电源学报

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一种非线性VLD终端的研究与设计

苏昕瑞, 冯全源

电源学报. 2026, 24(5): 1-7. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.5.1

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功率器件的耐压特性主要由终端决定,横向变掺杂VLD(variation of lateral doping)是一种应用广泛的终端技术,具有成本低、工艺简单、灵活性高等优点。传统的线性VLD终端在一些情况下具有局限性,其耐压会受到限制。通过理论分析提出了一种新型非线性VLD终端,这种终端的电学特性更为优异、电场分布更为均匀,有效削弱了电场的集中效应,从而提升了其耐压。在相同工艺流程和材料情况下,线性VLD结构的耐压峰值为728 V,而非线性VLD结构的耐压可达758 V,耐压特性提高了4.12%,且其工艺难度较小,易于实现。

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三相准分裂源逆变器

房绪鹏, 孟祥瑞, 郭玉洁, 魏震

电源学报. 2026, 24(5): 8-19. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.5.8

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作为一种常见的电力电子变换器,逆变器广泛应用于各种直流电源向交流负载供电的场景,以及交流电动机调速变频器等装置中。其中,Y源逆变器YSI(Y-source inverter)结构简单、效率高,但无法较好地抑制启动涌流,容易产生漏感尖峰电压,导致器件损坏,且升压能力有限。分裂源逆变器SSI(split-source inverter)使用了更少的无源元件,可同时实现增大其调制因数和升压占空比;然而,由于元件的非理想状态和拓扑结构的局限性,其实际电压增益有限。因此,提出一种新型的准分裂源逆变器QSSI(quasi-split source inverter)。该逆变器采用Y源阻抗网络和分裂源结构相结合的设计,并引入电压钳位单元,旨在增大电压增益并解决漏电感引起的电压振荡问题。此外,QSSI采用双降压逆变结构DBIS(dual-buck inverter structure),有效抑制了逆变桥臂的直通电流,从而提高了变换器的可靠性。通过理论分析、仿真和实验验证了该逆变器的可行性。

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一种改进耦合高增益二次型Boost变换器

荣德生, 张育博, 孙瑄瑨

电源学报. 2026, 24(5): 20-27. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.5.20

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设计了一种新型DC-DC变换器,为结合双开关变换器、耦合电感及开关电容增压单元的高增益变换器。该变换器的优势在于其电压增益较大,开关管的电压应力较低,并且能够保证输出电流的持久性。提出的变换器通过将开关电容与钳位支路相互融合,从而增强了输入电压,减小了开关管的电压应力,同时也借助钳位支路来吸收漏感能量。对变换器在连续导通模式CCM(continuous conduction mode)下的输入电压、开关管的电压应力及临界条件进行了深入分析。最后,搭建了1台具有12 V输入、228 V输出和200 W额定功率的实验样机,检验理论分析的准确性。

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基于模拟二阶Sigma-Delta调制D类功放数学模型

盛学锐, 王昭君, 张昌

电源学报. 2026, 24(5): 28-38. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.5.28

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针对模拟二阶Sigma-Delta调制的D类功放电路,构建了连续域数学模型及其离散化时域迭代数学模型。针对功放电路推导了连续域数学模型,该模型表明二阶Sigma-Delta调制电路原理为基于正反馈的自激振荡,从而实现输出开关信号。由于连续域数学模型仅可计算自激振荡频率,因此对连续域数学模型进行离散化处理,得到离散化时域迭代数学模型。该模型可计算任意输入信号时的开关频率值,并分析二阶Sigma-Delta调制电路的稳定性条件。实验结果表明,基于数学模型计算的开关频率理论值和实验值误差不超过14%,验证了该数学模型的正确性。

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虑及降低开关损耗的M3C输出电流谐波抑制策略

罗韦华, 马毓琛, 杨子寅, 王瑞

电源学报. 2026, 24(5): 39-48. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.5.39

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针对传统最近电平逼近调制在中型模块化多电平矩阵变换器M3C(modular multilevel matrix converter)系统应用时输出电流谐波含量过高的问题,将脉宽调制模式引入传统最近电平逼近调制策略,同时虑及降低开关损耗,利用电压阈值比较实现子模块状态的精确转换,提出了一种M3C改进最近电平脉宽调制策略,以改善M3C系统输出侧的谐波特性。相比传统最近电平逼近调制策略,可以在降低开关损耗的前提下有效抑制M3C输出电流的谐波成分,并通过在M3C仿真模型和实验平台上开展测试,验证了所提出策略的可行性和有效性。

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Boost变换器全功率范围效率优化控制策略

汪涛, 申宏扬, 廖卉莲, 王群锋

电源学报. 2026, 24(5): 49-58. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.5.49

