电源学报

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计及动态热扩散边界形变和偏移特性的Cauer模型优化方法

李澳阳, 信金蕾, 杜明星

电源学报. 2026, 24(6): 1-10. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.6.1

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传统Cauer模型的绝缘栅双极晶体管IGBT(insulated gate bipolar transistor)模块各层有效传热面形状为方形或者圆形,这使得IGBT模块结温计算结果误差较大。基于此,通过对IGBT模块各层有效传热面形状规律进行深入研究,提出了考虑热扩散边界形变特性的Cauer模型,使其更加符合实际情况。研究发现IGBT模块热扩散边界存在偏移现象,进而提出了通过捕捉选定的动态热扩散边界的直径,对动态热扩散边界形变偏移特性的Cauer模型参数进行修正,从而实现IGBT模块结温精确估计的方法。通过仿真和实验验证了提出的计及动态热扩散边界形变和偏移特性的Cauer模型优化方法的正确性和可行性。

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基于寿命控制技术的逆阻型IGCT性能提升研究

马俊杰, 王蓉东, 胡天生, 王来冉, 胡剑生, 杨武华

电源学报. 2026, 24(6): 11-18. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.6.11

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针对逆阻型集成门极换流晶闸管RB-IGCT(reverse blocking-integrated gate commutated thyristor)器件设计时各项特性无法较好折中的问题,在研究电子辐照对器件性能影响的基础上,提出了一种双侧质子辐照方法,并通过器件仿真进行了验证。结果表明,电子辐照会显著缩短器件的整体寿命,降低器件导通状态下内部的载流子浓度,对器件关断特性的改善效果较好,但会使器件其他特性恶化;而双侧质子辐照可局部调节器件导通状态下的载流子浓度分布,从而保证器件的导通特性与抗浪涌电流能力,且该辐照方法将器件在高温(400 K)下的漏电流减小近50%,是一种处理器件各项性能之间折中关系的有效方法。

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高频隔离型反Γ源AC-AC变换器

房绪鹏, 赖学文, 赵航, 王腾翡

电源学报. 2026, 24(6): 19-27. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.6.19

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通过对传统非隔离型Γ-Z源变换器进行改进,提出了新型高频隔离型反Γ源AC-AC变换器。该变换器可以运用在交流变压和动态电压恢复器等中。变换器以高频耦合电感充当高频变压器,其体积有所减小。反Γ源的加入使变换器的电压增益灵活可调,使其降压或升压范围扩大,输出与输入电压可同相或反相。采用安全换向脉冲宽度调制PWM(pulse width modulation)策略可抑制开关管电压尖峰,减少开关管损耗。通过对变换器工作状态的分析,推导出各个器件输出电压与输入电压的关系式,将所提变换器的性能参数与其他交流变换器相比,得出所提变换器的优势。利用MATLAB/Simulink建立了仿真模型,并对变换器绘制了印制电路板PCB(printed circuit board)进行实验,通过仿真和实验结果对所提变换器进行了讨论和验证。

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开关钳位型高增益耦合电感DC-DC变换器

房绪鹏, 郭玉洁, 孟祥瑞, 魏震

电源学报. 2026, 24(6): 28-38. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.6.28

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提出一种开关钳位型耦合电感高增益DC-DC变换器,通过耦合电感匝数比和占空比来协同调整电压增益,能够在低占空比时达到较高的电压增益。利用开关钳位结构消除开关管的电压尖峰并通过开关电容回收漏感中储存的能量,延长变换器的寿命。该结构的开关管电压应力低、所需占空比小,能够有效地减少开关损耗,提高变换器的效率。通过与其他变换器对比,并搭建200 W的小功率样机进行实验分析,验证了该拓扑结构的可行性和理论的正确性。

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多输入逆变器拓扑结构与能量管理研究综述

曾汉超, 郑向荣, 邱琰辉, 张达敏, 张强

电源学报. 2026, 24(6): 39-48. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.6.39

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多输入逆变器可将多种新能源联合发出的直流电转换为电网所需的交流电,有效地克服了单一新能源供电带来的电力供应可靠性低、电能质量差、功率波动大等问题。结合国内外研究现状,按直流变换器类型和功率变换级数,将多输入逆变器的拓扑结构分成两级单输入直流变换器型逆变器、两级多输入直流变换器型逆变器和单级多输入逆变器3类。详细论述了各种多输入逆变器的优缺点及在不同应用场合下的能量管理;对比分析了不同拓扑结构多输入逆变器的电路复杂性、控制难易程度、成本和变换效率等,为该领域的进一步研究与发展提供了参考。

