本期目录

2026年, 第24卷, 第7期　刊出日期：2026-07-30
  

  • 全选
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    功率半导体器件与驱动
  • 一种具有PN-Bottom的UMOSFET新结构设计
    裴春荟, 冯全源
    电源学报. 2026, 24(7): 1-7. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.7.1
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    由于击穿电压BV(breakdown voltage)和特征导通电阻Ron,sp之间存在折中关系,为了在减小导通电阻的同时尽可能抑制击穿电压的下降,提出了一种改进的具有PN-Bottom的U型金属氧化物半导体场效应晶体管UMOSFET (U-trench metal-oxide-semiconductor field-effect transistor)结构。首先在传统100 V U型金属氧化物半导体UMOS (U-trench metal-oxide-semiconductor)器件的基础上,采用深沟槽刻蚀技术,在沟槽底部引入了一个PN型包裹区PN-Bottom,N型区将P型区包裹在内;然后介绍了器件的新结构参数和制备工艺流程;接着借助TCAD仿真工具,对N型包裹区和P型包裹区的掺杂浓度、宽度和深度进行详细讨论,研究了其对器件击穿电压和特征导通电阻的影响;最后在控制其他参数不变的条件下,实现了击穿电压为110 V、特征导通电阻为1.115 mΩ·cm2的优化设计。
  • 基于集射电压频谱的IGBT老化状态解耦方法
    李亚辉, 杜明星
    电源学报. 2026, 24(7): 8-19. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.7.8
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    IGBT的健康监测对于电力系统的正常运行至关重要,当前针对IGBT器件老化的研究主要面向单一老化,多种老化叠加会导致部分监测方法适用性降低、误动作频繁,对于多老化状态判定和区分的研究还有很多不足。由于集射电压UCE频谱中含有丰富的信息,不同老化会对其产生不同影响,因此提出一种基于UCE频谱的键合线老化和栅极老化的判定和区分方法。首先,分析键合线和栅极老化对开关电压波形的影响。然后,对开关电压波形进行快速傅里叶变换FFT(fast Fourier transform)并进行频谱分析,探究不同老化对频谱产生的影响,由此进行老化判定和区分。最后,搭建电路进行实验验证,并分析不同工况对该方法的影响。结果表明键合线老化和栅极老化均会使高频段幅值增大,所提方法可以有效区分不同老化形式。
  • 功率模块集成TEC温度控制研究
    杨嘉俊, 刘同健, 宁圃奇, 闫欣, 回晓双, 康玉慧
    电源学报. 2026, 24(7): 20-28. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.7.20
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    电动汽车的功率模块是车辆动力系统中的核心部件,高频化、小型化、高功耗和高集成化特性成为其发展的主要趋势,因此功率模块的热管理面临着越来越严峻的挑战。热电制冷器TEC(thermoelectric cooler)因具有体积小、结构简单、可靠性高、制冷迅速等优点引起了广泛关注。基于此提出了一种基于TEC的温度反馈控制策略,采用相变材料PCM(phase change material)作为TEC冷热端的界面层,同时通过仿真和实验研究了从芯片到散热器的横向和纵向传热路径布局设计的原因。与无TEC方案相比,集成TEC的方案将SiC芯片的最高温度从77.6 ℃降至60.0 ℃,实现了有效的热管理和温度的反馈控制。本研究为高功率密度SiC模块提供了一种有效的热管理方法,具有一定的潜力。
  • 一种抑制GaN HEMT栅极尖峰电压的RCD电路设计
    陈飞宇, 秦世清, 钱乐洋, 李倩茹, 王博翔, 杨国锋
    电源学报. 2026, 24(7): 29-38. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.7.29