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临界导通模式CRM(critical conduction mode)下Boost变换器开关频率受输入电压和负载的影响而大范围变化,导致其开关损耗增加、整体效率下降。针对以上问题,提出一种Boost变换器全功率范围效率优化控制策略。首先,在传统变幅控制策略基础上引入电感电流内环控制,推导了断续导通模式DCM(discontinuous conduction mode)和临界导通模式下电感电流峰值与输出功率之间的数学关系并据此精确控制电感电流峰值。其次,对不同负载时的变换器电感电流峰值选择最优的工作模式,降低电流应力,提升变换器效率。最后,搭建了1台300 W的实验样机对提出的控制策略进行实验验证。结果表明,相较于传统方法,提出的优化控制策略将电流应力至少降低了8.34%,峰值效率提高了2.15%。

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基于暂态阻尼提升的VSG并联系统低频功率振荡分散式协调抑制策略

苏灿, 王磊, 周文, 程子玮, 张润涛, 岑宝仪

电源学报. 2026, 24(5): 59-67. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.5.59

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虚拟同步发电机VSG (virtual synchronous generator)在模拟同步发电机特性以提供惯性和阻尼的同时,也不可避免地引入了同步发电机的转子振荡特性,特别是在VSG并联运行的系统中,当系统遭受扰动时,易引发功率振荡的问题,严重时甚至会损坏电力电子设备。针对此问题,基于状态反馈和极点配置理论,提出了基于暂态阻尼提升的VSG并联系统功率振荡分散式协调抑制策略,通过构建基于角频率高频分量补偿和基于电磁功率高频分量补偿的组合,提升系统的暂态阻尼,抑制系统的功率振荡,且不影响系统的稳态特性。然后,通过构造李雅普诺夫能量函数的方法证明了所提控制策略的稳定性。最后,通过仿真验证了所提方法的有效性。

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基于功率动态区域划分的自适应虚拟同步发电机控制策略

智明, 杨飞, 刘东亮, 邹杰, 程鹏, 杨飞

电源学报. 2026, 24(5): 68-76. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.5.68

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随着新能源在电网中的占比日益增大,电网总体的阻尼与惯量下降,电网的安全稳定运行受到了挑战。虚拟同步发电机VSG (virtual synchronous generator)技术通过模拟同步发电机特性,在给电网带来阻尼和惯量支撑的同时,不可避免地带来了有功低频振荡、有功稳态偏差等问题。通过系统地建立VSG模型,分析VSG的振荡机理,有功功率小信号模型揭示了转动惯量与阻尼系数产生有功低频振荡与有功稳态偏差的原理。为了能够抑制有功低频振荡和消除有功稳态偏差,提出基于功率动态区域划分的自适应VSG控制策略,根据功率变化速率的不同,将系统划分为加速区域与减速区域,从而自适应控制转动惯量与阻尼系数的增减速率,使得VSG在不同工作模态都具有良好的动态特性。所提策略有效抑制了VSG的有功低频振荡,减少了有功功率的稳态偏差,从而提高了VSG的有功功率支撑能力。最后,在MATLAB/Simulink中搭建了系统仿真模型,验证了所提策略的正确性。

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弱电网下提高并网逆变器稳定性的Ⅰ型和准Ⅰ型锁相环方法

胡雪凯, 孟良, 姬朋坤, 肖国春, 高子鹏, 肖霖涛

电源学报. 2026, 24(5): 77-87. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.5.77

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弱电网下,并网逆变器GCI (grid-connected inverter)常采用的Ⅱ型锁相环PLL (phase-locked loop)系统易与电网阻抗交互,从而产生低频振荡的失稳问题。传统的解决方法是通过降低Ⅱ型PLL的带宽来提高GCI运行的稳定性,但这样会使锁相环动态性能下降,也较难适应电网阻抗的宽范围变化。为此,提出将传统Ⅱ型PLL降为Ⅰ型PLL,在不降低PLL动态性能的同时,较大幅度地提高了GCI在弱电网下的稳定性;进一步,针对电网频率波动大时,Ⅰ型PLL存在不可忽略锁相误差的问题,提出了一种(角)频率自适应前馈方法,将Ⅰ型PLL改进为准Ⅰ型PLL,消除了相位跟踪误差,提高了弱电网下并网逆变器的稳定性和动态性能。最后,通过仿真和实验验证了所提方法的正确性和有效性。

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基于控制参数域的并网逆变器锁相环参数快速设计

张华赢, 汪清, 郑宇婷, 肖凡, 郭祺

电源学报. 2026, 24(5): 88-96. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.5.88

