电源学报

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一种应用于反激式光伏微逆的平面变压器设计

朱一昕, 侯大成, 刘淳铭, 许德智

电源学报. 2026, 24(2): 1-9. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.2.1

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微型逆变器可直接与光伏板连接,具有结构简单、体积小、输入输出隔离等优点。为了扩展光伏微逆功率范围,前级DC-DC部分可采用2个反激变换器交错并联,并采用有源钳位电路提高微型逆变器效率。针对户外高温环境下高频功率变压器温升高及功率密度低等问题,设计了1种应用于微型逆变器的平面变压器。首先分析了反激式微型逆变器的工作原理;其次对平面变压器的电气参数和绕组结构进行了设计,并通过Maxwell软件对平面变压器磁心磁密分布及损耗进行了仿真;最后搭建了1台220 W的交错并联反激微型逆变器样机进行实验测试。实验结果证明了设计的有效性,样机能够稳定工作。

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基于磁路法的分段气隙磁心电感器磁损计算

谷爱昱, 符立泉, 董越

电源学报. 2026, 24(2): 10-17. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.2.10

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在开关电源电感器与变压器的设计中,磁路参数的计算具有重要意义。针对中柱分段气隙的磁心磁阻和磁心损耗难以精确计算的问题,以EC型电感器磁心为例,基于精确域求解和保角变换,提出1种改进的电感器磁心磁路模型。通过理论分析,推导出磁心中柱气隙附近扩散磁通等效磁阻的解析表达式,并提出了1种磁心内角不均匀磁通的磁阻计算模型。最后,在ANSYS Maxwell仿真软件的涡流场中建立3D模型并进行实物实验,将理论所得与仿真结果、实验数据进行对比,验证了理论分析的准确性,为开关电源中分段气隙的电感器或变压器的各类磁心的优化设计和工业生产提供了理论指导和参考。

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基于开关电感和开关电容的新型高增益DC-DC变换器

潘学伟, 李司南, 张钟月, 王灿

电源学报. 2026, 24(2): 18-29. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.2.18

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提出了1种基于开关电感和开关电容单元的新型高增益DC-DC变换器。通过配置1组开关电感单元和2组开关电容单元,在实现较高增益的同时,保持了变换器中各元器件的低电压应力和低电流应力。还解析了该新型变换器在不同电流模式下的工作原理,推导了它的电压增益特性。在连续电流模式CCM(continous conduction mode)模式下,随着增益增加,该变换器主要器件的电流应力减小,因此在高增益下也保持着较高的效率;在断续电流模式DCM(discontinuous conduction mode)模式下也能达到较高的增益。另外,根据增益关系推导出了该变换器CCM模式与DCM模式的分界线。在实验中,搭建了1台325 W的实验样机,以验证该拓扑和理论的有效性,实测变换器增益可达18倍,最高效率可达94.9%。

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宽范围双输出Buck-Boost变换器设计与分析

房绪鹏, 朱存良, 张允续, 黄乐玉

电源学报. 2026, 24(2): 30-39. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.2.30

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为了解决单电感双输出Buck-Boost变换器输出电压范围较小的问题,引入了一种二次型单元结构,可将电压增益升高至其D_i/(1-D_i)倍,显著拓宽了电压范围。根据供能电感的工作状态,变换器的供能模式可分为4种：完全电感供能模式、不完全电感供能模式、双支路供能模式和单支路供能模式,计算得到了4种供能模式的电压增益、纹波电压及各模式间的临界电感。变换器具有升压、降压、升降压和等压4种输出状态,推导出了各状态的占空比条件。最后,对变换器的4种供能模式和4种输出状态进行了实验,证明理论分析正确,变换器性能可靠。

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高升压比高动态响应磁集成型Boost变换器的分析与设计

刘贺, 曲璐, 佟强

电源学报. 2026, 24(2): 40-49. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.2.40

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传统交错并联型Boost变换器在升压电源系统中应用广泛,虽然理论上可以通过增大占空比来获得更高的电压增益,但受限于功率二极管反向恢复时间以及各寄生参数等非理想因素的影响,通常电压增益不超过4倍,且随着输出电压与功率的增加,增益极限值将进一步降低。为解决上述问题,提出了高升压比Boost变换器,在同等输入电压等级的前提下可拓宽输出电压范围,并将变换器内的输入、输出滤波电感集成于一副磁心中,在提高功率密度的同时消除传统Boost变换器内固有的右半平面零点,从而大幅提高输出动态响应速度。另外,分析了变换器的工作原理,总结其特性,讨论了耦合电感的磁心选择方法,最后通过仿真与实验验证了方案的有效性。

