2025年, 第23卷, 第7期　刊出日期：2025-11-30

  

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特邀专栏
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  反激变换器电磁干扰研究综述

  姚俊涛, 王硕

  电源学报. 2025, 23(7): 1-16. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2025.7.1

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  在消费类和商用产品中,反激式变换器必须遵守相关传导和辐射电磁干扰EMI(electromagnetic in- terference)的严格标准。随着高速宽禁带WBG(high-speed wide bandgap)半导体器件在现代电力电子中的普遍应用,系统布局越来越紧凑,EMI的管理变得日益复杂。本文综述了针对传导EMI的成熟建模技术与抑制策略,重点分析了差模DM(differential mode)和共模CM(common mode)噪声,以及反激式变换器中的辐射EMI。讨论内容涵盖了器件级设计和变换器系统优化2个层面的解决方案。
DC-AC 逆变器
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  基于单桥臂独立模型预测电流控制的新型十五开关三电平双输出逆变器研究

  王贵峰, 王建飞

  电源学报. 2025, 23(7): 17-27. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2025.7.17

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  针对电动汽车800 V高压平台的多电机驱动系统逆变器开关器件数量较多、控制策略复杂等问题,提出1种十五开关三电平双输出逆变器,通过器件复用简化了逆变器拓扑结构、降低了逆变器成本。首先,对所提逆变器拓扑结构及工作原理进行了详细的分析研究,总结了该逆变器的结构特点,给出了有效开关状态及最大电压应力分析,为开关器件选型及系统设计提供了理论基础。然后,提出了1种单桥臂独立模型预测电流控制策略,建立了单桥臂双输出端口电流的预测模型,在实现三桥臂独立预测控制与单桥臂双输出电流综合最优控制前提下,有效降低了预测运算量。最后,通过Typhoon HIL 402平台对所提逆变器及其控制策略的正确性及有效性进行实验验证。
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  具有自平衡和升压能力的有源中点箝位七电平逆变器

  王林涛, 曾君, 刘俊峰

  电源学报. 2025, 23(7): 28-35. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2025.7.28

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  提出了1种基于开关电容原理的新型有源中点箝位ANPC(active-neutral-point-clamped)七电平逆变器。拓扑使用了10个开关管、2个二极管和1个开关电容,当输入幅值为V_DC时,通过开关电容可使该拓扑的峰值输出达到1.5V_DC。与其他APNC逆变器相比,该拓扑具有更低的开关应力和更高的升压能力。无需采用辅助控制方法,直流侧的分压电容可自平衡至0.5V_DC,开关电容可自平衡至V_DC。对所提拓扑的工作原理和电容的自平衡进行了仔细论证,通过与最新的拓扑进行比较,证明了所提拓扑具有器件减少、升压能力较高、总体电压应力较低、电容具有自平衡能力等优势,表明其适用于分布式发电、电动汽车和其他领域应用。最后,通过仿真和实验验证了所提拓扑的升压能力以及电容的自平衡能力。
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  高调制深度下三电平NPC逆变器中点电位快速均衡控制

  杨清, 黄景涛, 关海平, 蒋广旭, 刘帅

  电源学报. 2025, 23(7): 36-44. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2025.7.36

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  针对常规虚拟空间矢量脉宽调制VSVPWM(virtual space vector pulse-width modulation)在高调制深度下,母线中点电位存在不可控区域问题,提出1种可在整个线性调制区实现中点电位快速均衡的优化型VSVPWM算法。基于VSVPWM母线中点电位均衡原理重构虚拟中矢量,为保证重构后虚拟中矢量的均压性能,同时提高算法对系统参数摄动的适应性,设计用于中点电压闭环控制的模糊推理确定重构因子对VSVPWM进行优化。即使在直流母线电容不对称情况下,优化型VSVPWM仍可实现线性调制区全范围的快速均压控制。进一步在60°坐标系内对算法简化,参考电压矢量子区域的判断条件、伏秒平衡方程组从30个减少至5个。实验结果表明,该控制策略具有良好性能,均压调节时间显著降低,直流母线中点电位稳态偏差可控制在1.14%内,相较于传统VSVPWM,并网电流总谐波含量更低。
AC-DC 变换器
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  直流融冰电流源PWM整流器的功率特性分析及有源阻尼与解耦控制研究

  曾华荣, 周天吉, 杨旗, 许逵, 马晓红, 赵彪

  电源学报. 2025, 23(7): 45-54. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2025.7.45

