本期目录

2026年, 第24卷, 第3期　刊出日期：2026-03-30
  

  • 全选
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    功率半导体器件与驱动
  • GaN/SiC Cascode器件性能及其在LLC谐振变换器中的应用
    周郁明, 周伽慧, 刘航志
    电源学报. 2026, 24(3): 1-10. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.3.1
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    氮化镓/碳化硅级联GaN/SiC Cascode(gallium nitride/silicon carbide Cascode)器件是1种利用低压GaN器件作辅助开关,将高压耗尽型碳化硅器件转变为增强型工作模式的组合结构。结合氮化镓高电子迁移率晶体管GaN HEMT(gallium nitride high electron mobility transistor)开关速度快、栅极驱动简单和碳化硅结型场效应晶体管SiC JFET(silicon carbide junction field-effect transistor)高耐压的特点,利用低压增强型GaN HEMT和高压耗尽型SiC JFET构建了常关型级联器件。详细分析了GaN/SiC Cascode器件的工作原理和开关过程,测试了GaN/ SiC Cascode器件的静态特性,搭建了双脉冲测试平台,对比了GaN/SiC Cascode器件、Si/SiC Cascode器件和SiC JFET 3种器件在不同电流等级下的开关损耗,结果表明,GaN/SiC Cascode器件具有更低的关断损耗。将3种器件应用到零电压开通的LLC谐振变换器,测试了变换器的转换效率,结果表明,基于GaN/SiC Cascode器件的LLC谐振变换器具有更高的转换效率。
    • 无源器件
  • 基于差值损耗的谐振DC-DC变换器中集成磁件磁心损耗测量方法
    高晓光, 杨金旭
    电源学报. 2026, 24(3): 11-19. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.3.11
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    DC-DC谐振变换器中磁性元件的损耗和体积占比接近50%,严重制约了高频变换器功率密度的提升。磁集成技术可以降低磁件损耗、减小磁件体积,因此得到广泛研究和应用。但是传统磁损测量方法无法对集成谐振电感和变压器磁件的磁心损耗进行准确、便捷地测量和评估,给磁心损耗的优化带来了困难。通过对集成磁件磁通分布的分析,提出了在谐振拓扑中额外并联辅助集成磁件,测试系统前后损耗差值来得到集成磁件磁心损耗的方法,同时给出了辅助磁件的参数设计方法。该方法可以较准确、便捷地测得集成磁件在电路实际工况下的磁心损耗,仿真和实验结果验证了所提集成磁件磁损测量方法的有效性。
    • 电力电子变换器拓扑
  • 隔离型高增益有源开关电容DC-DC变换器
    丁新平, 李本阳, 寇状状, 张胜蓝, 孙玉亮, 俞寅昊
    电源学报. 2026, 24(3): 20-29. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.3.20
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    由于直流微电网中微源模块(如光伏和燃料电池)的电压较低且波动较大,需要1种具有高增益和高效率的DC-DC变换器作为接口电路,故提出了1种基于隔离型Sepic新型有源开关电容DC-DC变换器。该变换器通过箝位回路降低漏感对开关管带来的电压尖峰,并使用多个升压单元产生高电压增益。此外,该变换器还具有电气隔离、低主开关管应力和无源钳位等优点。研究了变换器的工作模式和升压机理,分析了各元器件的应力,并推导了变换器的效率。最后,在实验室中构建了1个200 W的样机来验证其性能。
  • 基于开关倍压钳位单元的DC-DC变换器
    权利敏, 张民, 贾海涛, 薛鹏飞, 李海东
    电源学报. 2026, 24(3): 30-36. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.3.30
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    传统DC-DC变换器在宽转换范围的应用中,迫切需要更高的电压增益、效率和可靠性等性能。提出并分析了1种基于开关倍压钳位单元的DC-DC变换器。该拓扑结构中的开关管电压应力低、本征占空比小,有利于减少开关损耗,继而提升变换器效率。所有开关器件均实现了电压钳位,降低了开关器件切换瞬间所产生的电压尖峰。相较于耦合绕组,单输入电感降低了变换器尺寸及输入电流纹波。输入输出端子共用接地,保证了输出可靠性。通过与其他典型变换器对比,以及结合200 W实验样机的性能分析,验证了基于开关倍压钳位单元的DC-DC变换器的可行性和有效性。
  • 有源钳位型高增益Y源三相逆变器