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面向新能源接入的Buck-LLC集成模块化组合式直流变换器

周芊帆, 万代, 段绪金, 朱吉然

电源学报. 2026, 24(2): 50-61. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.2.50

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直流变换器运行特性对有源配电网分布式资源灵活调节影响深刻,本文提出了1种面向新能源接入的Buck-LLC集成模块化组合式直流变换器,通过高隔离谐振式功率单元输入端串联提供高电压耐受能力,输出端并联满足大功率需求,实现大功率高效传输。所提拓扑以调节串联型双Buck电路占空比满足接入不同等级中压直流电网需求,通过引入辅助电感,解决了所有开关管宽输入范围内的软开关难题,提高了能量传输效率。基于对各开关管实现软开关边界条件的研究,对辅助电路及控制参数进行了优化设计。最终设计并研制了1台6.25~7.00 kW功率单元实验样机,证明了所提拓扑的可行性,以及前述工作原理、稳态分析的正确性。

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宽输出三电平LLC谐振变换器及控制策略

朱浩, 廖志凌

电源学报. 2026, 24(2): 62-70. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.2.62

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随着电动汽车市场大规模增长,电动汽车充电设备的应用也随之增多。针对传统电动汽车充电变换器电压增益范围小、低电压输出时效率低且二次侧整流二极管电压应力高的缺点,改进了1种飞跨电容式三电平LLC谐振变换器拓扑,并提出1种变脉宽Burst控制策略,提高了低电压输出时的效率。通过由变频控制、变脉宽Burst控制策略组成的混合控制,实现宽电压输出并用基波近似法分析变脉宽Burst控制策略的增益范围。最后搭建1台最高功率为2 000 W的样机,验证了所改进的飞跨电容式三电平LLC谐振变换器新拓扑、变脉宽Burst控制策略的可行性。

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具有2种可选拓扑的柔性DC-DC变换器研究

赵猛, 付明, 李亚飞, 马千里, 朱庆, 刘乙

电源学报. 2026, 24(2): 71-79. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.2.71

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本文提出一种具有4个输出端子的柔性DC-DC变换器。根据输出端子之间不同的连接方式,该变换器可在三电平Boost和图腾柱Boost这2种拓扑之间切换。分析2种拓扑的工作模态和稳态特性,讨论各自适合的应用场景以及切换的条件和实现方式。分析并验证图腾柱Boost拓扑具有大升压比的特点。在PSIM仿真环境搭建电路模型,设计元件参数并给出相关仿真结果。对1台峰值效率为98.5%的640 W硬件样机进行测试,并给出部分关键波形。仿真和硬件实验结果表明,该柔性DC-DC变换器具有应用灵活、电路结构较为简单以及效率较高的特点。

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采用VSG控制的T型三电平通用平均电路模型

李先允, 程煜, 程爽, 梁自鑫, 郑雨萱

电源学报. 2026, 24(2): 80-90. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.2.80

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采用传统的三相脉宽调制PWM(pulse width modulation)逆变器的构网型光伏系统存在谐波大、效率低等问题,并且目前针对构网型虚拟同步发电机VSG(virtual synchronous generator)控制的主要建模研究未考虑逆变器拓扑本身和多电平变流器对系统稳定性的影响。T型三电平具有谐波小、开关损耗小等优点,因此提出1种应用于构网型VSG的通用T型三电平状态空间平均模型,将电路中的开关器件平均后利用受控源代替形成等效受控源电路,并建立完整的状态空间方程进行稳定性分析。最后通过仿真与实验验证所建等效受控源模型与实际电路的适应性。结果表明,基于受控源的VSG数学模型的输出特性与实际模型一致,且具有良好的稳定性。

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CLLLC谐振变换器电流应力抑制策略

张新闻, 刘百林, 杨树德

电源学报. 2026, 24(2): 91-100. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.2.91