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  电流源脉冲宽度调制PWM(pulse width modulation)整流器具有输出电流连续可调、限制短路能力强的优点,适用于输电线路直流融冰的应用场景,但是也存在开关频率较低、滤波器截止频率低、可能引起谐波放大的问题。针对恒电流负载和恒电阻负载,研究电流源PWM整流器的有功和无功特性,有助于设计LC滤波器,实现整流器的高功率因数。在分析稳定性的基础上,设计有源阻尼和解耦的控制器。与传统的非解耦控制相比,仿真结果表明该方法具有更好的直流暂态特性,可以有效抑制低次的谐波电流,消除可能引起的谐波放大问题。
建模与控制
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  一种无静差单相谐波观测器

  蔡永翔, 王扬, 李巍, 欧阳广泽, 白浩, 何肖蒙

  电源学报. 2025, 23(7): 55-64. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2025.7.55

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  快速准确地获取电网或者逆变器输出波形中的谐波分量,对逆变器控制和谐波补偿具有重要意义,而以往常采用的二阶广义积分器SOGI(second-order generalized integrator)方法存在离散过程中出现谐振点偏移,影响分离提取精度的问题。为此提出了1种能够快速精确地分离提取谐波的无稳态误差谐波观测器HEO(harmonic extraction observer)技术,其实现过程可以直接等效为1组二阶差分方程,结构简洁,易于数字实现。另外,详细分析了所提HEO的原理和性能,并与传统SOGI方法进行了性能对比。同时,为了解决多种谐波观测过程中存在相互干扰的现象,在所提HEO的基础上,提出了交叉抑制性结构改进型HEO方法,详细讨论了其实现原理和结构。最后,单相系统的仿真和实验结果表明,谐波观测器能够快速精确地分离提取单相系统中的基波及各次谐波分量,具有响应速度快、观测偏差小的优势。
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  多路恒流输出变换器小信号建模与瞬态特性分析

  张景璋, 陈树君, 余悦, 赵红雁, 程博, 易榕仙

  电源学报. 2025, 23(7): 65-74. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2025.7.65

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  为了适应新的焊接工艺需求,需要设计1台单电源多路恒流输出焊接电源。设计了1种新型恒流输出变换器,能够根据不同焊接工艺需求输出2路直流电流或1路交流电流。详细分析该变换器的工作原理,在考虑负载电流变化对电路性能影响的基础上,分别建立直流和交流工作模式下的小信号模型,推导2种输出模式的输出阻抗;通过频域仿真验证小信号模型的正确性,分析变换器的负载瞬态响应速度。最后搭建实验样机,通过实验结果验证理论分析的正确性。
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  单相PWM整流器模糊多重PR控制策略的研究

  周杰, 廖冬初, 蔡华锋, 刘浩东, 孙得金

  电源学报. 2025, 23(7): 75-82. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2025.7.75

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  为了降低单相PWM整流器输入电流谐波含量,并较好地抑制网侧电流中的特定低频谐波,在比例谐振PR(proportion resonant)控制基础上研究了模糊多重PR控制,以解决多重PR控制中参数恒定不变、在控制过程中无法自适应参数变化和系统扰动等不确定因素影响的问题。最后在MATLAB/Simulink上进行仿真并通过实验平台验证了该方法的有效性。结果表明,所提控制策略有效减小了网侧电流总畸变率,并在一定程度上提高了系统的动态性和抗干扰性。
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  基于输入电压检测的Boost PFC自适应谐波补偿控制方法

  王春涛, 刘雪山, 张荣飞, 奉榆杰, 周群

  电源学报. 2025, 23(7): 83-95. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2025.7.83

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  传统功率因数校正PFC(power factor correction)变换器仅控制自身不对电网造成谐波干扰,不能改善局域配电网公共耦合点处流入电网电流的总谐波失真。为此,基于Boost PFC变换器提出1种自适应谐波补偿方法。通过检测输入电压并在输入电流中叠加谐波补偿分量,在保证变换器PFC功能的同时,抵消公共耦合点处流入电网的谐波电流。将电流控制器设计为嵌入式重复控制环节和单零点-单极点补偿相结合的形式,实现了较低的稳态误差。同时,通过在参考电流信号生成环节中加入重复控制器和带通滤波器,可在不同的电网阻抗条件下自适应地生成谐波补偿参考电流信号,并利用小信号建模法验证了此控制方法下PFC变换器的输入阻抗在各次谐波频率下都得到了有效的减小。最后,搭建了1台功率为500 W的实验样机,验证了理论分析的正确性与可行性。
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  计及智能软开关的分布式电源优化配置研究