    房绪鹏, 赵航, 郭红震, 赖学文
    电源学报. 2026, 24(3): 37-47. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.3.37
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    针对传统的准Y源逆变器存在母线电压尖峰高、器件电压应力大等问题,提出了1种有源钳位型Y源三相逆变器电路拓扑。通过增加功率开关管、电容与二极管形成钳位电路,提高了电压增益,降低了功率器件的电压应力,还保留了输入电流连续的特点。采用3次谐波注入升压调制策略,提高了直流侧电压的利用率。详细分析了该逆变器的工作原理,推导了其电压增益和器件电压应力的公式,并与其他逆变器的性能进行比较,理论分析证明了该逆变器性能的优越性。最后搭建了仿真模型和实验样机进行验证,仿真和实验结果均验证了该逆变器的可行性。
    • 电力电子变换器建模与控制
  • 基于最近电平逼近调制采样优化的M3C谐波抑制策略
    罗韡, 杨子寅, 马毓琛
    电源学报. 2026, 24(3): 48-57. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.3.48
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    为解决模块化多电平矩阵变换器M3C(modular multilevel matrix converter)在电压等级提升时,采用最近电平逼近调制NLM(nearest level modulation)谐波引起的投入子模块数量误差问题,建立了M3C数学模型。分析基于NLM的M3C工作原理,提出1种最近电平逼近调制采样优化策略。基于MATLAB/Simulink搭建20个子模块M3C仿真模型和M3C小功率实验样机,验证了所提方法对谐波抑制的可行性与有效性。
  • 混合级联九电平逆变器新型功率均衡调制策略
    顾军, 苏振广, 王伟健, 孙浩然, 宋忠明
    电源学报. 2026, 24(3): 58-66. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.3.58
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    混合级联九电平逆变器可以使用更少的H桥单元输出更多的电平数。混合载波层叠调制策略输出电压波形质量高,但输出功率不均衡,会导致设备发热不均,缩短使用寿命;混合载波移相调制策略虽然能完成功率自均衡,但功率均衡时间过长。针对以上问题提出了1种新型混合调制策略,高压单元采用阶梯波调制并增加电压约束,对低压单元的载波进行重构。相较于传统调制策略,该策略能在增加电压约束后实现3个单元在全调制度下的功率均衡,并缩短了低压单元功率均衡所需时间。仿真与实验结果验证了该调制策略的可行性。
  • 融合过零畸变抑制及无功补偿的VIENNA整流器研究
    苏雄, 崔志成, 宋浩楠, 刘姿如, 程红, 王聪
    电源学报. 2026, 24(3): 67-78. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.3.67
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    VIENNA整流器作为1种性能优异的供电电源前级整流器,被广泛应用于电动汽车充电桩、风力发电系统等中高压大功率场合。然而,由于其拓扑能量单向流动的工作特性,传统控制方式下会存在电流过零畸变的现象,进而导致无功补偿能力较弱的问题。因此,在分析电流过零畸变的基础上,采用了1种融合过零畸变抑制及无功补偿的控制方案,重点分析了VIENNA整流器提供最大无功补偿能力时所受的约束条件,并对VIENNA整流器向负载输送不同有功功率时,提供额外无功补偿的能力进行了研究。仿真结果验证了所采用的控制方案能有效抑制VIENNA整流器输入电流过零畸变,进而增强其无功补偿能力。
    • 新能源发电与储能
  • 提升光伏逆变器运行范围的新型控制策略
    黄烈钢, 周建萍, 杨浩, 周靖涛
    电源学报. 2026, 24(3): 79-87. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.3.79
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    级联H桥光伏PV(photovoltaic)逆变器易发生光伏组件被遮挡、器件老化等问题,这会导致H桥各单元之间输出功率的不均衡,部分单元由于功率过大则可能会发生过调制,导致并网电流的性能变差和引发逆变器系统整体的不稳定。针对此问题,提出1种分段式提升光伏逆变器运行范围的改进控制策略。对部分过调制单元进行3次谐波补偿和多次谐波补偿;对严重过调制单元先降低其输出功率,然后进行多次谐波补偿。该策略扩大了逆变器的运行范围,保证了严重功率不均衡时所有单元均不发生过调制,且并网电流波形良好。理论分析和仿真结果证明了新型控制策略的可行性和有效性。
  • 用于风电波动平抑的双蓄电池组混合储能控制策略
    王利民, 程静