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    氮化镓高电子迁移率晶体管GaN HEMT (GaN high electron mobility transistor)在开关速度、开关损耗、功率转换等方面都优于硅器件,被广泛应用于开关电源设计。由于GaN HEMT在开关过程中存在较高的电流变化率di/dt、电压变化率du/dt,因此在桥式电路中器件的栅极-源极之间容易受寄生参数影响产生过大的振荡电压,严重影响系统的安全性和可靠性。针对上述问题,首先搭建GaN HEMT的自举式驱动电路,具体分析振荡产生的机理,结合分析结果提出基于GaN HEMT的RCD电路以抑制振荡所造成的负向电压尖峰。最后,搭建脉冲测试电路对RCD电路的抑制效果进行实验验证,相比于传统的自举式驱动电路,加入RCD电路后的负向电压尖峰从-3.35 V变为-1.20 V,开通过程的导通时间无明显延迟且关断过程的损耗减少。上述实验结果验证了RCD电路对于定向抑制栅源振荡的有效性。
    • 电力电子变换器拓扑
  • 应用于串联储能电池的具有电压自动均衡能力的变换器
    杨晓光, 李家宝, 聂宝鑫, 芦宇杰, 李学彪
    电源学报. 2026, 24(7): 39-51. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.7.39
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    传统的储能系统通常包含充/放电变换器和均衡器,二者相互独立。为降低系统复杂度和减少器件数量,提出了一种应用于储能系统的变换器。该变换器将电压均衡器集成到充/放电变换器中,无需配置电压测量电路便可实现串联电池之间的自动电压均衡,减少了组件数量,简化了系统结构。所提变换器有2种类型：类型A只包含1个有源开关,1个n绕组电感和n个二极管;类型B使用n个有源开关替代类型A中的n个二极管,以提高电路的效率。类型A和类型B变换器之间的异同,与异步和同步Buck变换器类似,主要对类型B进行了分析并试制了样机。实验结果表明,所提变换器具有良好的电压均衡特性。
  • 基于CLLLC谐振变换器的同步整流控制优化策略
    冯兴田, 张润东
    电源学报. 2026, 24(7): 52-60. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.7.52
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    传统的CLLLC谐振变换器工作时并未有效利用整流电路的开关管,使得电流仅流过其反并联二极管,损耗大、效率低;而传统的基于漏源电压同步整流方案在高频下易受开关管寄生电感的影响,影响同步整流效率。为此详细分析了寄生参数对CLLLC谐振变换器同步整流占空比和同步整流效率的影响规律,提出一种基于漏源电压的同步整流控制优化策略。该策略在CLLLC谐振变换器中调节其二次侧MOSFET的关断阈值电压,通过补偿同步整流开关管的占空比损失时间提高同步整流的效率。实验结果表明,与传统基于漏源电压的同步整流策略相比,所提同步整流控制优化策略能有效减少因寄生参数造成的占空比损失,降低CLLLC谐振变换器整体损耗。
  • 双有源桥型DC-AC变换器调制策略与设计优化
    冯洋洋, 李睿, 杨佳涛, 李勇, 鄂飞
    电源学报. 2026, 24(7): 61-70. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.7.61
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    双有源桥DAB(dual active bridge)型微逆变器采用变压器隔离升压后,经双向开关周波变频接入电网。相较于其他微型逆变器方案,该拓扑具备转换效率高、软开关范围宽、功率变换级数少及可提供无功支撑等多重优势。首先,在电路调制与控制方面,详细分析了DAB型DC-AC变换器的电路拓扑和开关阶段过程,建立了电路时域模型,给出了传输功率与软开关范围,提出了一种可行的闭环控制框架。然后,在硬件设计方面,DAB型微逆变器的主要无源元件包括变压器和电感。为进一步提升功率密度,提出了一种变压器和电感的磁集成设计方案。通过在微逆变器的变压器中构建额外磁路,可灵活调节变压器的集成电感,大幅减小磁元件体积。最后,搭建了450 W的实验样机,通过实验验证了所提调制策略和磁元件设计方法的有效性与可行性。
  • 一种宽带宽高PSR的无片外电容LDO
    卢振贤, 宋树祥, 蔡超波
    电源学报. 2026, 24(7): 71-80. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.7.71