  张江, 刘谦, 李毓林, 陈义林, 蒋航

  电源学报. 2025, 23(7): 96-104. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2025.7.96

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  高渗透率分布式电源DG(distributed generation)的接入给主动配电网ADN(active distribution network)的运行带来了巨大挑战。考虑到智能软开关SOP(soft open point)在ADN中灵活高效的调节能力,提出了系统规划与运行优化相结合的DG与SOP三层协调规划模型。其中,上层以DG运营商单位容量年收益最大进行DG规划,中层以配电公司年综合成本最小进行SOP规划,下层以配电网络损耗最小优化系统运行状态。采用场景分析技术解决DG出力不确定性问题,提出改进灰狼算法与二阶锥规划混合算法求解模型。最后,以IEEE 33节点系统为例验证规划模型与求解算法的可行性。
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  基于MPC的双PWM变换器系统零共模电压调制策略

  夏晔, 郑恭明, 张涵舒, 陈之秀

  电源学报. 2025, 23(7): 105-115. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2025.7.105

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  目前消除共模电压有很多种调制方案,现有的零共模电压调制方案虽然没有改变目标电压矢量输出,却会增加电机侧和电网侧的三相电流谐波含量,造成总谐波失真。为了保证零共模电压调制,同时降低双脉宽调制PWM(pulse width modulation)变换器系统的谐波含量,提出1种基于双PWM变换器系统的模型预测控制MPC(model predictive control)算法。双PWM变换器系统的对称性使得PWM策略具备更多的自由度,在自由度范围内可以实现零共模电压调制,并在此基础上设计搭建电流谐波的能量模型,利用模型预测控制在每个控制周期获得谐波含量最小的调制策略,最终通过仿真和实验验证了该算法的优化效果。
新能源系统
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  基于合作博弈的多能源站互联综合能源系统低碳经济优化运行研究

  赵慧荣, 李草, 窦真兰, 张春雁, 彭道刚

  电源学报. 2025, 23(7): 116-127. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2025.7.116

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  为实现当前多个互联综合能源系统发展的经济性与低碳性的同步协调,提出1种基于合作博弈的多能源站互联综合能源系统低碳经济优化运行的方法。首先利用能源枢纽对各能源站主体进行统一建模,引入奖惩系数建立奖惩阶梯型碳交易机制模型;其次考虑到各综合能源站之间的协调运行与数据隐私问题,基于合作博弈理念建立互联系统的低碳经济优化调度模型,采用非对称纳什议价分配策略对各能源站的收益按贡献进行分配,结合交替方向乘子法算法对其进行求解;最后通过仿真实验验证了所提合作博弈低碳经济运行方案的有效性。
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  基于最小LCC的MFCS电堆分配方法

  裴冯来, 张岗, 周苏

  电源学报. 2025, 23(7): 128-135. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2025.7.128

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  针对单堆燃料电池系统扩展到多堆燃料电池系统MFCS(multi-stack fuel cell system)时面临的电堆分配问题,提出1种基于最小全生命周期成本LCC(life-cycle cost)的MFCS电堆分配方法。首先建立以最小LCC为优化指标的MFCS电堆分配优化模型,然后求解特定应用场景下的MFCS电堆分配结果并对最优电堆分配方案下的电堆需求功率分配策略进行分析,最后对优化得出的MFCS电堆分配方案在氢气使用成本上的优势进行分析,结果表明所提出的基于最小LCC的MFCS电堆分配方案和相应的电堆需求功率分配策略相对于传统的MFCS电堆平均分配方案和电堆需求功率平均分配策略具有更低的氢气使用成本。
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  基于AC强化学习的光伏发电系统MPPT控制

  于来宝, 谢兴旺

  电源学报. 2025, 23(7): 136-142. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2025.7.136