    电源学报. 2026, 24(3): 88-99. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.3.88
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    针对储能平抑风电功率波动过程中充放电状态切换频率过高,寿命减少的问题,提出基于双蓄电池组混合储能的波动平抑策略。首先采用自适应滑动平均滤波法对风电功率进行分解获取并网功率;其次对储能目标功率进行小波包分解获取混合储能参考功率,并使用模糊控制对储能目标功率进行优化,防止储能过充过放,保证储能运行在最佳充放电深度DOD(depth of discharge)。为使蓄电池运行在最佳DOD并减少工作状态切换次数,采用充、放电任务单独运行的双蓄电池组电路结构,设计自适应功率互补控制策略实现蓄电池组间的功率调度,并引入功率分配策略保证同组蓄电池各单元荷电状态平衡;最后对控制策略进行仿真分析,并采用雨流计数法对储能寿命进行评估。结果表明,所提控制策略能够减少储能充放电次数,提高储能寿命。
  • 碳交易机制下考虑液态CO2储能的微电网双层优化调度
    李子龙, 匡洪海, 徐雨淏, 王俊
    电源学报. 2026, 24(3): 100-110. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.3.100
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    为减少微电网系统运行的碳排放量,同时考虑可再生能源出力不确定性对系统调度结果的影响,提出1种含液态二氧化碳CO2(carbon dioxide)储能的微电网双层优化低碳经济调度模型。该模型将阶梯式碳交易机制引入系统的运行调度阶段,以减少微电网系统的碳排放量。在碳交易场景下,通过对比分析液态CO2储能和常规储能2种模型在微电网运行时所产生的碳排放量和调度成本数据,验证了所提模型在引入液态CO2储能后可以有效减少碳排放量和提高经济性。
  • 基于模型预测控制的光伏混合储能系统控制策略
    海涛, 刘昱麟, 王钧, 陆剑锋
    电源学报. 2026, 24(3): 111-118. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.3.111
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    储能系统是光伏微电网的重要组成部分,传统的蓄电池储能系统存在功率密度低、使用寿命较短等问题,建立了1种以光伏发电为主的超级电容混合储能系统,针对该混合储能系统提出了1种控制策略,该策略通过模型预测控制MPC(model predictive control)与低通滤波器的协同工作,控制与储能元件相连的DC-DC变换器,通过虚拟同步电动机控制与交流侧相连的DC-AC变换器。MPC为1种实时控制方法,可以根据系统的当前状态决定未来一定时域内的约束条件,对预测时域的控制目标进行优化,相较于其他控制方法,具有良好的稳定性和鲁棒性。光照强度等参数变化时,可以使直流母线电压保持稳定,并提高直流母线电压的动态响应能力。最后在MATLAB/Simulink中对系统进行了仿真,验证了该方法的有效性。
  • 基于极值理论的储能基础响应能力配置
    白雪婷
    电源学报. 2026, 24(3): 119-127. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.3.119
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    聚焦储能配置研究,针对分布式光伏出力数据不完备、数据质量差等痛点问题,提出了基于极值理论的储能基础响应能力配置方法。首先,提出了基于广义极值分布的分布式光伏出力概率性分析方法,并对不同极值颗粒度下的功率数据进行拟合分析;其次,面向减少弃光率和常态化平滑波动两大目标,基于对分布式光伏出力重现期和重现水平的分析计算,提出了储能基础响应能力配置方法;最后,以某地区分布式光伏电站出力数据进行算例仿真,验证了所提方法的可行性和可推广性。结果表明,广义极值分布能实现对分布式光伏出力分布的良好拟合,且对数据精度的依赖性较小。同时,所提方法给出的储能基础响应能力的配置结果,与中国部分省份对于光伏项目配储容量的最低要求不谋而合。
  • 新能源电解水制氢技术发展研究综述
    孙浩, 吴维宁, 陈丽杰, 邢作霞
    电源学报. 2026, 24(3): 128-141. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.3.128
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    首先简要介绍氢能相关产业总体发展现状和趋势,详细比较了不同类型电解水制氢技术。然后总结光伏制氢、风能制氢、风光互补制氢技术的发展现状,研判未来发展趋势。最后针对大规模新能源制氢系统,构建了“绿氢工厂”研究框架体系,针对新能源制氢涉及的关键技术提供研发思路,针对相关工程需要的产品及解决方案进行需求分析,为“风-光-氢-储”能源综合利用的未来研究方向提出建议。