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采用调频控制的CLLLC谐振变换器,过谐振工况运行时会产生电流应力过大的现象。基于此,提出1种基于移相调频的控制策略,对其电流应力进行抑制。通过基波分量近似法建立移相调频控制下的谐振电流模型,依据变换器软开关条件与传输功率特性,求取隔离变压器一、二次侧内移相值,结合调频控制所得开关频率共同作用于变换器,进而减小谐振电流应力。最后,搭建CLLLC谐振变换器电路仿真模型与实验系统对分析结论进行验证,结果表明所提策略对电流应力有显著抑制作用。

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基于模糊PID的开关磁阻飞轮储能充放电控制

朱志莹, 安聪, 丛冰玉, 孟凡浩, 焦金帅

电源学报. 2026, 24(2): 101-107. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.2.101

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针对车载飞轮储能系统FESS(flywheel energy storage system)在转速和负载变化下的稳定控制问题,提出了基于模糊比例-积分-微分PID(proportional integral derivative)控制的开关磁阻飞轮储能充放电控制策略。该策略依据系统基本结构原理,构造参数自适应的模糊PID控制器和充放电控制模型,充电时,采用转速-电流双闭环进行控制,其中转速外环采用模糊PID控制、电流内环采用低速电流斩波和高速角度位置控制来实现不同转速下的稳定运行;放电时,采用电压-电流双闭环控制,稳定输出电压的同时起到限制电流的作用。最后,多工况运行仿真结果验证了模糊PID控制可以有效提高响应速度、降低转速和电压超调,充放电控制策略实现了FESS在转速和负载突变下的稳定运行。

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基于预测静置开路电压法的锂电池SOC估算

凌六一, 张虎, 张婷, 杨翀, 祁靓

电源学报. 2026, 24(2): 108-115. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.2.108

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电池的荷电状态SOC(state-of-charge)估计普遍使用安时积分原理构建SOC模型再配合滤波算法来实现,针对其收敛速度慢、计算复杂的问题,基于开路电压原理和二阶RC电路模型提出预测静置开路电压PSOCV(predictive static open circuit voltage)法。讨论了前、后项差分离散状态方程的可行性,同时比较了线性插值LI(linear interpolation)拟合与最小二乘法LS(least squares)拟合的参数精度,实验表明LI拟合整体优于LS拟合。LI-PSOCV算法在HPPC和UDDS工况下SOC估算的平均绝对误差在1%以内。与容积卡尔曼CKF(cubature Kalman filter)比较,LI-PSOCV在SOC初值偏离时可以瞬间收敛且运行速度快于CKF。

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基于不同温度下SOC-OCV曲线重构的锂离子电池SOC估计

陈贵升, 许杨松, 李俊达, 沈颖刚, 肖仁鑫, 杨杰

电源学报. 2026, 24(2): 116-126. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.2.116

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锂离子电池荷电状态SOC(state-of-charge)与开路电压OCV(open-circuit voltage)的关系曲线是影响其SOC估计精度的核心因素,传统方法通过增量OCV实验获取SOC-OCV曲线,需要耗费大量的时间。因此,提出1种不同温度下重构SOC-OCV曲线的方法,在提高SOC估算精度的同时缩短实验时间。首先,在室温下通过传统增量OCV实验获取的SOC-OCV曲线确定少量关键OCV测试点。然后,在其他温度下采用粒子群优化算法,以关键少数OCV测试点为边界,以5%SOC为间距辨识非测试区域OCV值,基于OCV测试值和辨识值重构不同温度下的SOC-OCV曲线,该方法在减少OCV测试点的情况下提高了SOC-OCV曲线精度。最后,基于重构SOC-OCV曲线,采用自适应扩展卡尔曼滤波估计SOC。结果表明,不同温度下的SOC估计均方根误差降低40%以上。

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阻块导流面与抑制面对PEMFC输出性能的影响

刘强, 程天才, 姜广君, 赵亓, 穆东明, 王鹏凯

电源学报. 2026, 24(2): 127-135. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.2.127

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针对质子交换膜燃料电池PEMFC(proton-exchange membrane fuel cell)性能受到燃料输送及水管理影响的问题,以单通道PEMFC为基础,采用三维数值解析方法,对比研究了3种阻块迎风面与背风面的导流或抑制作用对PEMFC性能的影响。结果表明,添加阻块的流道较传统流道输出性能有所提升,其中扇形截面阻块效果最佳。对于扇形截面阻块的流道,当输出电压为0.5 V时,电流密度较传统流道提升6.52%。当阻块迎风面起导流作用且背风面起抑制作用时,可以最大限度地提升PEMFC输出性能;当阻块迎风面与背风面都起导流作用时,性能提升最不显著。该研究成果为阻块的选择提供了1种新的参考,对提升PEMFC净功率密度具有一定的指导意义。