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  光伏发电系统中,当出现太阳辐照度变化快、局部遮阴或者辐照度较差等特殊情况时,采用传统方法会导致光伏发电系统在最大功率点附近振荡,跟踪速度变慢,严重时光伏发电系统会出现功率剧烈波动、难以收敛的现象。针对该问题,提出1种基于强化学习RL(reinforcement learning)的光伏发电系统最大功率点追踪MPPT (maximum power point tracking)控制方法,通过在线实时调节强化学习中径向基函数RBF(radial basis function)神经网络权值系数来自适应输出控制信号,让光伏发电输出的有功功率快速跟踪到最大功率点。在MATLAB/Simulink环境下搭建光伏发电系统,采用所提强化学习控制方法与常规RBF神经网络控制方法进行对比,结果验证了采用强化学习控制能够在更短时间内使得光伏发电系统快速、稳定、准确地收敛到最大功率点,以实现光伏发电输出功率的最大化。
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  基于实测数据的新能源场站一次调频性能分段评价方法

  包斯嘉, 施志明, 张建, 张军军

  电源学报. 2025, 23(7): 143-151. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2025.7.143

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  近年来直流输电和新能源发电占比快速提升,新能源机组参与电网一次调频的要求逐步被引入各地方的管理细则之中。但现行的基于模拟电网频率扰动测试的新能源场站一次调频性能评价方法,侧重于场站一次调频性能综合评价而无法准确表征其初始动态特性,不适用于现场实测数据分析。对此,提出场站一次调频性能分段评价方法。在阐述现有新能源场站一次调频性能评价方法的基础上,结合现场故障录波数据分析结果揭示现有评价方法的不足。然后依据一次调频动态特性及场站一次调频控制流程对实测数据进行分段分析与评价,实现对场站一次调频性能的全过程准确表征。测试结果表明,所提的分段评价方法能够有效应用于一次调频实测数据分析并准确评价场站一次调频性能,为新能源场站的一次调频性能实时评估提供可选方案。
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  三电平NPC型有源阻尼器直流侧主动均压方法研究

  汪清, 于德硕, 易皓, 卓放, 李雨果, 谢懿晗

  电源学报. 2025, 23(7): 152-161. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2025.7.152

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  为解决中压配网中三电平中点钳位NPC(neutral point clamped)型有源阻尼器在谐振发生时中点电位无法快速平衡的问题,提出1种基于二次谐波的主动均压方法。三相三线系统中一般通过在调制信号中注入零序分量实现直流均压控制,但由于有源阻尼器输出有功电流较小,传统方法难以在谐振发生时满足其直流均压需求。为此分析了偏移调整电流的产生机理,利用调制信号绝对值中的二次分量与二次电流的内积构造实现中点电位的平衡。仿真结果验证了所提方法在纯无功环境中的有效性,以及在谐振发生瞬间对直流侧均压控制的快速性。
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  基于光伏电池瞬态模型的光伏阵列雷电感应过电压防护

  孙新凤, 李梦媛

  电源学报. 2025, 23(7): 162-170. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2025.7.162

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  做好光伏阵列的雷电过电压防护对于确保其长期稳定运行十分重要,分析雷电感应过电压对光伏阵列的危害,考虑光伏电池瞬态模型和光伏组件间雷电过电压耦合特性,利用EMTP软件搭建光伏阵列仿真电路,计算独立接闪杆遭受雷击时逆变器端口、直流电缆与金属边框、旁路二极管处的浪涌过电压,分析不同雷电流波形作用下电涌保护器SPD(surge protection device)和瞬态抑制二极管TVS(transient voltage suppressor)的防护效果。分析结果表明：仅在逆变器端口安装1组SPD时,逆变器端口雷电感应过电压能够得到一定抑制,但直流电缆与金属边框电位差、旁路二极管过电压幅值仍然较高;在光伏组串两端均安装SPD后,逆变器和旁路二极管过电压、直流电缆与金属边框电位差均得到明显抑制。雷电感应过电压幅值受雷电流波头时间影响明显,雷电流波头时间越短,感应过电压幅值越高。当雷电流波头时间很短时,旁路二极管仍然存在发生永久击穿的风险。推荐在光伏组串两端均安装SPD,同时在旁路二极管两端并联1个TVS管,以实现可靠的光伏阵列雷电感应过电压防护。
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  海底数据中心用SOFC热管理方法研究

  蒋鹏, 陈鑫, 周海峰, 陈星汝, 郑东强, 黄金满

  电源学报. 2025, 23(7): 171-180. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2025.7.171