  • 基于随机充电行为的锂离子电池健康状态评估方法比较
    颜泽, 赵虎, 张庆超, 李兵强
    电源学报. 2026, 24(3): 142-152. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.3.142
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    作为储能系统中最常用的锂离子电池,其健康状态SOH(state-of-health)是电池管理系统中所监测的重要电池参数,除了预测准确性,模拟用户的随机充电行为,实现任意时刻下的实时评估也十分重要。基于用户的随机充电行为,从获取数据完整性的角度出发,将电池健康状态预测分为基于完整充电周期数据、基于片段充电数据、基于片段充电数据还原完整数据3种方法。使用NASA电池老化实验数据充电过程中电池容量变化的均值与方差作为不同预测模型的特征输入,比较分析3种方法的预测结果。结果表明,完整的充电数据特征具有较高的预测准确度,片段数据提取特征的质量与片段采集时长有关,经过还原网络可在较短时间获得完整数据特征,但预测准确度受还原网络的影响。此外,实际的预测需要对充电行为的随机性与预测结果的实时性进行考虑。
  • 基于自适应平方根秩滤波算法的锂电池SOC估计
    张传明, 万佑红, 肖杨, 陈子龙
    电源学报. 2026, 24(3): 153-160. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.3.153
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    锂电池荷电状态SOC(state-of-charge)的估计性能对电池管理系统起着至关重要的作用。采用带遗忘 因子的递推最小二乘法辨识电池模型参数,针对现有SOC估计算法中滤波器的采样不能很好地模拟系统状态概率分布的问题,引入秩采样方法,提出自适应平方根秩滤波算法,以平方根形式对系统状态的协方差矩阵进行迭代更新,且每次迭代依据新息自适应地调整观测噪声,以提高SOC的估计精度及其对噪声的自适应能力。通过在联邦城市驾驶FUDS(federal urban driving schedule)和动态压力测试DST(dynamic stress test)工况下的仿真实验来验证所提算法的性能,结果表明,所提算法与扩展卡尔曼滤波、无迹卡尔曼滤波及秩滤波相比,在收敛速度和估计精度方面均有所提升。
  • 基于储能型MMC的SOC自适应均衡控制策略
    曹赛, 王毅, 余欣洋, 于义轩, 余祖泳
    电源学报. 2026, 24(3): 161-169. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.3.161
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    为克服传统恒定均衡系数无法兼顾电池荷电状态SOC(state-of-charge)均衡速度和均衡环流的局 限性,提出1种基于电池储能型模块化多电平换流器MMC-BESS(modular multilevel converter-battery energy storage system)的电池SOC自适应均衡优化控制策略。详细分析了MMC-BESS桥臂内的功率成分,对基于DC-DC侧电池功率直接控制的SOC均衡控制器进行了优化设计,在恒定比例均衡系数的基础上引入了标准差因子,改进了相间-桥臂间-桥臂内级联式SOC均衡策略,该策略能够根据各模块SOC差异自适应确定比例均衡系数。此外,在DC-DC控制器的功率外环中增加了1个前馈量以提升电池功率充放电的响应速度。基于MATLAB/Simulink的仿真结果表明,所提SOC均衡控制策略能够减小均衡初期的环流并缩短总的均衡时间。
  • 具有抗噪声干扰的储能锂离子电池PDF特征提取及SOH估计
    杨勇, 朱皓斌, 朱精武, 葛景, 朱丹
    电源学报. 2026, 24(3): 170-177. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.3.170
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    基于增量容量IC(incremental capacity)的分析方法通过将电压平台转换为特征峰,实现了对锂离子电池老化机制的有效解析。然而,IC曲线对噪声的免疫能力较差,其提取的健康特征易受到噪声峰的干扰。为解决此问题,结合集成学习模型提出1种基于抗噪声干扰的概率密度函数PDF(probability density function)特征提取的健康状态SOH(state-of-health)估计方法。首先,通过对电压曲线计算概率密度函数得到PDF曲线,然后通过设置不同信噪比对PDF和IC曲线提取的不同峰特征进行分析对比。其次,利用极限学习机的学习速度和随机性,构建集成学习模型框架来降低单一模型的预测误差。最后,在CALCE数据集上进行了不同噪声条件下 的SOH估计实验,证明了该方法具有较高的精度和可靠性。
    • 电力电子化电力系统