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传统基于幅值裕度GM (gain margin)、相角裕度PM (phase margin)的锁相环PLL(phase-locked loop)参数设计方法,所得PLL带宽通常较低,往往以牺牲PLL动态特性的方式来保证系统的稳定性。此外,仅由GM和PM难以得到并网逆变器GCI(grid-connected inverter)系统的极限输出功率,输出电流上限往往需要仿真或者实验反复试凑才能确定。为了解决上述问题,提出了基于运行冗余量的PLL参数设计方法。该方法通过建立考虑电流环和PLL动态的GCI系统小信号模型,得到了可以表征系统特性的复矢量开环传递函数,刻画了系统不同工作变量下的三维控制参数域,并分析了系统电流、电压对控制参数取值的影响;最后通过仿真与实验验证了所提参数设计方法的有效性与正确性。

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计及不对称负荷的新能源场站黑启动三相电压均衡控制策略

张雅君, 杨心刚, 侯川川, 朱淼, 熊雪君

电源学报. 2026, 24(5): 97-108. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.5.97

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在新能源场站的黑启动过程中,传统构网型变流器通常输出对称的三相电流,此时站内的不对称负荷将导致三相电压不平衡,从而引发逆变器与电网之间的功率波动,增加黑启动的失败风险。为了实现黑启动过程中的电压均衡,基于构网型储能变流器分析新能源场站黑启动的3个阶段,并结合不对称负荷的接入方式,研究计及三相三线拓扑约束的黑启动阶段电压不平衡机理。针对储能变流器的构网型特性,提出基于模型预测控制的黑启动电压均衡策略。该方法无需进行正负序分离控制,能有效抑制不对称负荷产生的负序电压,降低电压不平衡度。硬件在环实验验证了所提策略的有效性,可为新能源场站黑启动提供新的技术参考。

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基于NDO功率前馈的光储变换器电压稳定控制策略

李练兵, 李新达, 代亮亮, 陈泽宇, 宋清翔

电源学报. 2026, 24(5): 109-119. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.5.109

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离网型光储微电网中,直流侧母线电压幅值易受光伏PV(photovoltaic)输出功率和负荷功率波动的影响,在传统控制策略下系统可能会出现直流母线电压振荡、电压恢复时间过长的现象。为提高母线电压的动态稳定性,提出一种基于非线性扰动观测器NDO(nonlinear disturbance observer)功率前馈的模糊-比例积分PI (proportional integral)控制方法。首先,建立储能放电模式下的系统状态方程,设计扰动观测环节,对PV和负荷的扰动功率进行实时观测,并将其修正后作为前馈量加入到电流内环。然后,设计基于母线电压偏差的模糊-PI控制器对电压外环结构进行改进,给出扰动观测器和控制器的设计过程。最后,仿真与实验结果验证了该策略在负荷冲击下能具备良好的直流母线电压动态稳定性。

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带宽参数自适应调整的压缩空气储能线性自抗扰平滑并网控制策略

孟建辉, 孙亚鑫, 张自力, 王晨雨

电源学报. 2026, 24(5): 120-130. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.5.120

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压缩空气储能CAES(compressed air energy storage)作为一种具有较大发展潜力的储能技术,具有规模大、寿命长、环保等优点。但由于其容量较大,因此在接入电网时,如果不满足电压相位、幅值、频率均与电网相同的条件,就会出现并网冲击电流过大威胁电力系统安全稳定运行的问题。为此,在相比于传统比例积分PI(proportional intergral)控制更为精确的线性自抗扰控制LADRC(linear active disturbance rejection control)的基础上,提出了一种带宽参数可以自适应调整的LADRC策略自适应线性自抗扰控制A-LADRC(adaptive linear active disturbance rejection control)以实现平滑并网。最后通过仿真实验和硬件在环实验对所提控制策略进行了验证,并选取了合适的调节参数,结果表明,所提自适应控制策略能够有效减小并网冲击,实现平滑并网,为CAES安全接入电网提供了新的解决方案。

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基于电化学-热-应力耦合模型的锂离子电池析锂分析

贾琼男, 锁要红

电源学报. 2026, 24(5): 131-138. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.5.131