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  热管理是保证海底数据中心正常运作的一项重要技术。针对海底数据中心特殊的工作环境,将固体氧化物燃料电池SOFC(solid oxide fuel cell)作为海底数据中心的应急电源,改进了以海水为唯一冷却液的SOFC热管理系统模型。然后建立了SOFC总散热量模型和动态热模型,采用遗传算法优化用于SOFC的模糊控制策略,并基于MATLAB对非支配排序遗传算法NSGA-Ⅱ(non-dominated sorting genetic algorithm-II)和其他算法的实施效果进行对比。最后在仿真实验中对不同电压下电堆温度分布和平均电流密度进行分析,实验结果验证了所提的改进热管理方法能够有效提高海底数据中心SOFC系统的散热效率,保证其安全运行,有利于提高海底数据中心运行的稳定性。
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  基于两阶段鲁棒博弈的综合能源微网源-荷协调优化调度

  陈乐飞, 朱自伟, 胡嘉锋, 邱斌, 温泉炜

  电源学报. 2025, 23(7): 181-190. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2025.7.181

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  提出1种基于主从博弈和两阶段鲁棒优化的综合能源微网IEM(integrated energy microgrid)源-荷协调优化调度方法。首先,计及负荷侧的需求响应,构建以IEM运营商为领导者、用户为跟随者的主从博弈模型;其次,考虑风电出力的不确定性,建立IEM源-荷两阶段鲁棒博弈模型,其第一阶段进行源-荷之间主从博弈,第二阶段求解最恶劣的风电出力场景;最后,采用卡鲁什·库恩·塔克KKT(Karush Kuhn Tucker)条件将第一阶段双层博弈问题转换成单层线性化问题,整体两阶段鲁棒优化问题通过嵌套列和约束生成算法进行求解。结果表明,提出的两阶段鲁棒博弈模型可以实现源-荷之间的利益均衡,有效应对新能源不确定性带来的影响。
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  基于生态博弈思维的微电网优化调度模型分布设计及优化

  戎士敏, 王聪, 罗滇生, 吴斌, 赵杰, 安佳坤

  电源学报. 2025, 23(7): 191-199. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2025.7.191

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  基于微电网虚拟分布式云储能生态系统的调度模型能够解决电源分布带来的随机性分析,能够有效降低用电成本,相较于传统分布式储能系统优势较为鲜明。通过在分布式储能系统中引入自然生态系统理念,在微电网系统中引入运营商,形成云储能系统下用户、运营商、微电网系统下的运营商、常规负荷代理设计的动态储能系统;通过微电网、云储能系统中电能的实时调配,降低在虚拟分布式云储能系统中的用电成本,并优化电力负荷曲线,真正实现博弈模型中多方动态平衡且获益。
电能质量
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  大电机启动引起的电压暂降机理及影响因素量化分析

  方正, 黄云辉, 席云烽, 唐金锐, 王栋, 周克亮

  电源学报. 2025, 23(7): 200-209. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2025.7.200

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  为解决大容量电机启动导致的区域电网安全稳定问题,研究了大电机启动引起电压暂降的机理及影响因素。首先,详细分析了大电机启动的动态过程及其引起的电压暂降机理,并采用评估指标对电压暂降严重程度进行定量刻画。然后,以某石化企业区域电网大电机启动为例,建立了基于ETAP的时域模型,对大电机启动引起电压暂降的理论分析进行了验证。最后,对大电机启动引起电压暂降的影响因素进行了量化分析,研究了启动变压器容量和电网强度对电压暂降的影响规律,并对比分析了不同组合多台电机叠加启动和不同启动方式下的电压暂降指标。研究结果为降低大容量电机启动导致的电压暂降事故风险提供了理论依据。
无线电能传输
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  电动汽车双向无线充电系统及其控制技术研究

  王金明, 胡越, 于长虹, 胡超, 李海盼

  电源学报. 2025, 23(7): 210-217. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2025.7.210

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  电动汽车无线充电技术具有占地面积小、方便灵活、维护成本低、与电网交互性强等优点,因此得到了广泛的研究与应用。提出了1种基于双重移相控制策略的电动汽车双向无线充电系统,通过双重移相控制策略改变一、二次侧移相角,进而改变输出功率大小;通过改变一、二次侧的电压相角差进而改变能量流动方向,最终实现“削峰填谷”的功能。首先,给出了基于双重移相控制策略的电动汽车双向无线充电系统架构,分析了其工作模式及工作原理;接着,对电动汽车双向无线充电系统控制策略进行了详细的阐述,通过改变一、二次侧的移相角和一、二次侧的电压相角差来调节系统的输出功率和方向;然后,分析了系统的工作原理和实现双向充电的控制方法;最后,在MATLAB中搭建仿真模型并且进行实验验证。结果表明,设计的电动汽车双向无线充电系统能够实现能量的双向传输,控制性能好,正反向馈电具有良好的对称性。
电机系统与控制
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  基于仿射算法的永磁同步电机参数在线辨识