  • 基于虚拟同步机的构网逆变器三相不平衡功率波动抑制
    刘家文, 侯川川, 朱淼, 龚逊东, 杨晨
    电源学报. 2026, 24(3): 178-189. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.3.178
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    在以“双高”为特征的新型电力系统中,虚拟同步机VSG(virtual synchronous generator)技术因具备惯量和频率的自然响应能力而被广泛应用于逆变器的构网型控制中。当电网电压处于不平衡状态时,基于现有VSG的并网逆变器馈入功率将包含二倍频波动。为此,基于VSG提出1种三相不平衡下的虚拟电压、电流调控策略。通过对逆变器功率波动机理和跟网型虚拟相电流调控VPCR(virtual phase-current regulation)方法的分析,指出现有VPCR无法解决构网型控制下的功率波动问题。结合VSG的构网型控制特性,在现有VPCR的基础上提出虚拟电压电流协同调控的功率波动抑制策略。该方法仅需调节电压、电流反馈系数,不需额外增加控制回路或进行正负序分离,充分保留VSG的控制特征和构网型属性,能够有效抑制电压不平衡下的功率波动。实验结果证实了所提功率波动抑制策略的可行性。
  • 风火打捆外送系统低频与次同步振荡的自抗扰附加阻尼控制
    刘新元, 张谦, 程有深, 马燕峰, 赵书强, 程雪婷
    电源学报. 2026, 24(3): 190-202. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.3.190
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    风火打捆外送系统会引发次同步振荡问题,同时火电机组固有的低频振荡及其控制器与次同步振荡相互作用,增加了稳定控制难度。针对此问题,首先采用模块化建模思想建立系统小信号模型,通过系统振荡模态特征值和参与因子分析,得到低频振荡与次同步振荡主导因素和参与模块,确定控制器的输入信号和安装位置;然后采用鲁棒性较好的自抗扰控制技术,对其进行线性化处理,设计多通道多频段双馈风电场线性自抗扰附加阻尼控制器;最后考虑低频振荡附加阻尼控制器对次同步频段阻尼影响,提出基于改进粒子群优化算法的多通道多频段双馈风电与火电外送系统振荡协调抑制策略,结合时域仿真进行验证。结果表明,所设计控制策略对低频和次同步振荡均具有很好的抑制效果,并具有良好的抗扰性和鲁棒性。
  • 基于新型子模块的直流耗能装置及复合投切控制策略
    彭穗, 李峰, 李作红, 潘柯言, 任子俊, 曲小慧
    电源学报. 2026, 24(3): 203-211. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.3.203
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    海上风电柔性直流送出系统受端发生短路缺相故障时会产生盈余功率,从而导致直流母线电压升高,增设直流耗能装置是解决该问题的有效方法之一。为减小直流耗能装置的体积和成本,提出1种基于新型子模块拓扑的直流耗能装置及相应的复合投切控制策略。该控制策略通过复合阶段投切和循环投切2种控制策略,有效利用各自的优点,能够大幅减小盈余功率阶跃对系统造成的功率冲击,简化子模块拓扑结构,同时解决子模块运行不平衡和散热不均匀的问题。同时,给出直流耗能装置中各电气元件的参数设计方法,并搭建了直流耗能装置的仿真模型。仿真结果验证了所提新型直流耗能装置拓扑结构及循环和阶段复合投切控制策略的有效性与可行性。
  • 基于谐振分流的单相串联型大功率阻抗测量装置
    张春林, 马俊鹏, 王顺亮, 刘天琪
    电源学报. 2026, 24(3): 212-218. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.3.212
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    串联型阻抗测量装置SIMD(series impedance measurement device)通过注入电压扰动测量新能源并网逆变器的阻抗。然而,待测逆变器的额定基波电流会流过SIMD,限制其开关频率。为此,提出了基于谐振分流 的串联型阻抗测量装置,所提拓扑结构及控制策略在保证5 Hz~1 kHz范围内阻抗测量精度的基础上,实现了基波电流基本不流过SIMD,使SIMD只承受较小的扰动电流的目标。同时,采用基于单相电压扰动注入的阻抗测量方法,实现三相逆变器阻抗测量,提高了装置能量密度及测量效率。最后,通过半实物实验验证了所提拓扑及其控制策略的有效性。
    • 电气化交通
  • 城轨混合储能系统控制策略综述与展望
    韩悦, 李佳静, 乔宇, 王佳兴
    电源学报. 2026, 24(3): 219-229. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.3.219