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析锂是锂离子电池性能下降、温升及电池膨胀变形的主要原因。为了探究锂离子电池充电过程中的析锂量、电池温度变化及负极颗粒的破坏规律,建立了基于析锂的电化学-热-应力耦合模型,然后分析了不同充电倍率下锂离子电池的负极电势和析锂量随容量的变化,最后讨论了初始温度、充电方式和负极颗粒半径对锂离子电池析锂量、平均温度和负极颗粒冯∙米塞斯(Von Mises)应力的影响。结果表明,析锂量随着充电倍率的增大逐渐增加;为了减小锂离子电池在充电过程中的析锂量、温升及负极颗粒的Von Mises应力,应避免电池在初始温度较低时充电,或减小负极颗粒半径,或采用多阶段恒流恒压充电(4C充电至6 A∙h切换3C,3C充电至截止电压进行恒压充电)。所得研究结果将为抑制析锂提供思路。

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基于GRU-BP的锂电池部分充电数据SOH估计

钟耿钦, 王学梅, 康龙云

电源学报. 2026, 24(5): 139-148. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.5.139

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电池充电时的初始荷电状态SOC (state of charge)往往是随机的,因此在实际应用中难以得到锂电池完整的充电数据,针对这一问题提出一种基于部分充电数据的锂电池健康状态SOH(state of health)估计方法。通过建立的门控循环单元-反向传播GRU-BP (gated recurrent unit-back propagation)模型,可以由部分充电数据得到完整的充电曲线,然后在完整的充电曲线中提取能够有效表征电池老化程度的特征进行SOH预测。该方法能够实现在恒流充电模式下的任意定长电压区间充电数据下电池的SOH估计。通过实验证明,所提出的模型在数据不完备的情况下能够有效预测锂电池SOH,其估计的均方根误差RMSE(root mean square error)均在2%以下。

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基于分数阶模型和FOMICKF-FOUKF算法的锂电池SOC估计

宋杨皖豪, 李昕

电源学报. 2026, 24(5): 149-158. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.5.149

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针对离线参数辨识方法仅能辨识单一固定的参数而导致荷电状态SOC(state of charge)估计不够准确,以及传统卡尔曼滤波算法对不同温度适应性差的问题,提出了分数阶多新息容积卡尔曼滤波联合分数阶无迹卡尔曼滤波FOMICKF-FOUKF(fractional order multi-innovation cubature Kalman filter-fractional order unscented Kalman filter)算法估计锂电池SOC。算法采用多时间尺度方法,在宏观时间尺度下以FOUKF进行在线参数辨识,在微观时间尺度下用FOMICKF估计SOC。不同算法收敛能力不同,对多种算法进行收敛性对比实验。此外,在不同温度下,电池内部活性不同,要准确估计电池SOC较为困难,为了验证所提算法对不同温度的适应能力,分别在0、25和45 ℃下估计SOC。结果表明,FOMICKF-FOUKF双卡尔曼在线联合算法估计SOC精度高、收敛性好,对不同温度具有较好的适应性。

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基于粒子和容积卡尔曼滤波的锂离子电池SOC估计

彭云海, 张尧, 张帆, 于龙杰

电源学报. 2026, 24(5): 159-167. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.5.159

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锂离子电池荷电状态SOC(state of charge)的准确估计对电池管理系统实现电池均衡充放电、延长电池使用寿命有着重要意义。针对锂离子电池复杂的化学特性和卡尔曼滤波算法估计SOC的非时变特性,提出一种新型锂离子电池SOC估计方法。首先,结合锂离子电池模型的精度和实用性,提出锂离子电池二阶等效模型;然后利用自适应遗忘因子的递推最小二乘法AFFRLS(adaptive forgetting factor recursive least squares)对二阶模型的阻容参数进行在线辨识,建立阻容参数滤波关系式,提出改进粒子滤波PF(particle filter)和容积卡尔曼滤波CKF(cubature Kalman filter)算法结合的粒子容积卡尔曼滤波PF-CKF算法估计锂离子电池SOC。最后,设计混合脉冲特性HPPC(mixed power pulse characteristics)实验验证该方法的准确性和稳定性。

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多峰值热电系统下改进启发式MPPT方法研究

李鹏, 李浩, 朱文超, 谢长君

电源学报. 2026, 24(5): 168-179. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.5.168

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非均匀温度分布NUTD(non-uniform temperature distribution)情况下集中式热电系统呈现出多峰值特性,基于传统最大功率点跟踪MPPT(maximum power point tracking)方法易陷入局部最大功率点LMPP(local maximum power point),以及现有的元启发式算法因探索和开发阶段的搜索能力不均衡导致搜索时间较长所造成的系统能量损失的问题,提出了一种改进的猎人猎物优化IHPO(improved hunter-prey optimization)算法。该算法依托于标准猎人猎物优化HPO(hunter-prey optimization)算法所具有的明确的探索和开发阶段的搜索能力机制, 对原有机制进行了适用于多峰值特性的改进,在减弱算法本身频繁随机跃动导致的大幅振荡的同时,能够快速追踪到全局最大功率点GMPP(global maximum power point)。基于集中式热电系统模型,将IHPO算法与扰动观察法P&O(perturbation and observation)、粒子群优化PSO(particle swarm optimization)算法、改进的粒子群优化IPSO(improved PSO)算法和标准HPO算法在不同工况下进行仿真对比。结果表明,所提算法可以在非均匀温度分布的情况下快速且准确地追踪到GMPP,并大幅减小追踪过程的振荡,能量产出的提升最高可达21.8%,IHPO算法能够有效解决集中式热电系统的多峰值问题。