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双桥臂复用型MMC拓扑及其调制策略

谈竹奎, 李继凯, 冯起辉, 李杨, 张子亮, 刘宗胜

电源学报. 2026, 24(6): 49-59. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.6.49

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为满足模块化多电平换流器MMC (modular multilevel converter)轻型化设计的需求,在单桥臂复用型MMC即SAM-MMC (single-arm multiplexing MMC)的基础上,总结了桥臂复用型MMC的统一结构,提出了双桥臂复用型MMC即DAM-MMC (dual-arm multiplexing MMC),并设计了桥臂切换开关结构、调制策略及复用模式低压切换策略。DAM-MMC三相共需要4N个子模块,其子模块利用率为75%。通过分析桥臂能量波动,DAM-MMC复用桥臂电容值与SAM-MMC相比降低了约31.9%,上、下桥臂电容容值降低了约11.5%,进一步减小了换流器的体积、质量及降低了成本。基于样机实验,验证了DAM-MMC拓扑结构、参数设计及所提策略的可行性。

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应用于电压暂降治理设备的多端口超高增益DC-DC变换器的研究

陈锦荣, 黄国平, 刘俊峰, 刘绍敏

电源学报. 2026, 24(6): 60-73. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.6.60

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针对电压暂降治理设备的高增益直流侧变换需求,提出了一种具有超高电压增益的非隔离型多端口DC-DC变换器。所提变换器将2个单向输入源、1个双向储能单元及输出负载进行整合,根据储能单元的工作情况该变换器具有3种不同的工作模式,且均能实现超高电压增益。特别地,当其中任意1个输入源的输入为0时,变换器依然能可靠工作。此外,变换器的多端口输入电流连续,同时输入和输出均共地,有助于减少系统的电磁干扰。详细分析了所提变换器的工作原理、稳态特性及性能,并搭建了1台250 W的实验样机验证所提变换器的可行性和有效性。

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一种可降低共模电压的简化调制方法

魏金成, 朱崇婧, 邱晓初, 胡秋宇

电源学报. 2026, 24(6): 74-83. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.6.74

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针对三电平电压空间矢量脉宽调制方法会导致逆变器产生共模电压CMV(common-mode voltage)的问题,提出一种可降低CMV的简化调制方法。首先将三电平电压空间矢量图通过坐标平移简化为两电平空间矢量图;其次根据开关状态产生CMV的原理,选用合适的矢量调整空间矢量的开关序列;最后通过推导得出调制波的统一表达式。对比实验结果可知,所提方法能够有效减轻计算负担,并将CMV限制到直流侧电压的1/6。

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实现全范围软开关的DAB变换器调制轨迹优化研究

张贵辰, 兰云政, 周京华, 陈明城

电源学报. 2026, 24(6): 84-94. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.6.84

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随着可再生能源的发展,直流微电网越来越受到关注。双有源桥DAB(dual active bridge)变换器具有零电压导通等优点,能够实现控制的高效率,因此在直流微电网中起着重要作用。针对电压传输比不匹配时,单移相控制使得部分开关管失去零电压导通的能力,提出了一种多工作模式切换方法,以实现全负载范围的零电压开通。首先,分析并推导了扩展移相内部、外部模式下传输功率和电感电流的有效值表达式;其次,通过拉格朗日极值法获得移相比和传输功率的优化曲线,以保证DAB变换器实现全范围软开关的同时,满足全负载范围下的切换;最后,搭建了硬件在环平台,通过该平台验证了优化调制策略的可行性和优越性。

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基于扩展状态观测器的逆变器动态补偿控制策略

胡长斌, 黄海扬, 罗珊娜, 陆珩

电源学报. 2026, 24(6): 95-105. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.6.95

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针对模型预测控制在预测模型不精准的情况下性能显著下降的问题,在电压模型预测控制的基础上提出了一种基于扩展状态观测器ESO(extended state observer)的动态补偿策略。该策略不仅能够改善逆变器系统的响应速度与精度,还可以抑制参数摄动和扰动的影响。首先,建立LC滤波器的逆变器状态空间方程,并分析参数摄动及电流扰动对逆变器系统输出电压的影响;接着,基于逆变器系统标称模型设计电压模型预测控制器;然后,通过本地输入与输出信息建立ESO,对系统的内扰及外扰进行精确估计,并设计反向补偿控制器,有效抑制逆变器的输出电压暂降、暂升与畸变;最后,在实际逆变器平台PEK-530A中对该策略进行验证,设计了不同工况下各类负载扰动及参数摄动实验,验证了策略的有效性与正确性。