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    随着城市轨道交通建设速度的不断加快,再生制动能量利用率低等问题日益凸显。储能系统是解决城轨再生能量利用问题的有效方式之一。对储能系统的合理控制可以提高城轨系统稳定性,加快储能系统响应速度。针对城轨交通混合储能系统,首先,对车载式和地面式储能系统的安全性、灵活性、传输损耗、节能效率等特性进行分析;其次,结合储能介质特点分别归纳电池、飞轮、超级电容和混合储能4种用于车载式和地面式的主要储能方式;然后,在此基础上,从控制方式和研究应用现状等多个角度阐述和分析5种混合储能系统的控制策略。最后,对城轨混合储能系统的控制策略关键技术进行总结,展望未来发展方向。
    • 人工智能与电力电子
  • 基于容量序列分解与重构的LSTM锂电池剩余寿命预测算法
    冯杰, 吕志刚, 邸若海, 王鹏, 王储
    电源学报. 2026, 24(3): 230-241. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.3.230
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    锂电池未来容量的准确预测是锂电池健康管理系统的关键。针对锂电池容量序列受容量再生等影响,设计了1种基于容量序列分解与重构的长短期记忆LSTM(long short-term memory)神经网络锂电池剩余寿命预测模型。首先,使用自适应噪声完备集合经验模态分解CEEMDAN(complete ensemble empirical mode decomposition with adaptive noise)技术将原始序列分解为多个固有模态分量,可以消除容量回升现象;其次,采用Hurst技术将各分量重组成多个规律性强的子序列,可以降低测试阶段的时耗;然后,分别对多个子序列利用鲸鱼优化算法WOA(whale optimization algorithm)对LSTM的参数进行优化并将多组预测结果进行叠加,从而获得最终的预测结果;最后,在2组具有不同退化特征的锂电池失效数据集上验证了设计模型的有效性。实验结果表明,所提方法在平均绝对误差和均方根误差方面均能保持在一定范围内。
  • 基于EMD-LSTM-Attention的锂离子电池SOC预测
    朱博, 刘雪芹, 王宇珲, 李涛, 程观银
    电源学报. 2026, 24(3): 242-248. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.3.242
    摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏
    锂离子电池荷电状态SOC(state-of-charge)预测是电池管理系统中重要的一环,精确地预测锂离子电池SOC对保障电池安全运行具有重要意义。针对锂离子电池SOC的预测问题,利用经验模态分解EMD(empirical mode decomposition)、长短期记忆LSTM(long short-term memory)循环神经网络与注意力(Attention)机制搭建锂离子电池SOC预测模型。以锂离子电池充放电过程中的电压、电流、表面温度与经过EMD分解后的电压作为模型的特征;模型的LSTM层能够从锂离子电池历史循环数据中捕捉电池时间信息,并总结出长期的依赖关系;模型的注意力层能够捕捉特征输入和SOC输出之间的非线性和动态关系,优化各循环阶段和各个特征之间的权重关系,进一步提高SOC预测精度。使用马里兰大学公共电池数据集进行实验,结果表明与仅使用LSTM的模型相比,所提模型在3种不同工况下的平均预测误差分别降低了49.36%、45.61%、46.93%。
  • 基于ER-ELM模型的锂离子电池剩余使用寿命预测
    聂灶金, 何晓霞, 吴传菊
    电源学报. 2026, 24(3): 249-258. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.3.249
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    容量和阻抗通常是用于确定锂离子电池健康状态的直接特征,但不易直接测量。针对锂离子电池剩余使用寿命RUL(remaining useful life)预测的问题,提出1种基于期望分位数回归ER(expectile regression)的间接预测方法。首先,从电池的充电过程中提取能够表征电池性能退化的间接健康因子,并利用Pearson和Spearman相关性分析法分析其与容量之间的相关性;其次,通过结合极限学习机ELM(extreme machine learning),开发了1种新的期望分位数回归-极限学习机(ER-ELM)模型;引入BFGS拟牛顿法优化ER-ELM模型参数,建立锂离子电池RUL预测模型;最后,利用CALCE锂电池数据集进行模型验证。结果表明,与标准ELM模型相比,ER-ELM模型预测结果输出稳定,预测结果的最大均方根误差为0.028 9,拟合优度均在98%以上,在追踪容量衰退和再生方面具有更好的性能。
    • 无线电能传输
  • 恒流与恒压双路输出WPT系统研究
    周学斌, 董康帅, 杨林