  汪兆栋, 胡瑄, 梅立雪, 王发良

  电源学报. 2025, 23(7): 218-228. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2025.7.218

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  永磁同步电机参数在线辨识时由于辨识模型非满秩而存在耦合,为了实现参数解耦辨识,提出1种自适应仿射参数辨识算法,通过d轴注入瞬时弱磁电流信号,实现表贴式永磁同步电机定子电阻、电感及转子永磁体磁链参数在线解耦辨识。考虑逆变器死区时间、开关管开通关断延时及续流二极管饱和压降等产生的非线性电压降,构建不受非线性电压降影响的参数辨识模型。实验结果表明,所提方法能够提高电阻、电感及转子磁链的辨识精度,同时加快参数在线辨识收敛速度。
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  基于双滑模观测器的PMSM模型预测转矩控制

  李继超, 李健, 张彬彬, 陈超波, 高嵩

  电源学报. 2025, 23(7): 229-237. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2025.7.229

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  为了解决永磁同步电机中传统模型预测转矩控制算法依赖位置传感器的问题,提出1种基于双滑模观测器的模型预测转矩控制方法。首先,通过将反电动势滑模观测器与优化后的正交锁相环结合,用观测转速替换预测模型中的实时转速,实现无位置传感器控制。其次,应用定子磁链滑模观测器观测定子磁链,观测磁链通过反馈校正引入预测误差以获得更准确的预测转矩和磁链,提升模型的预测速度和精度。最后,通过MATLAB/Simulink仿真和实验平台与传统含位置传感器的模型预测转矩控制方法对比,验证所提方法的有效性和可行性。
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  分段同步空间矢量脉宽调制策略及切换方法研究

  张佳波, 张新宇, 孙伟, 林显琦, 杨其林

  电源学报. 2025, 23(7): 238-246. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2025.7.238

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  大功率牵引逆变器允许开关频率较低,为了提高系统的输出性能,中速区通常采用同步空间矢量脉宽调制SVPWM(space vector pulse width modulation)策略,可根据采样点个数、采样点位置及采样点矢量作用顺序灵活实现4种性能各异的同步调制策略。为此,首先概述了4种同步SVPWM策略的基本原理,重点对不同分频、不同调制策略之间的平滑无冲击切换方法进行了分析。其次,针对边界采样策略与其他调制策略在切换时基波相位无法连续的问题,提出了1种对原始采样扇区进行拆分并重新组合成新扇区的方法,既实现了相位连续,也使得载波比设置更加灵活。最后,通过仿真及实验验证了所提方法的可行性。
电池与储能
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  空间燃料电池静态排水技术现状研究

  文陈, 冯磊, 王景润, 崔庆新, 万成安

  电源学报. 2025, 23(7): 247-252. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2025.7.247

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  受到空间微重力的影响,空间燃料电池水管理与地面存在较大差异,为了满足空间可靠性和轻量化燃料电池电堆应用需求,静态排水技术被应用于空间燃料电池电堆中,从而极大地优化了电堆结构,降低了电堆体积和重量。综述了静态排水技术原理、静态排水影响因素、电堆结构及静态排水技术的研究现状,可为空间燃料电池电堆设计和静态排水研究提供参考。
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  基于数据驱动的锂离子电池剩余寿命预测综述

  李银, 王建峰, 莫伟权, 张西丽

  电源学报. 2025, 23(7): 253-265. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2025.7.253

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  准确预测锂离子电池剩余使用寿命对新能源汽车的安全可靠运行至关重要。首先,针对数据驱动方法预测锂离子电池剩余使用寿命的研究现状进行分析,归纳总结了6种常用数据驱动方法的研究进展;然后,总结归纳了锂离子电池寿命预测目前在实际应用中存在的3个问题,同时较为全面地讨论了电池数据集的收集问题,阐述了电池数据集对数据驱动方法发展的重要性;最后,对未来的发展趋势进行了展望。
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  锂离子电池硅负极断裂的相场法模拟

  张可, 刘靖, 房冉冉, 王维

  电源学报. 2025, 23(7): 266-273. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2025.7.266