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LLC谐振变换器混合调制自适应控制策略

刘宝泉, 周歧浩, 韩猛

电源学报. 2026, 24(6): 106-116. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.6.106

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LLC谐振变换器作为主流的高效率DC-DC变换器存在调压范围较窄的问题,通过脉冲频率调制PFM(pulse frequency modulation)与移相PSM(phase shift modulation)混合调制可有效拓宽其调压范围,但单一的比例积分PI(proportional integral)控制器无法在2种工作模式下兼顾系统的稳定性和快速性。针对上述问题提出一种LLC混合调制自适应控制策略,首先,通过扩展描述函数法建立LLC变换器在PFM和PSM模式下的小信号模型;然后,以模型增益变化率一致为目标,建立混合调制下的模型修正算法,得到LLC谐振变换器的统一模型;接着,基于所得统一模型,考虑输入电压和负载电流设计自适应PI控制器,实现变换器全负载范围和全输入范围内良好的稳态性能和动态响应特性;最后,搭建仿真模型和实验平台验证了所提自适应控制的有效性。

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三电平双有源桥DC-DC变换器最小回流功率优化控制策略研究

王君瑞, 谭露, 王瑞, 李琳慧, 秦豪

电源学报. 2026, 24(6): 117-125. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.6.117

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针对中点钳位三电平双有源桥DAB(dual active bridge)DC-DC变换器存在回流功率及开关管损耗问题,提出一种零电压开通ZVS(zero-voltage switching)边界和范围内减小回流功率的优化控制策略。该控制策略可在实现全部开关管ZVS的前提下,减小回流功率。首先在双重移相DPS(dual phase-shift)控制下,分析三电平DAB变换器的工作原理,得到ZVS范围;然后建立传输功率和回流功率的数学模型,并分别在ZVS边界和范围内对回流功率进行优化;最后通过仿真和实验平台验证了控制策略的有效性。

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不同零电平开关状态对三电平ANPC变换器损耗分布的影响

刘明月, 王琛琛, 陆格野, 李赵烊

电源学报. 2026, 24(6): 126-134. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.6.126

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只存在单一零电平开关状态的中点钳位型三电平变换器存在内外管损耗分布不均衡的问题,严重限制了变换器容量及功率密度的提升。有源中点钳位型三电平变换器存在多种冗余零电平开关状态,具有灵活调节损耗分布的能力。总结了有源中点钳位型三电平变换器中所有可以保证变换器正常运行的零电平开关状态,并对不同零电平开关状态下的换流过程进行了详细分析,归纳了不同换流方式下的损耗分布规律。最后,通过仿真及实验验证了各换流方式下损耗分布规律的正确性。

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三相双向LLC谐振变换器效率特性优化设计研究

白洪超, 赵迎辉, 禹金标, 吴晗子, 郝嘉涵, 黄先进

电源学报. 2026, 24(6): 135-143. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.6.135

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双向DC-DC变换器在分布式发电系统、变流装置开发测试和电动汽车等领域得到广泛应用。双向LLC谐振变换器以其增益宽、效率高和输入输出隔离等优点而被广泛应用于直流双向DC-DC变换器中。以三相双向LLC谐振变换器拓扑为基础,建立了损耗模型,并重点分析了变换器的效率特性。同时,考虑变换器的效率与增益指标,提出了效率特性优化的谐振参数设计方法。搭建了100 kW的三相双向LLC谐振变换器样机,并通过实验证实了所提方法的有效性和可行性。

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宽频三相PFC电源模块网侧电流谐波抑制及数字控制策略优化

王军华, 褚恒, 舒佳, 张岩, 刘进军

电源学报. 2026, 24(6): 144-156. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.6.144