    电源学报. 2026, 24(3): 259-269. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.3.259
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    为了解决大多数双路输出无线电能传输WPT(wireless power transfer)系统中不必要的交叉耦合、空间利用率低、需要额外的补偿元件等问题,采用了电路解耦方法,建立了恒流和恒压双路输出WPT系统,该系统可以实现近零相位角特性下负载无关的恒流和恒压输出及零电压开关。在此基础上,建立了T型解耦电路和恒流与恒压双路输出WPT系统理论模型,同时进行了数学理论推导,验证了所提出系统的正确性。此外,对系统进行了仿真验证,仿真结果与理论推导一致。最后,设计了系统磁耦合器,搭建了1台工作频率为85 kHz、恒流输出为5 A、恒压输出为60 V的实验样机。实验结果验证了理论分析的正确性,系统最大效率可达93.4%。
    • 特种电源
  • 电池-有源电容脉冲负载供电系统容量优化配置
    杨磊, 黄玉平, 陈家伟, 敖文杰
    电源学报. 2026, 24(3): 270-277. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.3.270
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    混合供电技术可有效整合不同供电单元的优势,是实现高功率密度脉冲负载供电系统的关键技术之一。针对现有航天伺服脉冲负载供电系统容量大、功率密度低等问题,提出了1种电池-有源电容脉冲负载混合供电系统及其容量优化配置技术。首先对系统架构及运行状态进行了分析,确立了优化目标及关键约束条件;其次利用分析法对电池和有源电容的容量进行了优化,确立了脉冲负载功率在电池和有源电容间的分配关系,实现了供电系统的体积最小化。最后,在实验室搭建了1台常值功率2.7 kW/峰值功率35.0 kW的脉冲负载用供电系统实验样机,实验结果验证了理论分析的正确性。
    • 电机驱动与控制
  • 考虑死区效应的低共模电压永磁同步电机模型预测脉冲序列控制
    王德顺, 吴运强, 王开毅, 李佳耀, 戴正洲, 李晓亮
    电源学报. 2026, 24(3): 278-288. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.3.278
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    为解决传统的模型预测脉冲序列控制算法受到死区影响产生共模电压尖峰的问题,提出了1种改进的模型预测脉冲序列控制算法。首先,介绍了传统模型预测脉冲序列控制算法的脉冲序列设计思路;然后,分析了死区时间对该算法的影响以及考虑死区效应对脉冲序列进行了优化设计,以消除死区时间内产生的共模电压尖峰;最后,对传统基于共模电压抑制的模型预测控制、传统模型预测脉冲序列控制算法和所提算法进行了实验对比研究。实验结果表明：所提算法相对于传统模型预测脉冲序列控制算法在不明显增加电流总谐波畸变率和转矩脉动的前提下,完全将共模电压幅值抑制到直流侧电压的1/6,消除了死区时间内的共模电压尖峰。
  • 基于三电平变换器的永磁同步电机快速模型预测控制
    熊川羽, 张秀青, 马莉, 舒思睿, 熊一, 柯方超
    电源学报. 2026, 24(3): 289-296. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.3.289
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    基于三电平变换器驱动永磁同步电机时,传统模型预测控制策略计算负担大的问题,提出1种优化策略。首先,对永磁同步电机进行了离散化建模;其次,将Nelder-Mead算法应用到三电平变换器最优电压矢量的选取中,通过不断迭代,以获取使电流控制误差最小的电压矢量;最后,结合直流侧电容电压确定输出电压矢量。所提优化策略在1个控制周期仅进行至多7次电流预测。实验验证表明,相较于传统模型预测控制策略,所提优化策略的计算时间缩短了约45%,且稳态控制性能未受到影响。同时,所提优化策略具有良好的直流侧电容电压平衡能力。
  • 基于无功功率误差补偿的感应电机高精度转矩控制策略
    危波, 闻聪, 姚文熙, 李武华
    电源学报. 2026, 24(3): 297-305. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.3.297
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    采用间接矢量控制时,感应电机的输出转矩易受转子时间常数变化的影响,为了提高电机的转矩控制精度,需加入转子时间常数在线校正算法。现有的参数校正算法大多依赖于准确的电机数学模型,会受到模型参数误差及其他非理想因素的影响,难以保证输出转矩的精度。针对上述问题,在传统基于无功功率校正转子时间常数算法的基础上,考虑了实际系统中无功功率的计算误差,提出1种对无功功率计算误差进行标定和补偿的方法,能够将感应电机输出转矩误差从4%减小至1%以内,并通过实验验证了所提方法的有效性。