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    针对传统的无片外电容低压差线性稳压器LDO(low-dropout regulator)在中、高频率范围内工作时电源抑制PSR(power supply rejection)特性较差的问题,提出了一种具有低通滤波器的嵌入式前馈纹波抵消EFFRC(embedded feedforward ripple cancellation)技术。通过在级联翻转电压跟随器中嵌入自适应偏置的超级源随器来驱动功率晶体管,并采用米勒补偿以及前馈电容补偿方式,以确保系统稳定性并扩宽LDO整体环路带宽。此外,将低通滤波器内嵌至缓冲器中,在不消耗额外功耗的情况下实现了LDO输出端电源纹波相互抵消,从而提高了LDO的PSR频率特性。该LDO基于SMIC 130 nm CMOS工艺设计实现,仿真测试表明在0~50 mA的负载变化下,低频PSR数值均达到90 dB,PSR的频率带宽超过10 MHz,并且中频段PSR最大可以实现12 dB的提升。良好的PSR特性表明该LDO对于输入电压的不同频率噪声具有较好的动态抑制能力,因此可为其驱动的电路(如高性能模数转换器、低噪声放大器)提供干净的电源电压。
    • 电力电子变换器建模与控制
  • 有源电力滤波器混合预测无差拍电流跟踪控制
    韩伟, 李云路, 周立丽, 陈玉芳
    电源学报. 2026, 24(7): 81-93. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.7.81
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    在工程化实现过程中,常规无差拍电流跟踪控制实际上演变为差一拍控制,导致有源电力滤波器谐波补偿性能下降。在分析系统延时对数字控制影响的基础上,综合采用自适应前向线性预测和重复预测算法提前2个采样时刻预测谐波补偿参考电流,以系统动态是否发生为依据,设定2种预测算法切换的判别条件。为了提前一拍预测逆变器输出电流,同时有效抑制测量噪声,逆变器电流预测环节同时使用待补偿谐波参考电流和输出电流历史数据作为输入。无差拍控制高度依赖主电路数学模型,对模型准确性高度敏感,抗噪声干扰能力较差,为此分析了主电路输出滤波电感和电阻参数发生偏移情况下所提预测型无差拍控制的稳定性,进一步分析了电流和电压测量噪声在系统中的传递情况。最后,对三种预测型无差拍控制进行了仿真和实验对比研究,验证了本文所提混合预测型无差拍控制算法的有效性。
  • 计及励磁响应特性的同步调相机阻抗建模方法
    李华, 陆明璇, 李汶铮, 董文凯, 韩震焘, 谢小荣
    电源学报. 2026, 24(7): 94-102. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.7.94
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    同步调相机可有效改善新能源接入弱电网引发的振荡问题,但现有面向振荡分析的调相机建模方法大多未考虑励磁调节器的控制作用,应用于低频功率振荡分析时不够准确,导致模型适用范围受限。为此,提出计及励磁响应特性的同步调相机阻抗建模方法。首先建立了同步机通用阻抗模型;然后分析了自并励静止励磁系统对调相机阻抗特性的影响,将励磁模型与同步机模型联立得到调相机整体阻抗模型;最后,通过仿真算例验证了所提方法的有效性。分析结果表明：调相机阻抗在工频附近(对应功率低频)会出现峰值,励磁系统会显著减小该峰值阻抗;自并励静止励磁系统会显著改变工频周围的阻抗,使之呈多峰特征。
  • 基于正弦跟踪非线性控制的单相锁相环
    陈伊韵, 史旺旺, 周伦吾, 胡志平
    电源学报. 2026, 24(7): 103-111. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.7.103
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    单相锁相环PLL(phase-locked loop)被广泛应用于电力系统等相关领域,目前传统的单相锁相环算法存在计算量大、计算方法复杂等问题,并且在输入信号频率变化明显的场合使用效果会受到影响。针对这些问题提出了一种基于正弦跟踪非线性控制的单相PLL,采用基于李雅普诺夫稳定性的设计方法,实现了输入信号频率变化时PLL的全局收敛。在PSIM软件中搭建该新型PLL的仿真模型,并将所提方法与基于二阶广义积分器的传统单相PLL的应用效果进行比较,利用TMS320F28069数字信号处理器进行实验验证。仿真和实验表明,该算法能改善传统二阶广义积分器在频率突变场合下输出精度变差的问题,且算法简单、响应迅速。
  • 大功率负电感的等效实现及应用研究进展
    刘婧靓, 陈艳峰, 张波, 丘东元
    电源学报. 2026, 24(7): 112-125. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.7.112
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    负电感非传统意义上的物理元件需通过有源电路实现,其等效实现方案包括基于运算放大器的小功率负电感和基于电力电子变换器的大功率负电感。负电感具有与传统正电感相反的阻抗相位特性,可用于阻抗匹配或阻抗变换,目前其典型应用集中于微波领域和电力系统,在电力电子领域中的应用相对较少。首先对负电感的定义、特性、稳定性及其与电容的区别进行了讨论;然后重点介绍了现有基于逆变器等效实现大功率负电感的方法原理及其控制策略,并对这些方法进行了比较及仿真验证;其次对负电感在有源共模扼流圈和无线电能传输的补偿简化中的应用进行了分析;最后讨论了负电感研究中亟待解决的关键问题。