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针对航空/车载电源对全国产化高功率密度模块电源的需求,提出宽频三相功率因数校正PFC(power factor correction)电源模块网侧电流谐波抑制及数字控制策略优化方法,旨在解决宽频输入下谐波抑制与控制器资源利用效率提高的难题。通过建立三相PFC系统的旋转坐标系d轴等效模型,为间接电流控制提供理论依据,并引入比例积分谐振PIR(proportional integral resonant)控制器至直流电流环,有效优化谐波抑制性能。在嵌入式架构层面,采用中断嵌套与中央处理器/可编程控制加速器CPU/CLA(central processing unit/control law accelerator)并行计算机制,显著提高CLA任务执行频率。实验结果验证了该数字控制方法在谐波抑制与资源利用率优化方面的有效性。

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基于改进哈里斯鹰和电导增量法的MPPT控制研究

罗皓鹏, 汪隆臻, 刘婷, 谭亲跃

电源学报. 2026, 24(6): 157-165. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.6.157

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针对光伏阵列局部遮阴时P-U输出特性曲线呈多峰值的特点,以及传统最大功率点追踪MPPT (maximum power point tracking)法易陷入局部最优且难以平衡追踪精度和速度的难题,提出一种改进哈里斯鹰优化IHHO (improved Harris hawk optimization)算法与变步长电导增量INC (incremental conductance)法复合的MPPT算法。该算法通过波峰区间划分分析极值存在的电压区间,以缩小算法搜索范围,区间内采用IHHO算法进行全局搜索。首先使用IHHO算法依次优化初始位置于各区间0.8倍开路电压附近;然后使用莱维飞行优化勘探阶段缩放因子,算法收敛后切换为变步长INC法进行局部开发;最后设置4种光照情况进行验证。仿真结果表明,所提复合MPPT算法在复杂遮阴与低光照情况下以及光照突变情况下,均能有效避免掉入局部陷阱,较改进前搜索速度平均提高50%。

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光储充一体化系统的功率解耦电路评估及软开关控制方法

魏新迟, 李睿, 张宇, 韦超凡

电源学报. 2026, 24(6): 166-176. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.6.166

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为充分消纳分布式光伏PV(photovoltaic)同时减小电动汽车充电对配电网的影响,光储充一体化系统迅速发展。光储充系统直流母线的二次谐波电流会造成光伏输出功率振荡、开关管电流应力增大等问题。为在抑制二次谐波电流的同时保证系统的效率和功率密度,首先从多个维度对不同功率解耦电路的性能进行评估。然后基于选定的电路拓扑,提出了一种软开关调制方法及相应的闭环控制策略,能够有效提高谐波电流抑制能力,实现全范围零电压开通ZVS(zero-voltage switching)。最后,通过仿真和实验验证了功率解耦电路及所提控制策略的有效性。

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结合特征分析和V-PSA-LSTM的锂离子电池SOH预估

高治军, 戴瑞, 宁一, 郭喜峰

电源学报. 2026, 24(6): 177-188. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.6.177

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针对锂离子电池循环使用中的容量回升现象及其精准预估问题,提出了一种整合特征分析与创新变分金字塔切分注意力长短期记忆V-PSA-LSTM(variational pyramid split attention long short-term memory)网络模型的方法。该方法对锂离子电池进行特征分析,通过Pearson相关系数筛选出与电池健康状态SOH(state of health)密切相关的健康特征,以揭示电池容量动态恢复等关键特性。提出的创新V-PSA-LSTM网络模型方案,将周期变异激活机制融入金字塔切分注意力PSA(pyramid split attention)算法中优化长短期记忆LSTM(long short-term memory)网络,旨在强化LSTM模型对锂离子电池SOH的演化规律,特别是循环过程中容量起伏变化的精准捕获能力。经验证,V-PSA-LSTM模型在预估锂离子电池SOH时,显著减小了预估误差,均方根误差RMSE(root mean square error)和平均绝对误差MAE(mean absolute error)分别为0.002 2和0.001 8,展示了在解决电池容量回升问题和其精准预估问题上的优越性能。

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基于改进HTS-GRU的锂离子电池寿命预测

林冬丽, 张菁

电源学报. 2026, 24(6): 189-197. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.6.189