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串联电池组模块化分层主动均衡方法研究

张旭阳, 许锋, 周华, 魏业文

电源学报. 2026, 24(2): 136-144. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.2.136

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为改善串联电池组的一致性差异,提出1种基于电感储能的模块化分层主动均衡方法。首先,结合电感储能均衡精度高的特点,提出新型拓扑结构,通过详细分析其工作原理,对其进行参数设计;其次,基于均衡原理,设计与之相匹配的自适应均衡控制策略;再次,对其拓扑结构成本及均衡性能进行分析,表明了新型拓扑具有结构简单、成本低,且均衡速度快的优势;最后,通过在MATLAB/Simulink中搭建仿真模型,验证了新型均衡方法在不同工况条件下的有效性,并证明了其相较于同类均衡方法在均衡速度方面的先进性。

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储能VSG环流抑制及电压稳定控制策略研究

李祥柱, 徐永海

电源学报. 2026, 24(2): 145-154. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.2.145

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在储能换流器PCS(power conversion system)中采用模拟同步电机旋转及励磁特性的虚拟同步机VSG(virtual synchronous generator)控制,实现储能在电力系统调频领域中的应用。在调频工况电化学电池频繁充放电,常需要PCS减载运行,其功率差异会引起VSG功角、电压的变化,造成设备环流,因此提出1种耦合功率变化率的可变参数虚拟阻抗方案,使等效阻抗与PCS功率变化相匹配,针对储能功率变化造成输出电压抗扰动能力变差问题,提出1种包含误差鲁棒积分跟踪模块的二阶线性自抗扰控制方法,实现储能输出电压稳定。PSCAD仿真结果表明：可变参数虚拟阻抗匹配PCS功率变化,对设备环流可以有效抑制,二阶线性自抗扰控制可有效提升电压控制环节对电压波动抑制的能力,提升储能VSG控制系统的鲁棒性。

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考虑风机疲劳载荷分布的海上风电场有功功率优化调度

景少伟, 任子旭, 魏书荣

电源学报. 2026, 24(2): 155-164. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.2.155

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海上风电场运维成本是陆上的2倍以上,风机疲劳载荷分布不均匀导致风电场维护频率高,使得风电场运维成本高的问题更加凸显,由此提出1种考虑风机疲劳载荷分布的海上风电场有功功率优化调度策略。首先,提出1种基于疲劳载荷系数的海上风机疲劳载荷评估模型,构建疲劳载荷系数与风机有功出力、环境风湍流波动的关系,通过疲劳载荷系数评估风机的综合疲劳损伤,将风机疲劳载荷优化问题转化为有功功率控制问题。其次,基于最小推力系数控制策略,使得风电场尾流损失最小,提出在不增加风电场总疲劳载荷和风电场总功率输出不低于风机最大功率点跟踪控制策略的基础上均衡风机的疲劳载荷分布,使各机组维护频次同步,从而降低风电场的整体维护频率。最后,仿真结果表明,该方法可有效降低风电场的维护成本,为海上风电平价时代降本增效需求提供技术支撑。

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计及运行灵活性的综合能源系统源荷两侧优化调度

杨冬锋, 生赫, 郝中华, 郝光耀, 李成钢, 庄冠群

电源学报. 2026, 24(2): 165-177. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.2.165

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“三北”地区风、光资源丰富,但由于热电联产机组“以热定电”运行约束导致系统灵活性不足,在冬季供热期间弃风现象尤为严重。为充分挖掘系统灵活性,提高风电消纳水平,提出了计及运行灵活性的综合能源系统优化调度模型。首先,根据不同类型电源的物理特性,结合负荷、波动性及随机性等方面因素引入了量化灵活性的指标,并建立了灵活性供需平衡模型。然后,分析了源荷两侧灵活性耦合机理,量化了系统灵活性提升后风电消纳空间。在此基础上,考虑了不同新能源渗透率对系统灵活性的影响。最后,通过算例仿真证明了所提调度模型能够协同源荷两侧灵活性资源,达到互相增益的效果,验证了其在灵活性提升方面的可行性。