    • 新能源发电与储能
  • 电气连接方式和排列形状对圆柱锂电池模组热失控传播的影响
    李杰, 程乐, 赵鸿祥, 王飚, 任彦丽
    电源学报. 2026, 24(7): 126-136. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.7.126
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    单体电池在滥用条件下会发生严重的热失控,随后热量以热对流和热辐射的方式传递给邻近电池,从而导致电池包、整车燃爆。因此,基于自制热失控传播实验平台,分析单体电池在不同荷电状态SOC(state of charge)、不同加热功率下的热滥用影响,研究电池组不同电气连接方式和排列形状对热失控传播的影响规律,对电动汽车的安全防护及预警具有重要意义。结果表明,单体电池热滥用可以分为加热阶段、二次加热阶段、热失控产生阶段和冷却与熄灭阶段;随着SOC的增大,电池电压下降时间、排气时间、最高温度等呈现一定的线性关系;随着加热功率的增大,电压下降、排气和到达最高温度均会提前;不同电气连接方式热失控的传播速度从快到慢依次是并联、串联和无电气连接;形状因子为三角形和菱形时,热失控的传播速度最快,且速度接近,其次为正方形。
  • 基于正交参数优化LSTM神经网络的SOFC性能预测
    张妙妙, 吕佳, 吴剑, 胡强, 冯海林
    电源学报. 2026, 24(7): 137-146. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.7.137
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    固体氧化物燃料电池SOFC(solid oxide fuel cell)是环保、高效、具有广泛前景的新型发电装置,近年来受到越来越多的关注。对SOFC系统运行状态的预测和评估是发电系统能够长期稳定运行的关键。针对长短期记忆LSTM(long short-term memory)神经网络模型参数选值困难导致的电池寿命预测精度不足的问题,正交试验法被用于系统性地优化基于LSTM的SOFC预测模型参数。结果表明,批大小对LSTM模型预测精度和计算时间的影响最为显著,且所提优化模型相较于循环神经网络RNN(recurrent neural network)、门控循环单元GRU (gated recurrent units)神经网络、鲸鱼优化算WOA(whale optimization algorithm)法优化LSTM(WOA-LSTM)和灰狼优化GWO(grey wolf optimization)算法优化LSTM(WOA-LSTM)的均方根误差RMSE(root mean square error)分别降低了72.36%、18.18%、35.05%和32.97%。经正交法对模型参数进行系统性调优后,LSTM模型表现出较高的预测精度,预测准确性提高。未来可将其与控制策略相结合,有效减缓燃料电池的衰退。
  • 考虑时序聚类的分布式光伏异常数据辨识方法
    毕校然, 王亮, 梁宏杰, 左帅, 徐彬红, 王梓涵
    电源学报. 2026, 24(7): 147-162. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.7.147
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    针对现有检测方法忽视或无法有效捕捉光伏时序数据复杂长期非线性特征,导致异常数据难以准确识别和定位的问题,提出了考虑时序聚类的分布式光伏异常数据检测方法。首先,采用动态时间规整DTW (dynamic time warping)方法计算光伏电站时序数据的相似度,构建相似度矩阵;接着,在此矩阵基础上应用谱聚类得到特征矩阵,分析特征矩阵光伏数据点间的内在联系,将相似光伏数据聚类成集合;然后,建立基于光伏数据聚类集合的子孤立森林联合检测模型,采用局部离群因子算法获得异常分数特征,作为联合检测模型输入,得到各相似聚类集合的光伏数据异常分数矩阵;最后,对异常分数矩阵进行选择重构,经过决策分析判别并定位光伏数据的异常。实验结果表明,该方法可以有效捕获光伏异常数据,提取异常样本精准率与召回率均可达到0.9,提高了光伏异常数据识别的准确性。
  • 基于弛豫电压和BO-DNN的锂离子电池健康状态估计
    许培德, 刘康, 康龙云, 王怀远