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为了提高锂离子电池剩余使用寿命RUL(remaining useful life)预测的精度,提出一种结合完全自适应噪声集合经验模态分解CEEMDAN(complete ensemble empirical mode decomposition with adaptive noise)、随机森林RF(random forest)、改进榛子树搜索IHTS(improved hazelnut tree search)算法和改进门控循环单元GRU(gated recurrent unit)预测锂离子电池RUL的模型。首先利用CEEMDAN对原始容量数据进行模态分解降噪;其次利用RF计算各个模态分量相对于原始容量数据的权重;再次利用混沌初始化优化改进榛子树搜索算法得到IHTS算法,然后使用IHTS优化改进GRU得到IHTS-GRU模型;最后将各个模态分量IHTS-GRU预测的结果和各个模态分量权重加权平均,进而得到锂离子电池RUL预测结果。通过对美国国家航空航天局NASA的数据进行验证,CEEMDAN-RF-IHTS-GRU模型相对于CEEMDAN-GRU模型预测精度平均提高了3.2%,相对于CEEMDAN- RF-GRU模型预测精度平均提高了2.1%,相对于锂电池RUL常用模型预测精度明显提高,证明该方法提高了锂离子电池RUL预测的精度。

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基于随机充电片段的锂离子电池健康状态估计方法

郭鹏旭, 赵理, 张丰硕

电源学报. 2026, 24(6): 198-209. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.6.198

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锂离子电池健康状态SOH(state of health)估计方法对电动汽车电池管理系统至关重要。当前,大多数SOH估计方法往往需要较长时间的充放电数据,实时性较差。针对该问题,提出一种基于随机充电片段进行特征提取分析的SOH估计方法。该方法首先将完整的恒流CC(constant current)充电过程按电压区间分割成若干固定长度的数据段,然后针对不同电压区间分别提取健康指标HIs(health indicators),最后基于HIs特征训练经粒子群优化PSO(particle swarm optimization)算法优化后的反向传播神经网络BPNN(back propagation neural network)。该方法可基于任意CC充电片段进行特征提取,进而完成SOH估计。经NASA数据集和Oxford数据集验证,表明该方法具有较高的灵活性和精度。

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液冷-风冷耦合的锂离子电池热管理研究及优化

王见信, 王斌, 马淑倩

电源学报. 2026, 24(6): 210-219. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.6.210

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高效的电池热管理系统对于电池的性能和安全性至关重要。提出一种液冷-风冷耦合的锂离子电池热管理系统,分析了冷却工质流速和电池径向热导率对系统冷却性能的影响,并研究了液冷-风冷复合系统对电池散热特性的综合效果。研究结果表明,增大冷却工质流速,在提高冷却性能的同时会导致压降增大,使得系统功耗增加和经济性降低;电池热导率的各向异性特征越明显,其温度分布均匀性越差。通过提高电池径向热导率,有效降低了电池的最高温度并提高了其温度均匀性。与单一液冷系统相比,液冷-风冷复合系统显著优化了电池模组的温度分布和散热性能,电池最高温度降低了3.20 K,最大温差降低了3.36 K。此外,采用间歇式风冷运行策略能有效降低系统能耗,同时保持电池在最佳温度范围内运行。

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不平衡电网下并网逆变系统平衡控制策略研究

屈艾文, 韦道洲, 薛建华

电源学报. 2026, 24(6): 220-231. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.6.220

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在不平衡电网下,并网逆变系统的并网电流与负载电压会出现不平衡的现象。为了实现不平衡电网下带线性对称负载的并网逆变系统的并网电流平衡或负载电压平衡,提出了一种基于负序补偿算法的平衡控制策略。在本地负载与公共耦合点PCC(point of common coupling)之间加入补偿阻抗装置的基础上,通过将不同平衡控制目标的正序环路输出与负序补偿环路输出相叠加生成逆变器输出电压参考值,控制逆变器侧电流的正序分量与负序分量,实现对不同目标的平衡控制。逆变器侧正、负序电流环参考值通过网侧电流环或本地负载识别算法得到。最后,通过仿真与实验验证了所提策略的可行性与有效性。

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计及多环耦合的分布式新能源并网变流器有源阻尼控制

高泽明, 程伦, 孙利强, 陈琳浩

电源学报. 2026, 24(6): 232-241. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.6.232

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在弱电网中,并网变流器的锁相环会与电流环产生动态交互进而引发小信号(或谐波)失稳问题。为了解决这一问题,利用小信号建模方法建立了并网变流器等效阻抗模型,并在此基础上将变流器阻抗模型与系统稳定性判断方法相结合,利用极点变化轨迹及伯德图分析了弱电网工况下并网变流器的失稳机理。针对多输入多输出系统,在考虑多环耦合的同时,提出了一种基于最小相位数字滤波器的有源阻尼控制策略,用于控制系统稳定性,提高系统稳定裕度。给出了控制策略具体的实现方案、参数设计方法及控制策略对多环耦合部分的影响。另外,为了研究不同工况下所提控制策略的有效性,分析了不同电网强度、锁相环带宽和电流环带宽下采用所提控制策略的系统稳定裕度,并将其与传统控制进行了对比。最后,通过硬件在环实验验证了所提理论的正确性。