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基于级联H桥的柔性互联类正弦调制方法

陶艳, 王晨清, 孔祥平, 林金娇, 郑俊超, 宾子君

电源学报. 2026, 24(5): 180-188. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.5.180

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柔性互联装置作为未来智能配电网的关键设备,可以取代传统机械联络开关,实现不同馈线间的柔性互联与潮流调节。共用模块型柔性互联装置SMSOP(shared module soft open point)作为新型柔性互联拓扑,具有效率高、体积小和造价低等优点。然而SMSOP采用传统脉冲宽度调制PWM(pulse width modulation)时容易出现过调制,且当共用模块占比较高时,损耗较大。针对以上问题,提出一种新的类正弦调制方法,在正弦调制基础上加入方波平台,在调制波每半周期的前后时刻采用正弦调制,中间时刻采用方波调制,不仅可以防止过零时刻发生过调制现象,而且可以有效降低共用模块的开关损耗。最后,通过实验验证了该类正弦调制方法的有效性。

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基于矩阵相似变换的多类型新能源汇集系统小信号等值建模方法

王潇, 董文凯, 吴林林, 孙雅旻, 苏田宇, 谢小荣

电源学报. 2026, 24(5): 189-197. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.5.189

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新能源汇集系统机组数量庞大、网络拓扑复杂、工况组合多样,导致系统小干扰稳定分析效率低且等值建模难度大。为此,基于对新能源机组和电力网络传递函数矩阵的分块相似变换,提出了多类型新能源汇集系统小信号等值建模方法。首先,将新能源机组模型与电力网络模型联立,得到系统的详细模型;然后,考虑将系统划分为若干由动态特性相似机组构成的新能源机群,并基于对各机群传递函数矩阵的相似对角化变换和降维,建立了机群的单机等值模型,得到了系统的多机等值模型;最后,通过算例仿真验证了所提方法的有效性。所提方法可计及新能源机组动态特性差异和复杂网络拓扑的影响,且可有效降低大规模新能源汇集系统小干扰稳定分析的计算量。

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基于分布式限流模块的MMC-UPFC故障穿越策略

刘国峰, 兰岚, 武鸿, 刘泳, 张天艺, 王南勤

电源学报. 2026, 24(5): 198-208. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.5.198

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模块化多电平换流器-统一潮流控制器MMC-UPFC(modular multilevel converter-unified power flow controller)在其所在交流系统发生短路故障时,串、并联侧MMC均会受到故障影响而过流闭锁,导致MMC-UPFC完全退出运行。针对此,首先分析了MMC-UPFC所在交流系统短路故障时的故障特性,明确了并联侧MMC过流闭锁的主要原因。在此基础之上,提出了一种基于分布式限流模块的MMC-UPFC故障穿越策略,详细分析了该策略的工作原理,并给出了其参数设置的原则。所提故障穿越策略通过在故障期间接入限流电阻,能够有效抑制直流母线电流,进而保证故障期间并联侧MMC不过流闭锁,能够继续发出无功功率。最后,通过MATLAB/Simulink仿真验证了所提故障穿越策略的有效性和参数设置原则的合理性。

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主动干预型消弧装置耐受过渡电阻的计算方法及零序启动电压的参数设置研究

王呈轩, 宫瑞邦, 樊艳芳, 程俊文, 张雷亮

电源学报. 2026, 24(5): 209-218. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.5.209

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配电网长时间带单相接地故障运行将损坏绝缘,继而引发相间短路的故障,且接地弧光还存在一定的火灾风险。为提高供电可靠性,确保设备及环境安全,主动干预型消弧装置通过将短路电流引入站内接地点,可有效降低故障点电流水平,熄灭因接地产生的弧光。然而,主动干预型消弧装置多以零序电压为阈值作为启动判据,而单相接地过渡电阻阻值对零序电压影响较大。为保证装置的高效运行,首先分析了过渡电阻与零序电压的函数关系;其次通过矢量三角形法与函数关系法分别推导了过渡电阻的计算公式,并说明了装置零序启动电压的设置方法;最后通过仿真实验及高阻人工单相接地实验,验证了耐受过渡电阻计算方法及所提零序启动电压参数设置的有效性与合理性。