    电源学报. 2026, 24(7): 163-172. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.7.163
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    准确的健康状态SOH (state of health)估计对锂离子电池安全运行至关重要。然而,锂离子电池复杂的循环条件和随机的初始充电状态使得多数估计方法的输入难以始终得到满足。针对该问题,提出一种基于弛豫电压的端到端SOH估计方法。通过贝叶斯优化辅助的深度前馈神经网络BO-DNN (Bayesian optimization- assisted deep feedforward neural network)直接建立起弛豫电压与电池SOH之间的非线性关系,省去了烦琐的特征提取过程。使用3组不同的电池老化数据集对估计方法的性能进行验证。结果表明,在用于模型构建的数据集上,该方法实现了均方根误差RMSE (root mean square error)为0.011 0的SOH估计。通过微调基础模型建立的迁移学习模型仅依靠低于3.5%的数据训练,便在用于模型验证的数据集上取得了小于0.016 3的RMSE。
  • 鱿鱼墨基多孔碳/Fe3O4复合材料的合成及储锂特性
    程凤丽, 郝恩超
    电源学报. 2026, 24(7): 173-181. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.7.173
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    以鱿鱼墨为生物质碳源制备了具有高比表面积的多孔碳材料,并通过浸渍还原法制备出Fe3O4与鱿鱼墨基多孔碳HPBC(highly porous biomass carbon)的复合材料Fe3O4/HPBC。该材料在锂离子电池方面得到了较好的应用,据此研究不同铁离子含量和不同煅烧温度对其电化学性能的影响。最佳比例条件下,制备的Fe3O4/HPBC复合材料作为锂离子电池负极时,在0.2 A/g电流密度下首次放电和充电的比容量分别为1 590.0和961.0 mAh/g、库仑效率为60%,循环300圈后基本不衰减;在5.0 A/g电流密度下循环400圈后,放电比容量仍能达到484.0 mAh/g,高于制备的碳材料电极的放电比容量,这表明Fe3O4/HPBC电极在较大电流密度下,仍具有良好的储锂性能和循环稳定性。
  • 寒区电动汽车锂离子电池脉冲加热与温升一致性分析
    李泽昊, 谭睿, 迟延深, 陈泽宇, 王明雪
    电源学报. 2026, 24(7): 182-189. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.7.182
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    锂离子电池低温性能衰退是制约寒区电动汽车产业化发展的瓶颈,低温加热是提升电池低温性能的有效措施。研究了基于短时大电流脉冲激励的锂离子电池低温自加热方法,分析了电池脉冲作用下的自生热特性,开展了加热过程中的电热协同仿真分析并进行了实验验证。实验结果表明,所提出的方法可以实现10.90 ℃/min的平均温升速率、升温20 ℃仅消耗4.35%电池标称容量。基于仿真分析,探究了电池模组加热过程中的单体温升一致性及其影响因素。结果表明,在低温加热时适度的入口风速对一致性影响并不显著,而单体内阻差异是导致温升不一致的主因。当内阻标准差为4.3 mΩ时,电池组单体温度极差高于6 ℃。
  • 构网型变流器并网系统的工频振荡时域分析和机理研究
    侯卓琦, 徐登科, 卢建刚, 余志文, 赵瑞锋, 占萌
    电源学报. 2026, 24(7): 190-203. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.7.190
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    对于引入大量电力电子装置的新型电力系统,其受扰后出现的振荡形式多样、机理复杂。基于此,针对工频振荡(或称同步频率谐振、同步频率振荡)这一特殊振荡现象开展研究。首先,将考虑电压电流双环控制的构网型变流器并入单机无穷大的八阶系统、不考虑电流环的六阶系统和不考虑电流环及线路动态的四阶系统进行比较,发现在不含电流环的单环控制构网型变流器六阶系统中可观察到工频振荡现象,总结分析得出发生工频振荡的2个必要条件,即并网变流器需对外表现为电压源特性和需要考虑线路动态。然后,对一类简单的物理模型,即考虑线路动态的单个电压源并入无穷大的系统,开展工频振荡机理研究。最后,通过对abc三相静止坐标系和dq两相旋转坐标系下的电流和功率时域信号的详细比较分析,发现工频振荡来源于系统未衰减或缓慢衰减的暂态分量,而交流系统固有的正弦工频振荡则来源于系统的强制分量,由此厘清了工频振荡与系统固有正弦工频振荡之间的关系。此外,发现三相静止坐标系下交流电流信号不表现出通常的频率互补现象,即不出现二倍工频分量。直接在时域下揭示工频振荡出现的条件及物理起源,将有助于人们更好地理解新型电力系统振荡以及利用电力电子装备。