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水-风可再生能源经LCC-HVDC送出系统的次/超同步振荡分析及抑制策略研究

凌子玥, 米文超, 马庭豪, 夏建华, 罗腾, 杜雄

电源学报. 2026, 24(6): 242-254. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.6.242

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随着“双碳”目标的推进,许多现有水电站规划将周边一定范围内的风电就近接入,建设水-风可再生清洁能源基地,并利用现有的水电通道将电能送出。届时随着风电装机容量逐渐增加,系统中可能存在次/超同步振荡问题。为保障电力系统的安全稳定运行,构建了水-风可再生能源经LCC-HVDC送出系统的典型运行场景。基于阻抗法探究了导致系统出现次/超同步振荡的关键因素,提出了一种基于虚拟导纳的次/超同步振荡抑制策略。该方法通过减小LCC系统在振荡频率处的端口等效阻抗,降低了其与水-风可再生能源发电系统的交互影响,从而实现了振荡抑制,并基于MATLAB/Simulink仿真验证了该控制策略的有效性。

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基于Canberra距离的柔性直流电网故障保护方法

杨湛晔, 韦延方, 赵靖雯, 王鹏, 曾志辉

电源学报. 2026, 24(6): 255-264. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.6.255

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柔性直流配电网具有故障电流上升速度快且幅值高等特点,因此,直流线路故障的快速可靠识别是直流配电网亟需突破的关键技术。针对现有柔性直流电网单端保护选择性差、多端保护速动性差的问题,提出一种基于Canberra距离的柔性直流电网故障保护方法。首先,根据柔性直流电网发生区内、外故障时双端电流微分正负极性的差异性,引入Canberra距离计算线路两端采样的故障电流微分的极性相似度,以此来进行故障区域的诊断;其次,根据故障发生时故障线与非故障线的故障特征,利用两极线路电流微分的数值差异性构造比值来进行故障选极;最后,设置不同的故障情况,验证该方法对于不同工况的适用性。仿真结果表明：该保护方案在不同故障位置、不同限流电抗及不同过渡电阻下均能实现正确故障定位和选极。

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一种高精度并网逆变器频率耦合导纳测量方法

卓浩泽, 林杰, 姚文轩, 张梓霖, 伍文华, 莫枝阅

电源学报. 2026, 24(6): 265-276. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.6.265

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实现并网逆变器的导纳测量对于新能源并网稳定性分析起着关键作用,基于此提出一种高精度并网逆变器频率耦合导纳的测量方法。首先,将基于扰动注入的导纳测量过程看作确定性分量的测量过程;然后,通过将扰动注入后的信号看作宽频带信号,提出了基于多项式拟合的宽频带信号确定性分量测量方法;最后,搭建了基于确定性分量的逆变器频率耦合导纳测量框架。仿真及实验结果表明,相比于现有方法,所提方法能实现宽频带信号的精确测量,在多种电网频率场景下可以准确测得频率耦合导纳特性,对于确定性分量的测量有着较好的适用性。

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一种面向5G基站具备直流母线电压感知能力的限最大功率点跟踪算法

邾玢鑫, 李炀, 佘小莉, 覃团发, 胡永乐

电源学报. 2026, 24(6): 277-286. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.6.277

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分布式光伏直流汇入5G基站直流侧负荷不仅可提高光伏PV(photovoltaic)自身利用效率,也可降低其对末端配电网的不利影响。面向5G基站,针对传统扰动观察P&O(perturb and observe)法抗干扰能力较差及因PV出力波动或基站负荷变化而易引起直流母线电压越限的问题,提出了一种具备直流母线电压感知能力的限最大功率点跟踪LMPPT(limit maximum power point tracking)算法。一方面通过改进传统P&O法的扰动观察过程提高了算法的抗干扰能力;另一方面通过引入电压分层限功率控制策略确保了直流母线电压不越限,以维护基站设备的安全稳定运行。此外,采用全国产化器件搭建了额定功率为600 W的高效率、高功率密度PV直流汇流模块,功率密度达到了135.2 W/in³,最高效率为98.9%,实验测试结果较好地验证了理论分析和设计思路。