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含虚拟电厂的互联电力系统负荷频率预测控制

何家乐, 姜超, 孙正龙, YOASH Levron

电源学报. 2026, 24(2): 178-187. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.2.178

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虚拟电厂VPP(virtual power plant)旨在将容量小、数量大的分布式电源DGs(distributed generations)聚合利用。构建了聚合储能、电动汽车及风机的VPP分段参与火电机组二次调频的负荷频率控制LFC(load frequency control)模型,提出1种包含VPP的集中式自动发电控制策略。解析了虚拟电厂聚合资源的调频模型,考虑各调频环节的约束限制,以最低调频成本及区域控制偏差最小为目标,利用模型预测控制优化分配虚拟电厂内部DGs的功率输出。利用MATLAB/Simulink对所提2区域电力系统的LFC模型进行仿真,比较在虚拟电厂参与系统调频前后的频率误差及联络线功率偏差,仿真结果表明,虚拟电厂参与下多区域LFC可以减轻功率波动所带来的频率扰动及联络线功率偏差,所提控制策略能够实现有功出力优化分配,相较于传统PID调节具有更好的控制效果。

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新型电解制氢混合整流器多尺度调频控制策略

张华, 蒋璐岭, 孟鑫, 杨浩冉

电源学报. 2026, 24(2): 188-195. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.2.188

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电解制氢负荷容量大、响应速度快、功率灵活可调,是天然的可提供调频能量的物理资源。但由于现有2类电解制氢整流器(晶闸管整流器和PWM整流器)存在一定局限性,无法实现制氢负荷参与系统多尺度频率调节。提出一种新型电解制氢混合整流器多尺度调频控制策略,通过建立混合整流器中晶闸管整流器的触发角和系统频率间的下垂关系,根据系统频率变化调节流经晶闸管整流器的制氢功率,实现一次调频;辅助变换器采用虚拟同步机控制实现惯量补偿,减缓频率变化速度,为晶闸管整流器进行一次调频赢得时间。通过混合整流器中晶闸管整流器和辅助变换器的协调配合,实现电解制氢负荷的多尺度频率调节。最后,搭建小功率实验平台验证所提控制方法的有效性。

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考虑道路交通信息的HEV能量管理研究综述

周玲雪, 李磊, 毛建卫, 周鸿旭, 武小花, 蒋平

电源学报. 2026, 24(2): 196-207. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.2.196

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以环保、噪音小、节能等为优点的混合动力汽车HEVs(hybrid electric vehicles)在近年来得到广泛发展。信号交叉口是城市道路中的重要组成部分,道路车辆密度大时极易出现交通拥堵,降低整个路网车辆通行效率,影响车辆的燃油经济性。随着智能交通系统等新技术的发展,考虑道路交通信息的HEV能量管理问题成为研究热点。介绍了考虑道路坡度及融合单一车辆和混行车辆在信号交叉口的HEV速度规划与能量管理策略EMS(energy management strategy)结合的研究成果,总结了目前国内外学者在融合道路交通信息基础上的车速轨迹优化及EMS方法,并对考虑交通信息的EMS发展进行了探讨。

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基于改进免疫粒子群算法的混合储能容量优化

李练兵, 王兰超, 景睿雄, 肖亚泽, 杨少波

电源学报. 2026, 24(2): 208-215. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.2.208

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为了提高微电网运行的经济性和稳定性,需要根据气象信息和负荷信息对微电网的容量进行合理优化。为此,建立分布式电源的数学模型,根据系统的约束条件和运行策略,以分布式电源的数量作为优化变量,以总成本最低为目标函数,利用改进的免疫粒子群优化算法对微电网的容量进行优化。首先,利用正态分布进行初始化,增加种群多样性。然后,利用非线性惯性因子、自适应惯性权重和混沌扰动算子提高算法的收敛速度和收敛精度。实验结果表明,所提方法具有合理性,可以有效降低投资成本,为微电网的容量优化提供参考价值。

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基于改进蜣螂算法的光伏MPPT控制

孔令哲, 林孟涵, 卫永琴, 李震

电源学报. 2026, 24(2): 216-222. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.2.216