    • 电力电子化电力系统
  • 考虑超短期负荷预测的火储联合一次调频控制策略
    孙浩益, 于会群, 杜辰坤, 徐春梅
    电源学报. 2026, 24(7): 204-212. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.7.204
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    为提高储能辅助火电机组参与一次调频的稳定性和可靠性,提出一种考虑超短期负荷预测的火储联合一次调频控制策略。双层控制策略分为负荷预测层和一次调频层：负荷预测层通过图卷积网络-双向门控循环单元GCN-BiGRU(graph convolutional network-bidirectional gated recurrent unit)与改进时序卷积网络iTCN(im- proved temporal convolutional network)的组合预测模型进行超短期负荷预测,得到调频需求;一次调频层根据调频需求,使用改进蜻蜓算法DA(dragonfly algorithm),以频率偏差最小为目标,动态调整虚拟下垂控制和虚拟惯性控制的单位调节功率。最后在MATLAB平台中搭建仿真模型,对比分析在连续负荷扰动工况下不同控制策略的频率偏差数据及电池荷电状态SOC(state of charge)曲线,验证所提控制策略可以有效提高调频效果并对电池SOC的维持有一定改善作用。
  • 基于LCL逆变器并网电流的稳定性研究
    常建, 王磊, 张鹏超, 保正泽, 唐梁彬, 张恒
    电源学报. 2026, 24(7): 213-221. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.7.213
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    在弱电网的逆变器并网系统中,电网阻抗的存在和电压谐波的扰动会造成并网电流畸变,传统电压全前馈的方法虽然可以减小稳态误差但会影响电流质量,甚至威胁到系统的稳定。针对上述问题,提出改进电网电压前馈,即在前馈通道加入谐振前馈抵消电网阻抗的影响,同时保证系统开环增益,增加系统裕度,提高稳定性;再引入比例多谐振控制器代替传统的比例积分控制器,用来抑制电网谐波对并网电流的影响,进而降低并网电流谐波含量,提高并网电流质量。最后通过仿真验证该控制策略的有效性。
  • 基于EMD-小波阈值与自适应分组聚合的超高次谐波检测方法
    明远东, 刘建锋, 范一凡, 宋伊宁
    电源学报. 2026, 24(7): 222-231. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.7.222
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    在超高次谐波检测中,噪声的存在会对检测结果造成影响,并且现有的谐波分组聚合方法并不完全适合超高次谐波的分析,因此提出经验模态分解EMD(empirical mode decomposition)-小波阈值与自适应分组聚合的超高次谐波检测方法。首先对EMD方法得到的含有主要噪声的高频固有模态函数IMF(intrinsic mode function)分量,利用小波阈值方法进行去噪处理,再将去噪后的IMF分量加上最初的低频IMF分量即为最终去噪后的信号。其次根据超高次谐波源的开关频率确定合适的分组带宽,并对去噪后信号频谱内的超高次谐波按照从特征频率中心向两边延伸的方式进行分组聚合。最后通过仿真与实验对上述方法进行验证,结果证明了EMD-小波阈值与自适应分组聚合的超高次谐波检测方法的可行性。
  • 结合无功功率自适应调节和A-LADRC的HPFC过电压抑制策略
    吴鹏, 赵彭辉, 袁新成, 孟建辉
    电源学报. 2026, 24(7): 232-242. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.7.232