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电力电子变换器拓扑智能构造方法及实现

肖轶婷, 丘东元, 张波, 曾洋斌, 李虹

电源学报. 2026, 24(6): 287-300. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.6.287

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随着“双碳”目标的持续推进以及再电气化发展需求的不断增加,新型电力电子变换器的构造仍是电力电子领域的研究热点之一。然而,传统拓扑构造方法主要依赖设计者经验,设计过程低效且设计方法缺乏一般性,因此,拓扑构造的智能化有助于提升拓扑设计效率和泛化能力。以DC-DC变换器为例,首先将电力电子变换器智能构造流程划分为拓扑描述、拓扑生成和拓扑性能分析3个主要环节,然后分别阐述了适合智能构造的拓扑描述方法、拓扑构造规则、拓扑约束条件和拓扑性能指标等,最后介绍了基于可编程搜索算法及强化学习实现拓扑智能构造。研究表明,电力电子变换器拓扑智能构造才刚起步,在多类型拓扑构造、多目标优化、性能智能分析等方面还有大量工作亟待开展。

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基于迁移学习模型的IGBT老化参数预测方法

罗韦华, 刘宇凡, 张德稳

电源学报. 2026, 24(6): 301-310. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.6.301

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针对绝缘栅双极型晶体管IGBT (insulated gate bipolar transistor)的健康状态及剩余使用寿命RUL(remaining useful life)评估问题,采用基于迁移学习的自适应循环神经网络AdaRNN(adaptive recurrent neural network)模型预测IGBT的老化参数。首先分析IGBT的失效机理,选择集电极-发射极导通电压作为评价IGBT健康状态的老化参数;然后搭建IGBT老化实验台,在线采集该老化参数;最后基于采集的老化参数,利用AdaRNN模型实现IGBT老化参数预测。结果表明,使用同一IGBT老化参数作为训练集与测试集时,传统时序模型和AdaRNN模型预测结果的精度与速度相似;使用2组不同IGBT的老化参数作为训练集与测试集时,AdaRNN模型可解决由于器件差异导致的老化参数差异问题,预测的准确度明显高于传统时序模型,模型的泛化能力和鲁棒性强。

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基于MTF-CNN的三相光伏并网逆变器IGBT故障诊断

董唯光, 王宁, 张周卫, 郎雄飞

电源学报. 2026, 24(6): 311-318. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.6.311

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绝缘栅双极晶体管IGBT(insulated gate bipolar transistor)是光伏PV(photovolatic)逆变器的核心部件,其稳定性和可靠性对逆变器的正常运行至关重要。因此通过对光伏并网逆变器的故障诊断来确保发电系统的安全和稳定运行尤为重要。针对三相光伏并网两电平逆变器IGBT常见的单管开路故障,提出一种基于马尔可夫转移场-卷积神经网络MTF-CNN(Markov transition field-convolutional neural network)的三相光伏并网逆变器IGBT开路故障诊断方法。在MATLAB/Simulink上搭建三相光伏并网逆变器仿真模型,模拟几种IGBT开路故障,采集逆变器输出的故障电流信号作为一维时域信号,利用MTF将其转化为二维图像作为2D-CNN的数据集并进行训练,完成故障检测与诊断。实验结果表明,该方法具有较强的抗干扰能力,相较于其他传统方法,诊断速度较快,准确性更高。

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基于非线性磁链观测器的永磁同步电机无位置传感器自抗扰控制策略

张坤, 张航, 陈哲, 马辉, 雷昱坤, 骆光照

电源学报. 2026, 24(6): 319-327. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.6.319

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为克服传统磁链观测器中纯积分环节会引起直流偏置且存在积分漂移的问题,在静止坐标系下,通过表贴式永磁同步电机SPMSM(surface-mounted permanent magnet synchronous motor)的数学模型构建非线性磁链观测器,并通过锁相环PLL (phase-locked loop)技术提取转子的位置和速度信息。针对航空泵类负载的运行工况,频繁的负载转矩变化和逆变器死区时间等非线性因素引发的扰动会对无位置传感器控制中转速和电流调节的性能产生影响,使磁场定向误差增大,加大转子位置估计误差。结合线性自抗扰控制技术,提出一种基于非线性磁链观测器的无位置传感器自抗扰控制策略,提升了无位置传感器闭环系统的抗扰动能力。最后,通过仿真和实验对比验证了所提出无位置传感器控制策略的有效性。