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基于EGAT的高比例分布式光伏配电网的脆弱性辨识

王宇飞, 吕晓宁, 时海, 魏云峰

电源学报. 2026, 24(5): 219-228. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.5.219

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针对高比例分布式光伏PV(photovoltaic)配电网调控和运行方式的复杂性而采用传统方法难以辨识其脆弱性的问题,提出一种基于边缘特征图注意力神经网络EGAT(edge-feature graph attention network)进行状态估计、进一步结合越限指标以识别配电网脆弱性的方法。首先,将配电网母线作为图网络节点,母线间的传输线路视为边,根据节点和线路的关系矩阵构建配电网拓扑结构数据集;其次,将每条传输线路的功率和其连接的母线电压组成边缘特征矩阵;随后,利用EGAT层对特征进行提取学习,其中每个母线和传输线路被赋予1个注意力权重;然后,针对光伏配电网不同的运行场景,训练EGAT模型并整合加入迁移学习;最后,通过构建节点脆弱性指标和线路脆弱性指标,全面评估在不同场景下的配电网脆弱性情况。算例测试显示,该方法能有效应对高比例分布式光伏接入配电网时的脆弱性辨识挑战,准确识别高比例分布式光伏配电网中光伏出力不同及拓扑结构变化而产生的脆弱节点和线路。

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基于模糊控制优化小波分解的FCHEV能量管理策略

严锐浩, 许亮

电源学报. 2026, 24(5): 229-238. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.5.229

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为了提高燃料电池混合动力汽车FCHEV(fuel-cell hybrid electric vehicle )的能耗经济性,改善燃料电池的运行环境,提出了首先使用小波变换分解车辆总线功率;然后将分解后的低频需求功率、动力电池的荷电状态作为模糊控制器的输入;随后计算燃料电池功率的能量管理策略,并使用遗传算法进行模糊规则的改进以提高控制效果;最后分别使用Simulink和Cruise搭建整车能量管理策略模型以及整车动力学模型,并在CLTC-P工况下进行联合仿真。所提出策略与基于功率跟随的控制策略相比,燃料电池的等效耗氢量下降14%;车辆在更节能的同时,有效减少了燃料电池的启停次数与变载速率,延长了燃料电池的使用寿命。

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基于改进BiLSTM模型的光伏阵列故障诊断

罗凯元, 刘光宇, 毛嘉铭

电源学报. 2026, 24(5): 239-247. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.5.239

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为了正确辨识光伏阵列运行状态并降低故障漏诊率,提出一种改进双向长短期记忆网络BiLSTM (bidirectional long short-term memory network)的光伏阵列故障诊断方法。首先,结合注意力(Attention)机制优化调节故障标签的注意力权重分配,降低光伏阵列故障诊断的漏诊率;其次,通过融合佳点集、分段自适应逃逸能量机制及黄金正弦3种策略对传统的哈里斯鹰优化HHO (Harris hawk optimization)算法进一步优化,并通过改进的哈里斯鹰优化IHHO(improved HHO)算法对BiLSTM模型超参数进行寻优。对比实验表明,IHHO- Attention-BiLSTM模型对光伏阵列故障诊断的准确率达到99.26%,漏诊率低至0.13%。

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基于集成模型的锂离子电池SOH估计

雷二涛, 张浚坤, 王瑾瑜, 金莉, 马凯, 李盈

电源学报. 2026, 24(5): 248-255. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.5.248

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准确估计电池健康状态SOH (state of health)可以有效提升电池系统运行安全性。针对不同工况下SOH估计精度不稳定的问题,提出一种基于集成模型的锂离子电池SOH估计算法。首先对电池充电阶段开展容量增量IC(incremental capacity)分析,并提取健康因子作为电池SOH的有效特征,接着采用支持向量回归SVR(support vector regression)模型与反向传播BP(back propagation)神经网络模型组合构建集成模型,实现对电池SOH的在线评估。实验结果表明,所提出的集成模型相较于2个子模型最大误差RMSE(root mean square error)分别下降了38.1%和23.7%,均方根误差分别下降了47.8%和20.0%,所提方法能更准确估计不同工况下的电池SOH,削弱了单个模型估计的不稳定性因素。

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基于WPT与SSA优化的数据驱动电池健康状态估计

黄杰明, 黄小荣, 张庆波, 林炜, 吴树平, 罗俊杰

电源学报. 2026, 24(5): 256-264. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.5.256