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局部阴影条件下,光伏阵列的P-U曲线呈多峰状态,常规的最大功率点追踪MPPT(maximum power point tracking)算法容易陷入局部极值,无法及时精确地跟踪光伏发电系统的最大功率点,针对此问题提出1种基于改进蜣螂IDBO(improved dung beetle optimizer)算法的MPPT控制策略。首先对蜣螂种群的初始化进行针对性优化,并在位置更新过程中引入Levy飞行策略。通过在MATLAB/Simulink平台进行仿真验证及实物实验验证,证明了IDBO算法相较于传统算法,无论是在静态还是动态条件下,均能更快且更稳定地找到全局最大功率点。

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基于健康因子和PSO-LSTM的锂离子电池健康状态估计

宁雪峰, 石正禄, 许加柱

电源学报. 2026, 24(2): 223-232. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.2.223

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锂离子电池LIBs(lithium-ion batteries)健康状态SOH(state-of-health)是表征电池实际寿命的关键参数。为了提高锂离子电池SOH估计精度,提出了1种基于健康因子和改进的长短期记忆LSTM(long short-term memory)神经网络的SOH估计方法。首先选取10个与SOH变化高度相关的健康因子作为SOH特征,然后引入粒子群优化PSO(particle swarm optimization)算法对LSTM超参数进行寻优,构建PSO-LSTM估计模型,最后用提取的健康因子作为模型输入实现SOH的准确估计。结果表明,分别以整个样本70%、60%和50%的数据作为训练集,剩余数据作为测试集,其SOH估计误差主要分布在2%以内。同时与现有的LSTM和前馈神经网络FNN(feed-forward neural networks)相比,PSO-LSTM表现出较高的估计精度和较好的鲁棒性。

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基于ISSA-GPR的锂离子电池健康状态估计

张梦迪, 刘洋, 陈健, 吉金鹏, 姚智伟, 公衍勇

电源学报. 2026, 24(2): 233-243. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.2.233

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由于电池健康状态SOH(state-of-health)难以被直接测量,因此对SOH的准确估计对保证电池安全运行至关重要。基于此,提出了1种改进麻雀搜索算法优化高斯过程回归ISSA-GPR(improved sparrow search algorithm-Gaussian process regression)锂离子电池健康状态估计方法。首先采用改进麻雀搜索算法优化高斯过程回归模型参数,构建基于改进麻雀搜索算法的高斯过程回归模型;然后分析容量增量曲线,提取表征电池容量退化的健康因子作为模型的输入,并通过改进麻雀搜索算法确定以峰值为中心峰面积的最佳电压区间长度,进而得到电池健康状态估计模型;最后利用公开的实验数据集进行验证。结果表明,所提ISSA-GPR方法能够对电池健康状态进行准确估计。

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基于压控电容的无人机WPT系统高效率恒流/恒压输出调节方法

田继浩, 周凌云, 刘顺攀, 麦瑞坤

电源学报. 2026, 24(2): 244-253. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.2.244

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无线电能传输WPT(wireless power transfer)技术可在无人工辅助的条件下为无人机提供灵活便捷的电能补给,是未来无人机智能化发展的重要探索方向。为适应无人机WPT系统轻量化、恒流恒压充电、高能量传输效率等实际需求,提出了1种基于压控电容的无人机WPT系统高效率恒流/恒压输出调节方法。在系统发射线圈回路中采用压控电容作为补偿电容,通过动态调节该压控电容的等效阻抗,可在实现系统输出电流/电压有效控制的同时,保障宽负载范围条件下逆变器的软开关状态,且无需额外辅助电源及电感器件。详细分析了所提无人机WPT系统的工作原理及损耗模型,设计了1套完整的压控电容直流偏置电压调节模块、闭环控制策略及其参数设计方法。实验证明,在25.2 V-6 A的额定输出条件下,系统整体效率达88.8%。

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具有抗偏移及漏电场屏蔽特性的UUV电场耦合无线电能传输系统

钱林俊, 于博泉, 刘亚兵, 王元奎, 胡利民

电源学报. 2026, 24(2): 254-263. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.2.254