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适用于高速永磁同步电机的变母线电流逆变器及其控制策略

黄进, 秦浩浜, 高星冉, 胡文山, 梅远腾

电源学报. 2026, 24(6): 328-339. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.6.328

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高速永磁同步电机具有定子电感小、基频高的特性,使用传统电压型逆变器驱动会导致定子电流纹波大、转矩脉动高,可采用变母线电压型逆变器来降低电流纹波,但传统变母线电压控制策略参数多,运算较为复杂。针对此问题,提出一种较为简单的变母线电流控制策略,通过直接调节前级输出的直流母线电流,实现电机转速的控制,并降低定子绕组电流纹波;通过磁场矢量幅度控制及相角分配实现零d轴电流控制。首先,介绍了所使用的变母线电流型逆变器拓扑结构及其工作模式,并分析了该拓扑降低定子绕组电流纹波的机理。然后,基于该拓扑,提出了一种较为简单的变母线电流控制策略,并与传统变母线电压控制策略进行了运算复杂度对比,所提控制策略将磁场矢量幅度与角度分离控制,并建立了系统的控制模型。其中,幅度控制用以调节电机输出转矩,角度控制用以实现电机转子牵引与转矩角控制。最后,通过仿真和实验验证了所提拓扑及控制策略的有效性。特别地,实验中实现了对1款高速电机80 000 r/min的稳定控制,实现了零d轴电流控制,并有效降低了定子绕组电流纹波。

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基于模型与未建模补偿的无轴承永磁薄片电机改进悬浮控制

王琪, 周扬忠

电源学报. 2026, 24(6): 340-352. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.6.340

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无轴承永磁薄片电机驱动的液体泵在复杂的流体负载环境下对电机悬浮性能提出了更高的要求。针对该型电机模型难以准确获得、复杂流体负载影响电机悬浮性能问题,提出了一种基于电磁力建模与扰动补偿的转子径向悬浮性能改进控制策略。首先,基于麦克斯韦张量法,建立了包含主动悬浮力分量和偏心磁拉力分量的转子径向悬浮力解析模型;接着,通过线性扩张状态观测器观测未建模部分;然后,从补偿偏心磁拉力和补偿未建模部分的角度,重构悬浮绕组电流,构建相应的悬浮控制子系统;最后,通过实验验证了所提控制策略的有效性。

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基于电热耦合的矿用变频器温度场分析

程照虎, 王越, 荣相, 史晗

电源学报. 2026, 24(6): 353-360. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.6.353

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矿用变频器一般工作在密闭空间中,电热耦合效应显著,易导致热退化和热失效。另外,矿用变频器和电机通常采用长电缆连接,故需要考虑电缆带来的高频负面效应。以630 kW/1 140 V四象限矿用变频器为对象,建立其一体化电热耦合模型并对其相关特性进行研究分析。首先,建立了矿用变频器的高频电路模型;其次,研究了各功率器件损耗受温度影响的机理,分析了部分损耗随温度的非线性关系,推导了各损耗随温度变化的解析模型;最后,分析了高频电路模型、损耗模型及温度场模型之间的耦合关系,建立了矿用变频器的一体化电热耦合模型。耦合仿真结果表明了电热耦合建模的必要性,且温度的实验和仿真结果最大误差仅为0.9 ℃,验证了所建模型的准确性。

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储能电站直流侧短路故障计算与诊断

陈培育, 王洋, 程茹芸, 郑骁麟, 李超, 曾锴迪

电源学报. 2026, 24(6): 361-368. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.6.361

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目前,大量高比例可再生能源接入电网推动了电化学储能电站的快速发展。然而,电化学储能电站安全事故频发,不完善的储能电站保护装置限制了储能电站的运行和使用,因此发展储能电站的故障识别和保护技术十分重要。首先基于实际的储能电站拓扑结构,利用电流叠加法推导出储能电站直流侧簇内短路故障和簇间短路故障的计算公式,并通过仿真模型验证了计算方法的准确性;其次,通过分析故障后不同位置和不同被短路电池数的故障电流,明确故障前、后不同位置的电流变化情况,提出了基于差值电流的储能电站故障诊断方法;最后,通过计算与仿真验证了所提方法能够有效识别储能电站直流侧簇内短路故障和簇间短路故障。

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2026年, 第24卷, 第6期　刊出日期：2026-06-30

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