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  相场断裂方法通过定义序参量来表示裂纹,利用系统最小能量变分原理得到描述裂纹发展的控制方程。通过对控制方程的推导,建立了相场理论的框架,包括基于能量原理建立相场断裂损伤演化方程和边界条件。对含缺口平板进行了拉伸和剪切模拟,断裂路径和支反力均与文献结果吻合。利用相场方法模拟了锂离子电池不同直径硅负极充电时的裂纹扩展问题,结果表明：较大直径(400 nm)硅颗粒在充电时由于表面受到较大拉应力,很快发生开裂并向内部扩展,且断裂能量释放率对裂纹扩展影响较大,能量释放率较小时,起裂点较多,裂纹密度较大;小直径(100 nm)硅颗粒在充电时内部发生断裂,且其断裂时间要早于大尺寸硅颗粒。
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  基于翅片强化传热PCM锂电池热管理研究

  路玲, 汪缤缤, 胡健, 秦鹏

  电源学报. 2025, 23(7): 274-282. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2025.7.274

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  为弥补相变材料PCM(phase change materials)低导热系数的不足,设计新型轴向延伸式波纹形翅片以提高锂电池散热性能,运用CFD仿真研究翅片类型、对流换热系数、翅片数量、翅片延伸长度以及环境温度对电池散热性能的影响。研究表明,添加翅片可提高锂电池散热性能。相比传统梯形翅片,波纹形翅片将电池最高温度进一步降低1.7 ℃;电池散热性能随换热系数、翅片数量以及翅片延伸长度的增加而增强,权衡散热模型冷却性能和重量,三参数的最佳取值分别为35 W/(m²·K)、8和15 mm,此工况下锂电池最高温度和温差分别为39.9 ℃和4.0 ℃。此外,当环境温度从25 ℃提高至30 ℃时,电池最高温度为46.0 ℃,仍保持在安全范围内,热管理系统展现良好的热稳定性。
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  基于改进鲸鱼算法的锂电池模型参数辨识

  赵家城, 孙坚, 徐红伟

  电源学报. 2025, 23(7): 283-293. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2025.7.283

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  锂电池模型参数辨识准确性对开发电池管理系统具有重要意义。为提高参数辨识的准确性和辨识效率,采用对立学习策略和Levy变异改进鲸鱼算法,并结合阿伦尼乌斯定律提出锂电池电化学-热耦合模型多步参数辨识方法。该方法以15、25、35 ℃下的恒流数据进行参数辨识,并通过恒流工况和动态工况验证辨识结果。仿真和实验验证显示,参数平均绝对误差百分比降低了7.2%,模型预测的电压最大均方根误差为26 mV,温度最大均方根误差为0.4 ℃,表明基于改进鲸鱼算法的多步参数辨识方法能够有效辨识参数。
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  基于源域电池迭代模块和LSTM神经网络的锂离子电池寿命预测

  王子鹏, 黄凯, 孙恺, 李森茂

  电源学报. 2025, 23(7): 294-303. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2025.7.294

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  锂离子电池的剩余可使用寿命RUL(remaining useful life)预测是电池健康管理的重要组成部分。为提高RUL的预测精度,提出1种基于源域电池迭代模块SIM(source domain battery iterations module)与长短期记忆LSTM(long short-term memory)神经网络相融合的电池RUL预测方法。首先,将多块已知退化趋势的电池作为源域电池,并使用其全寿命容量退化数据构建SIM以获得最优LSTM预训练模型。其次,将预训练模型迁移至目标域中并使用目标域训练集对模型微调。最后,将微调后的LSTM预训练模型用于目标域电池的容量预测任务并完成RUL预测。采用3种开源数据集验证算法的有效性。结果表明,该方法在源域电池和目标域电池类型相同的情况下RUL预测值绝对误差小于2圈;电池类型不同的情况下,除20%预测起点外RUL预测误差均小于10圈,具有较高的预测精度。
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  基于U-Net结构的卷积神经网络锂离子电池SOC估算

  靳明旭, 陈嘉楠, 陈宇昊, 徐晗, 范鑫源

  电源学报. 2025, 23(7): 304-312. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2025.7.304