  • 双五相PMSM串联系统内嵌ADRC的无差拍控制
    丁逸健, 周扬忠
    电源学报. 2026, 24(3): 306-315. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.3.306
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    五相永磁同步电机FPPMSM(five-phase permanent magnet synchronous motor)反电动势谐波会显著降低单逆变器供电双FPPMSM串联驱动系统解耦运行性能;传统的基于电机准确模型构建的双FPPMSM串联驱动系统控制策略对电机参数变化过于敏感。为此,首先构建以磁链幅值及转矩角为中间变量的转矩与磁链之间解耦的无差拍控制;然后,构建速度环自抗扰控制产生电机基波转矩给定,并基于此构建转矩环自抗扰控制产生转矩角增量。实验表明,所提控制策略对电机参数变化不敏感,2台电机之间解耦运行性能更佳。
    • 电磁干扰与电磁兼容
  • 一种可有效降低光伏逆变器共模电流的改进型DPWM策略
    吴良材, 葛磊, 于洋
    电源学报. 2026, 24(3): 316-323. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.3.316
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    断续脉宽调制DPWM(discontinuous pulse width modulation)方法可有效降低开关损耗,提高系统效率。但此调制方式会引入高次共模电压,从而带来了电网电流质量变差和共模电流变大的问题。为解决此问题,提出了1种新型的DPWM方法,该方法在传统DPWM1钳位变化阶段注入3次正弦分量过渡,从而达到降低调制波中共模电压含量的目的。建立了光伏逆变器系统的共模回路模型,从理论上说明了DPWM下共模电流变大的原因。理论分析和实验结果证明,所提新型DPWM方法可在保证电流谐波总畸变率THDi(total harmonic current distortion)和共模电流与SVPWM相近的同时,提高光伏逆变器系统效率,起到兼顾输出电流质量和效率的作用。
    • 故障诊断与可靠性
  • 模块化多电平变换器子模块单管开路故障诊断与定位方法
    孙向东, 王周瑞兴, 吴宇臣, 任碧莹, 安杨
    电源学报. 2026, 24(3): 324-334. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.3.324
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    模块化多电平变换器MMC(modular multilevel converter)常采用排序均压算法作为子模块电容电压控制策略,此时存在半桥子模块上管开路故障定位困难的问题,由此提出1种基于重构子单元电压的MMC子模块绝缘栅双极型晶体管IGBT(insulated gate bipolar transistor)开路故障定位方法。建立了三相MMC电压回路方程,分析了半桥子模块发生单管开路故障时电流流通路径对电容电压的影响,以及导致输出电流与桥臂环流发生异常的原因。采用基于扩展卡尔曼滤波器EKF(extended Kalman filter)的自适应状态观测器对输出电流和桥臂环流进行最优估计,利用上述最优估计值与实际采样值之间的残差进行故障诊断。随后对三相系统中与故障桥臂位置相同的子模块进行分组重构,得到重构子单元,利用基于EKF的自适应状态观测器估计重构子单元电压,将其与对应的重构子单元实际电压平均值之间的差值与设定的阈值进行比较,从而实现故障定位。选取4种典型子模块IGBT开路故障工况进行实验验证,实验结果表明所提出的故障诊断及定位方法正确可行。
  • T型三电平并网变换器开路故障检测及容错控制
    金楠, 夏英巽, 郭磊磊, 李琰琰, 樊武闯
    电源学报. 2026, 24(3): 335-343. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.3.335
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    为提高并网变换器运行的可靠性,针对T型三电平并网变换器提出了1种开路故障诊断及容错控制策略。功率器件发生开路故障后,通过分析变换器的运行状态,阐明了变换器输出电流及直流侧电容中点流向各相电流的变化关系;计算变换器输出电流平均值和从直流侧电容中点流向各相电流平均值,将这些平均值与设定的诊断阈值比较,定位故障功率器件。根据故障位置,分为Ⅰ类故障(垂直桥臂故障)和Ⅱ类故障(水平桥臂故障)。针对2类故障分别设计相应的容错结构,并提出1种T型三电平并网变换器的故障诊断与模型预测容错控制策略。实验结果验证了所提方法能快速定位变换器故障功率器件位置,实现故障容错连续运行,提高变换器可靠性。
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