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锂电池的健康状态SOH(state of health)会随着充放电次数增多而逐渐降低,其衰退特征隐藏在电池电流、电压等物理信息中。针对锂电池SOH在线估计提出了一种基于小波包变换WPT(wavelet packet transform)和麻雀搜索算法SSA(sparrow search algorithm)的数据驱动方法,并提取了放电电压平台时间DVPT(discharge voltage plateau time)和恒流充电时间CCCT(constant current charging time)的特征指标,在马里兰大学电池公开数据集进行算法验证。研究结果表明：所提出的DVPT特征指标与SOH具有强相关性,在4个电池中的平均皮尔逊相关系数为98.38%;模型预测最优结果的RMSE为0.019 1、MAE为0.012 5、R²为97.78%。

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无线电能传输系统参数辨识技术研究综述

张玉旺, 都义彬, 张岩, 郭彦杰, 薛明

电源学报. 2026, 24(5): 265-274. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.5.265

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随着无线电能传输WPT(wireless power transfer)技术的发展,针对WPT系统的参数辨识技术受到广泛关注。高效、精确的参数辨识方法能简化系统设计与控制策略,实现关键参数在线监测。首先对WPT系统参数辨识与控制方式进行了总体阐述;然后将目前的WPT系统参数辨识方法分为互感辨识、互感和负载同时辨识及多参数联合辨识3种类别,并分别对每类辨识方法的实现方式和关键问题进行了分析;最后,讨论了参数辨识技术所面临的重要问题和技术挑战,并对其未来应用前景进行了展望。

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基于PSO算法的无人平台无线电能传输系统参数优化

魏曙光, 许非凡, 李嘉麒, 袁东

电源学报. 2026, 24(5): 275-285. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.5.275

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无人平台具有体积小、成本低、无需载员操作等优势,广泛应用于各类军事任务中。目前,无人平台主要以电能作为能源,其对可靠电能传输方式的需求不断增大,在人员无法参与、充电接口不适配、充电流程效率低等场合,有线充电或更换电池存在弊端,无法满足无人平台对电能传输的需求。针对无人平台无线电能传输需求设计系统结构,并基于该结构提出了一种基于粒子群优化PSO(particle swarm optimization)算法的参数优化方法。通过对无人平台无线电能传输系统补偿电路、耦合线圈、储能器件结构及特性进行分析,提出系统参数优化数学模型的优化目标及功率、效率、电流3个方面的约束条件,设计基于PSO算法的无人平台无线电能传输系统参数优化方法的算法流程。通过算法仿真与样机实验相结合的方法进行验证,结果表明,提出的基于PSO算法的无人平台无线电能传输系统参数优化方法能够降低系统输出电压和功率、效率随负载电阻和耦合系数变化的波动幅度,提高无人平台无线电能传输系统的鲁棒性和环境适应性。

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无线电能传输宽有效磁耦合区域线圈结构设计与优化

高义博, 薛明, 侯虎, 朱高嘉, 杨新生

电源学报. 2026, 24(5): 286-296. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.5.286

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针对磁耦合谐振式无线电能传输系统内收发线圈相对位置发生偏移导致传输功率及效率迅速下降的问题,从线圈物理参数优化的角度,构造宽有效磁耦合区域的电能传输机构,旨在提升能效波动允许范围内的系统抗偏移能力。首先,推导了系统参数与能效的映射关系,并分析影响系统高功效传输的线圈参数;然后,以系统高功效传输为目标界定电能传输的有效磁耦合区域,并以此为标准分析和优化耦合线圈参数,形成具有一般性的收发线圈参数选取的最优策略;最后,搭建无线电能传输样机验证有效磁耦合区域定量分析的正确性及线圈参数优化的有效性。结果表明,在耦合距离为5 cm、系统工作在效率高于85%、功率波动范围小于25%的情形下,当耦合线圈为正四边形结构,且收发线圈面积比为1：2.89时,电能传输机构具有最大的有效磁耦合区域。

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基于无人机无线充电系统接收侧的轻量化设计

李刚, 贾龙, 毕旒宇, 李英杰, 陈宇翔, 彭博

电源学报. 2026, 24(5): 297-309. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.5.297

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针对无人机UAV(unmanned aerial vehicle)无线充电过程中无线充电装置给无人机增加的总质量和飞行阻力使其飞行效率降低及飞行时间缩短的问题,提出了一种基于无人机无线充电系统接收侧轻量化的设计方法。首先对耦合机构磁心材料与尺寸进行优化设计;接着通过提升系统频率实现接收线圈轻量化的优化方法研究并验证其可行性,并从磁心损耗角度分析提升系统频率对主电路的影响;然后结合无人机实际结构,使用整体建模分析方法分析无人机碳纤维材料机身对磁耦合机构的性能影响;最后,搭建无人机无线充电系统实物模型,进行原系统和升频轻量化系统的性能测试,并通过对比实验验证其可行性。