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  荷电状态SOC(state-of-charge)是电动汽车安全运行和能量管理的关键。传统基于卡尔曼滤波与循环神经网络的SOC估算算法需要一定量的数据来保证估算结果的收敛性,且无法准确估算起始点附近的SOC值。基于此,提出1种使用U-Net结构的卷积神经网络SOC估算方法,该方法可以处理可变长度的输入数据,输出等长的SOC估算结果,同时也能在起始点处准确估算SOC。此外还提出了1种全变分损失函数,在不增加模型复杂度的情况下,仅通过优化损失函数来提高估算的稳定性,并显著降低了最大误差。采用5种恒温条件下的动态驾驶循环数据对该模型进行训练,在恒温和变温条件下的SOC估算结果均具有较高的精度。在恒温条件下,SOC估算的平均绝对误差MAE(mean absolute error)在1.1%以内,均方根误差RMSE(root mean square error)在1.4%以内。在变温条件下,SOC估算的MAE在1.5%以内,RMSE在1.8%以内。
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  基于BP神经网络与DP等效电路的锂离子电池热电耦合模型构建

  杜焕伦, 李哲帆, 石琼林, 蒋凯

  电源学报. 2025, 23(7): 313-320. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2025.7.313

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  锂离子电池因具有高能量密度、长寿命和低内阻等优点而被广泛应用于电动汽车以及储能领域。电池在使用过程中会因为内部电化学反应而温度升高,目前传统的基于电压、电流特性的电池等效电路模型缺乏对该热过程的描述,难以满足实际应用中对电池模型的精度要求。可以通过提出1种新的参数易于测量的高精度热电耦合模型构建方法解决上述问题。首先利用贝叶斯正则化方法建立基于反向传播神经网络的电池热模型,获取在不同充放电工况下的电池表面温度,再将获取的电池温度特性输入到双极化等效电路模型中,从而构建锂离子电池热电耦合模型。对比传统不考虑热效应的等效电路模型方法,所构建的热电耦合模型可以更准确地预测锂离子电池的温度、电容和内阻随时间的变化,输出电压误差平均减小了44.395%。
功率半导体器件
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  一种基于集成运放的有源型晶闸管过压触发电路

  李鑫, 李龙权, 姚鹏飞, 陈英杰, 陈武

  电源学报. 2025, 23(7): 321-329. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2025.7.321

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  转折二极管BOD(breakover diode)因其良好的伏安特性与温度特性,已成为晶闸管过电压保护的常用方案。目前,高压BOD主要由一些外国公司垄断,为解决卡脖子问题,提出1种无BOD的高速过压触发电路,该电路是由运算放大器、无输出变压器OTL(output transformer less)互补对称放大电路等构成的高速信号处理与放大电路,可实现快速过压检测和保护。最后,在实验室搭建了1 200 V晶闸管过压触发电路实验平台,并与BOD触发方案进行对比,充分验证了本方案的准确性、高速性、可靠性。
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  一种基于新型复合观测器的IGBT结温提取方法

  黄成洋, 孙建平, 谢川, 邹见效

  电源学报. 2025, 23(7): 330-337. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2025.7.330

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  绝缘栅双极型晶体管IGBT(insulate-gate bipolar transistor)模块的结温提取是其健康监测和寿命评估的一个重要环节。常用的开环观测器缺乏抗干扰能力,闭环方案则由于传热系统的状态不完全能观而不可行。因此,提出了1种适用于IGBT结温在线提取的复合观测器,其闭环部分通过能观状态构建,其余不能观状态则构成开环部分。针对以FF225R12ME4型号IGBT为器件的H桥逆变器,给出了IGBT结温复合观测器的详细设计过程。最后,在硬件在环HiL(hardware-in-loop)系统dSPACE DS1202上对该复合观测器进行了实时仿真验证。HiL仿真结果验证了所提出的复合观测器在抑制损耗计算误差对估计精度的影响方面优于传统的开环观测器。
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  一种基于谐振驱动的有源驱动技术

  陈益华, 彭晗, 辛晴

  电源学报. 2025, 23(7): 338-348. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2025.7.338

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  对于SiC器件驱动技术的研究一直是国内外学者关注的热点问题。现有有源驱动技术通过改变驱动电阻、驱动电压或电流实现开关暂态的调控,所需元器件多,驱动板体积大、成本高。为此,提出了1种基于谐振驱动的全桥有源驱动技术,仅通过驱动开关管的开通关断来切换构建不同驱动回路,形成不同驱动电流,即可实现开关暂态的调节。首先以1/4周期全桥谐振驱动为功率管的基准驱动模式,接着通过对功率管开通过程中各个阶段的分析给出了有源驱动开关管时序的具体设计方法,最后通过仿真和实验验证发现所提驱动方式能够减小开通过程87.0%的电流过冲和关断过程4.20%的电压过冲,并能实现特定阶段宽范围地灵活调速。