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针对现有水下无人航行器UUV(underwater unmanned vehicle)电场耦合式无线电能传输EC-WPT (electric-field coupled wireless power transfer)系统抗偏移性能差及漏电场辐射较大的问题,提出1种具有抗偏移及漏电场屏蔽特性的UUV电场耦合无线电能传输系统。首先给出适用于UUV的五极板式新型耦合机构,将耦合机构产生的10个耦合电容进行化简,建立耦合机构等效模型;以双侧LC补偿的EC-WPT系统为例给出系统输出参数的计算方法,并进行电路仿真;根据仿真得到的极板电压对系统周围电场进行有限元分析,验证新型耦合机构的漏电场屏蔽特性,结果表明系统中UUV内部几乎无漏电场;最后搭建实验装置,从能量传输性能和抗偏移性能方面验证所提方案对UUV进行无线供电的有效性,实验中实现74 W的功率传输,效率为85.6%,并且能量接收端从3个维度偏移时,系统的输出功率和效率变化较小。

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基于数据驱动模型的永磁同步电机宽温度范围转矩补偿方法

边元均, 温旭辉, 范涛, 李鸿扬, 刘忠永

电源学报. 2026, 24(2): 264-273. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.2.264

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在电动汽车用永磁同步电机驱动系统中,常利用最大转矩电流比等策略实现电机运行效率优化。而基于离线数据查表和电机参数辨识等优化方法都难以同时应对电机参数饱和与永磁体温度变化的挑战。为此提出一种基于数据驱动模型的电磁转矩、最优电流角同步补偿方法。首先根据多温度离线数据建立关于磁链的响应面模型,通过对磁链偏差参数的最小二乘辨识将在线状态信息与离线模型相融合以获得电机的宽温度转矩模型。随后基于该模型实现电磁转矩补偿和最优电流角在线寻优。最后通过实验证实,在响应速度不逊于查表法的前提下,所提方法使永磁同步电机在宽温度范围内获得更好的电磁转矩精度和转矩电流比表现。

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ANPC三电平多模式同步空间矢量脉宽调制切换策略

苑国锋, 郭钒汐, 胡骢, 李春宇

电源学报. 2026, 24(2): 274-282. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.2.274

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有源中点钳位型ANPC(active neutral-point-clamped)三电平结构可以优化开关器件的损耗分布,在大功率电机驱动系统应用中更具优势。为提高低开关频率运行条件下驱动系统的性能,研究了多模式同步空间矢量脉宽调制SSVPWM(synchronous space vector PWM)切换策略,针对不同同步空间脉宽调制模式之间切换时产生的电流与转矩冲击问题,提出1种基于脉冲插入的ANPC三电平逆变器的多模式SSVPWM切换策略。通过对电机输出的定子磁链进行重构,在线计算切换处的定子磁链偏差,并在切换时刻结合ANPC冗余零状态选择,以插入电压脉冲方式对其进行补偿,实现了不同模式之间的平稳过渡。仿真和实验验证了所提策略的正确性和有效性。

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新型永磁同步电机无位置传感器带速重投策略

苑国锋, 刘汀宇, 胡骢, 李春宇, 郑春雨

电源学报. 2026, 24(2): 283-290. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.2.283

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带速重投是无位置传感器永磁同步电机牵引电传动系统中的关键技术之一,常用方法是通过触发零电压矢量脉冲对电机进行短路实现基速以下的带速重投。针对准确选择短路时间和短路时间间隔参数问题,提出1种不同转速下参数自适应调整的带速重投方法。该方法在电机惰行工况下,通过引入测试零电压矢量脉冲估算惰行电机的大致转速,根据上述转速自适应调整短路时间和短路时间间隔参数,解决了传统固定参数方法无法同时兼顾逆变器过流和转子位置估计精度的矛盾,显著提高了重投时转子位置估计的准确性。对上述方法进行仿真和实验验证,结果验证了该方法的正确性和有效性。

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磁浮长定子直线同步电机的鲁棒预测控制技术

康劲松, 韩仁杰, 赵元哲, 胡宗博

电源学报. 2026, 24(2): 291-300. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.2.291

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磁浮长定子直线同步电机驱动系统在运行过程中易受多源扰动影响,导致电机参数发生较大波动,进而降低模型预测方法的控制效果。为此,提出1种基于误差反馈校正的鲁棒预测算法。在该策略中,电流的预测值与实际采样值之间的误差作为反馈量,通过设计合理的反馈结构,修正传统无差拍预测控制输出电压,能够有效解决由于电感、电阻和磁链失配引起的稳态跟踪误差及系统不稳定问题。最后,设计搭建了1个磁浮直线同步电机平台并进行对比验证,实验结果验证了所提算法的有效性。