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Marx与脉冲变压器组合升压型速调管调制器

王效顺, 黄惠军, 方进勇

电源学报. 2026, 24(5): 310-316. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.5.310

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为提升高功率微波源的脉冲波形质量,设计了一种可以输出41.2 kV/44 A 高压脉冲的紧凑型速调管高压脉冲调制器。该调制器采用Marx模块和脉冲变压器组合升压获得100倍高升压比,每个升压模块提供10倍升压。变压器二次侧设计2组相同的绕组,方便实现速调管低压灯丝电源与高压端的安全隔离。通过仿真和实验测试实现了调制器拓扑结构设计与性能验证。当Marx的充电电压为260 V时,速调管阻抗为936 Ω,调制器输出电压为41.2 kV,脉冲顶降约4.9%,脉冲宽度约2 μs,下降沿时间、上升沿时间、过冲分别为800 ns、900 ns和3.9%。

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一种用于开绕组电机的新型矿用变频器及其共模电压抑制方法

郝俊豪, 宋倩倩, 李梓博, 刘姿如, 程红, 王聪

电源学报. 2026, 24(5): 317-328. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.5.317

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针对传统中高压变频器输入端带有体积庞大且价格昂贵的工频移相变压器问题,提出一种用于开绕组电机的新型单向能流矿用变频器拓扑。整流级采用3个单相二极管整流器+Boost变换器电路结构,输入侧无需工频变压器进行隔离,具有高输入功率因数、低输入电流谐波及低开关管电压应力等特点;逆变级采用开绕组连接方式与交流电机相连,实现了相间隔离。在该拓扑基础上,进一步研究了一种低共模电压的空间矢量脉宽调制SVPWM(space vector pulse width modulation)策略,实现了系统单位功率因数运行、共模电压抑制及开绕组电机零序电压的消除。

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一种改进随机森林算法的并网逆变器开路故障诊断方法

张明, 张倩, 李效, 叶轩, 何顺帆

电源学报. 2026, 24(5): 329-338. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.5.329

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对并网逆变器IGBT开路故障高效诊断有助于快速发现故障,确保并网逆变系统的稳定运行和设备安全。现有IGBT开路故障诊断方法存在特征提取难、诊断正确率差等问题,为此提出了一种改进随机森林算法的并网逆变器IGBT开路故障诊断方法。首先利用极大重叠离散小波MODWT(maximum overlapping discrete wavelet)分解提取出三相电流信号各频带的小波能量,作为IGBT开路故障诊断用特征值;然后利用改进的随机森林算法识别不同类型的故障;最后对各种并网逆变器IGBT开路故障进行诊断实验。结果表明,相对于传统的反向传播BP(back propagation)神经网络、支持向量机SVM(support vector machine)等诊断方法,所提方法诊断正确率高,可适用于并网逆变器IGBT开路故障诊断。

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老化时间对电力电子变压器绝缘劣化的影响

陈建福, 程旭, 陈勇, 赵晓燕, 陈武, 沈湛

电源学报. 2026, 24(5): 339-348. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.5.339

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电力电子变压器PET(power electronic transformer)绝缘系统在高频、高压、低上升时间脉冲电应力及高温等恶劣环境中不断劣化,绝缘放电和击穿风险与日俱增。为了研究真实工况下PET绝缘高温热老化对绝缘劣化的影响,将变压器典型绝缘聚酰亚胺PI(polyimide)在250 ℃下分别老化3、6、9、12天,然后采用20 kHz、4 kV、300 ns的脉冲电压模拟PET运行工况,测试绝缘局部放电和击穿电压,并使用时间分辨放电谱图TRPD (time-resolved partial discharge)及放电次数、平均放电幅值、最大放电幅值来表征绝缘的劣化程度。结果表明,老化后PI薄膜的TRPD谱图放电形状从单峰变为多峰,呈现出分簇的现象;同时,随着老化时间的增加,局部放电次数、平均放电幅值、最大放电幅值分别提高了47.3%、61.1%和41.9%,绝缘劣化程度显著加深。PI薄膜的击穿电压分布符合Weibull分布,随老化时间的增加而减小,从初始的4 667 V降到4 457 V,下降了4.5%。因此,得到了老化时间对PET绝缘劣化的影响规律,对PET绝缘可靠性分析和优化设计具有重要指导意义。

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2026年, 第24卷, 第5期　刊出日期：2026-05-30

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