电池梯次利用的多微网共享储能优化配置

  王娟, 曾国辉, 黄勃, 刘瑾

  电源学报. 2025, 23(5): 262-269. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2025.5.262

  摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏

  在“双碳”目标下,针对投入微网储能系统资金过高、新能源汽车退役电池的去向问题,提出考虑退役电池梯次利用的多微网共享储能系统双层优化配置模型。首先,分别对基于退役电池的共享储能多微网系统进行建模。其次,采用双层的容量配置模型,分别以微网的投资运维成本为上层目标函数,以储能日运行成本为下层目标函数,采用粒子群优化算法和Cplex线性求解器相结合对共享储能的容量配置和设备运行状态进行求解。最后,通过算例分析验证模型能够有效减少各项成本,提高资源利用率,且效果显著。
• Select
  基于残差连接和Conv-LSTM的锂离子电池SOH估算

  周奔滔, 陶吉利, 王清松

  电源学报. 2025, 23(5): 270-277. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2025.5.270

  摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏

  锂离子电池常被用作储能元件以实现电能的存储和使用,精确地估算其健康状态SOH(state-of-health)可以为电池的实际使用提供理论依据。然而,SOH无法被直接测量。为了准确且便捷地估算锂离子电池SOH,从数据驱动法的角度提出1种基于残差连接和卷积长短时记忆Conv-LSTM(convolutional long short-term memory)网络的锂离子电池SOH估算模型。该方法基于残差连接、Conv-LSTM和卷积神经网络,利用锂离子电池充电过程中的电压、电流和容量,实现锂离子电池使用周期内的SOH估算。在多个电池测试数据集上的实验结果表明,与多种估算效果较好的现有模型相比,基于残差连接和Conv-LSTM的SOH估算模型具有更精准的估算结果,测试集SOH估算的最大相对误差MAX PE(maximum percentage error)和平均绝对百分比误差MAPE(mean absolute percentage error)分别小于3.3%和1.7%。
• Select
  一致性和连接方式对SOFC电堆性能影响的实验研究

  刘威, 吕佳, 孙小毛, 田梁玉, 胡强, 吴剑

  电源学报. 2025, 23(5): 278-288. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2025.5.278

  摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏

  固体氧化物燃料电池SOFC(solid oxide fuel cell)的一致性和连接方式是影响电堆整体性能的重要因素。通过线性扫描伏安法、电化学阻抗谱等方法评价了扁管式SOFC堆内电池的一致性,并结合弛豫时间分布技术研究了一致性和连接方式对电堆输出性能的综合影响及潜在的电化学机理。结果表明,一致性和连接方式共同作用于电堆性能,一致性影响电堆寿命,连接方式影响电堆输出功率。在串联方式下,电池一致性低会使性能较差的电池过度放电,加速电堆的性能衰退。相较于串联,并联会造成较大功率损失,损失主要源自欧姆电阻及氧交换、电荷转移过程的影响,但其对电堆寿命的影响较小。综上所述,串联电堆峰值功率高,但一致性低时对电堆寿命影响较大;并联电堆的功率损失明显,但对电堆寿命的影响小。
可靠性与诊断
• Select
  一种特定系数小波重构数据增强逆变器故障诊断方法

  周健耀, 王天真, 韩金刚, 汤天浩

  电源学报. 2025, 23(5): 289-296. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2025.5.289

  摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏

  由于弱监督学习小样本场景下逆变器的故障数据数量不足且类别不平衡,使得基于数据驱动故障诊断方法的性能下降。为克服传统数据增强方法未考虑数据分布特性的缺陷,提出1种特定系数小波重构数据增强的逆变器故障诊断方法。首先对原始小样本数据进行小波包分解并通过计算获得特定系数,对其随机微调后通过小波包重构直接扩充样本,重复该过程以获取数量充足且类别平衡的训练集。然后基于卷积神经网络实现“端到端”的特征提取与故障分类。最后,实验结果表明,所提方法能有效扩充弱监督学习小样本场景下的故障数据,提高故障诊断精度,可作为逆变器小样本故障诊断的数据预处理环节。
特种电源
• Select
  小型高压交流等离子体电源模块的设计与研究

  王伟骞, 李占贤

  电源学报. 2025, 23(5): 297-305. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2025.5.297

  摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏

  空气放电等离子体技术已成为等离子体医学的重要研究方向,通常等离子体放电电源以市电或大型稳压电源作为输入,体积较大,不能满足便携式、可穿戴式、可贴附式等离子体发生装置的应用条件,限制了等离子体技术在生物医学领域方面的实际应用。在此研究背景下,设计并研究了以压电陶瓷变压器为核心的等离子体电源,满足了电源小型、便携的要求。该电源尺寸为50 mm×15mm×8 mm,电源质量为12.1 g,电源驱动电路采用芯片驱动的半桥振荡电路,主电路包括step-up升压电路和Buck降压电路。对电源进行了空载和带载放电测试,结果表明,当给予电源3.7 V的供电输入时,空载放电电压可实现200 V到2.2 kV可调,输出频率为52 kHz(上下浮动1 kHz),最大输出功率为7 W,功率质量比为580 W/kg,性能优于市面上常见的等离子体电源。经过实验测试,应用该电源可以使SDBD与FE-DBD等离子体发生器放电产生冷等离子体,其小型化与便携性对实现可穿戴、可贴附等离子体发生器的应用具有重要意义。
电磁干扰与电磁兼容
• Select
  不同PWM调制方式下器件混合型三电平变流器EMI特性研究

  李锦, 焦娜娜, 黄敏超, 范雨顺, 党恩帅

  电源学报. 2025, 23(5): 306-315. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2025.5.306

  摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏

  以SiC-MOSFET和Si-IGBT器件混合型三电平有源中点钳位3L-ANPC(three-level active neutral point clamped)变流器拓扑为研究对象,对3种脉宽调制方式下的共模电磁干扰CM EMI(common-mode electromagnetic interference)特性进行研究。首先介绍了3L-ANPC变流器拓扑结构中SiC-MOSFET和Si-IGBT器件的2种组合模式及3种调制方式,然后对3L-ANPC变流器拓扑共模噪声传输机理进行分析,基于分析建立了包含寄生参数和噪声源的EMI模型,并推导出每种调制方式下传导路径的阻抗表达式,得到了共模传导路径阻抗特性曲线。最终通过实验验证了3种调制方式下器件混合型3L-ANPC变流器拓扑共模噪声的分析结论。
• Select
  推挽变换器共模EMI噪声的预测与抑制

  吴岳哲, 郑成君, 杜子凯, 马奎安, 任小永, 陈乾宏

  电源学报. 2025, 23(5): 316-323. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2025.5.316

  摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏

  作为1种典型的隔离拓扑,推挽变换器因变压器双向磁化且其输入不存在桥臂直通风险,在高可靠 性场合得到广泛应用。随着变换器工作频率的提高,其共模干扰的影响凸显。因此,变换器的共模噪声建模分析对其和电磁兼容优化设计有重要的理论和应用价值。针对一、二次侧均带有中心抽头的四绕组变压器,建立了其两电容寄生参数模型,并在此模型的基础上,建立了推挽变换器的频域共模噪声模型,通过对共模噪声源和共模噪声传导路径的分析,实现了对共模噪声预测。为提升模型实用性,针对简化后的变压器模型,讨论了变压器寄生电容参数的提取方法,并提出了基于平衡电容的共模噪声抑制方法。实验验证了所建共模噪声模型的准确性以及共模噪声抑制方法的有效性。
• Select
  运用扩频调制降低车载DC-DC EMI滤波器体积的设计

  陈国航, 杨文荣, 栾君玲, 张浩杰, 王义煊

  电源学报. 2025, 23(5): 324-332. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2025.5.324

  摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏

  无源电磁干扰EMI(electromagnetic interference)滤波器能够有效抑制车载变换器的传导电磁干扰,但会增加设备的体积与成本,这与电子设备高功率密度设计的初衷背道而驰。将扩频调制与滤波器结合抑制变换器传导电磁干扰,可在有效降低电磁干扰的同时减小滤波器体积。首先研究了电磁干扰滤波器设计的方法与流程;其次分析了扩频调制降低电磁干扰的原理,结合滤波器截止频率的计算方法,计算得到最优的扩频参数,增大了共模扼流圈设计中的截止频率,从而有效减小滤波器的尺寸;最后通过实验验证了扩频结合滤波器对车载变换器电磁干扰具有良好的抑制效果,并对比发现经过扩频调制后的紧凑型共模扼流圈和滤波器的体积相比于定频调制时使用的共模扼流圈和滤波器分别减小了63%和44%。