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无轴承磁通切换电机转子磁悬浮内模控制研究

陈东远, 周扬忠, 周谋捷

电源学报. 2026, 24(2): 301-311. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.2.301

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为了增强转子径向磁悬浮运行的鲁棒性,结合非线性反馈线性化理论和内模控制方法,提出1种无轴承磁通切换电机转子磁悬浮控制策略。该控制策略以无轴承磁通切换电机转子动力学模型为内模,通过二阶滤波器将实际电机与内模输出之差扩张成1个新型非线性误差系统,并根据输入-输出反馈线性化理论计算悬浮电流给定。仿真及实验结果表明,所提控制策略能够有效实现转子径向磁悬浮高鲁棒性运行控制。

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频谱优化的离散区间二进制序列宽频带阻抗测量方法

韩少华, 姜云龙, 葛萱, 喻建瑜, 陈励勤, 陈燕东

电源学报. 2026, 24(2): 312-323. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.2.312

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随着大量新能源装备接入直流配电网,光伏发电的随机波动性、负荷的不可预测性等因素均会对系统稳定造成影响。系统在运行时具有以电力电子装备为主导、时变性强的特点,为确保直流配电网高效稳定运行,实时、准确获取配电网中电力电子设备阻抗特性至关重要。于是提出了1种频谱优化的离散区间二进制序列DIBS(discrete interval binary sequence)宽频带阻抗测量方法,利用相位优化公式和Nelder-Mead算法优化DIBS生成信号各频率分量的相位,并对DIBS生成信号和幅值选取方式进行改进,使得信号频谱集中于目标频段, 提升测量效率和精度。为验证方法的有效性,对比了多正弦信号与优化的DIBS信号时域波形和频谱,并在MATLAB/Simulink中进行了仿真验证。结果表明,在信号频谱能量相同的情况下,DIBS注入幅值更小,能够精确测量电力电子装备的阻抗特性。最后,在硬件平台上进行了无源负载阻抗测量实验,验证了所提方法的有效性。

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三元锂电池热失控产气爆炸风险评估研究

张青松, 包防卫, 牛江昊

电源学报. 2026, 24(2): 324-332. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.2.324

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为研究三元锂离子电池热失控气体爆炸的危险性,利用自主搭建锂电池热失控气体爆炸实验平台,基于风险评估理论对不同荷电状态SOC(state-of-charge)锂电池安全性进行定量评价,将锂电池点燃参数和气体爆炸危险度的乘积表征为热失控气体发生爆炸的概率,以爆炸严重程度表征为气体爆炸所造成的后果,通过实验对热失控气体爆炸风险进行综合评估。实验结果表明,高SOC电池更容易引发热失控且更加剧烈,其热失控气体爆炸范围更广、危险度更大。在爆炸极限内,相同位置节点高SOC电池有着更大的风险,不同SOC电池产生的混合气体随着热失控气体浓度增加,爆炸最高温度、最大压力、最大压力上升速率和爆炸风险均呈现出先增大后减小的变化规律,且在爆炸上下限浓度的中间位置附近,各参数达到最大值。

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直流微电网Buck变换器输出电容的故障诊断

李嘉诚, 任磊, 秦岭, 吴尚, 何建军

电源学报. 2026, 24(2): 333-342. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.2.333

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直流微电网中Buck变换器常被用于变换高压母线直流电压,其中电解电容是最易失效的元件。电容退化参数分析表明,等效串联电阻ESR(equivalent series resistance)是电解电容的最佳健康指标,因此在线实时监测ESR的变化十分关键。针对Buck变换器提出1种基于输出电压的非侵入式在线监测输出电容ESR的方法。该方法利用驱动信号拟合出电感电流交流分量,并结合输出电压交流分量建立ESR的实时在线计算模型。该方案无需额外的电流传感器和高精度的触发采样装置,只需采样输出电压,结合开关管驱动信号,就可实现不同工作状态下Buck电路输出电容ESR的精确计算。最后,搭建了1台ESR监测系统实验平台并进行了实验验证,实验结果证明了所提方法的有效性。

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2026年, 第24卷, 第2期　刊出日期：2026-02-28

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