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    混合潮流控制器HPFC(hybrid power flow controller)将移相变压器PST(phase-shifting transformer)与电压源型换流器VSC(voltage source type converter)优势互补,实现对系统潮流的精确连续调节,但存在不同故障下换流器交流母线处的过电压问题。首先,为抑制故障引起的过电压,提出一种针对不同过电压水平自适应反向输送无功功率以补偿电压的策略,并针对故障初始阶段传统控制器调节速度慢引起的短时过电压情况,设计了一种控制器带宽参数自适应调节的线性自抗扰控制A-LADRC(adaptive linear active disturbance rejection control)方法,实现了对HPFC故障下全过程的过电压抑制。然后,分析了HPFC的工作过程和过电压发生机理,明确了HPFC产生过电压最严重的场景,并从控制方法层面设计了相关的策略和参数。最后,基于RT-LAB实时仿真机和数字信号处理DSP(digital signal processor)控制器,搭建了控制器级的硬件在环实验仿真平台,验证了所提HPFC过电压抑制策略的有效性和优越性。
  • 谐波和三相不平衡扰动源联合概率建模方法
    张一帆, 潘大志, 张永宏, 辛力坚, 汪颖, 王心茹
    电源学报. 2026, 24(7): 243-252. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.7.243
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    谐波和三相不平衡是电力系统常见的2种扰动形式,彼此相互作用与影响,共同对电力系统造成更复杂的影响。为了更全面、准确地分析谐波和三相不平衡的分布规律与相互作用机制,对谐波和三相不平衡扰动源H-TU-DS(harmonic and three-phase unbalanced disturbance sources)的联合发射水平进行研究,提出了一种联合概率发射水平建模方法。首先,基于扰动源功率、谐波和三相不平衡数据的多元相关系数,筛选出扰动源特征数据集,实现数据降维。接着,利用模糊C均值FCM(fuzzy C-means)算法完成对特征数据的聚类划分,为扰动源分工况分析奠定基础。然后,通过非参数核密度估计方法构建H-TU-DS的联合概率模型。最后,通过仿真和实测数据对比,证明了所提特征数据集筛选方法、运行工况划分方法和联合概率建模方法的有效性和准确性。
    • 人工智能与电力电子
  • 基于改进跳蛛算法的微电网经济优化调度
    李子龙, 匡洪海, 徐雨淏, 杨慧娴, 李星宇, 曾千城
    电源学报. 2026, 24(7): 253-264. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.7.253
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    为解决微电网分布式电源出力配合引起的经济性问题,提出一种改进跳蛛优化算法IJSOA(improved jumping spider optimization algorithm)。首先引入佳点集策略增加初始化种群多样性,引入余弦相似度策略增强跳出局部最优解的能力,通过设置非线性收敛因子平衡全局搜索和局部搜索的能力,提出改进的信息素更新策略加快算法收敛速度、提高收敛性能;然后建立以发电维护费用和污染治理费用最低的并网型微电网经济优化调度模型及系统的优化运行策略;最后通过IJSOA在不同策略下进行仿真实验,并与其他算法进行对比分析。仿真结果表明,IJSOA相较于传统跳蛛优化算法JSOA(jumping spider optimization algorithm)、蚁群算法ACO(ant colony optimization)等算法,经济性最大提高了10.63%,验证了所提算法的经济性和有效性。
    • 无线电能传输
  • 基于一、二次侧协同控制的无线充电系统能效提升方法
    周少聪, 俞小明, 王骏, 殷伟, 李振杰
    电源学报. 2026, 24(7): 265-274. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.7.265
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    针对系统等效负载动态变化及参数漂移或配谐误差致使系统失谐等因素引起的无线充电系统充电性能降低的问题,从恒流/恒压充电、系统效率提升及动态调谐角度出发,发射端采用可控磁通电感技术实现系统功率控制,接收端采用改进型半控整流提升系统效率并保证接收端谐振状态。首先,分析系统电路拓扑,推导系统关键参数与充电电流/电压、系统效率之间的关系式,阐释采用可控磁通电感器MFCI(magnetic flux controllable inductor)与改进型半控整流器IHCR(improved half-controlled rectifier)提升系统能效的必要性;其次,对MFCI与IHCR展开建模,分析其电路拓扑与工作原理;然后,分析系统闭环控制策略,采用PLECS电路仿真验证所提方法的可行性;最后,搭建系统实验平台,实验结果表明：负载在9.60~134.40 Ω范围内变化时,所设计的闭环控制器实现了恒流充电(5 A)和恒压充电(67.2 V),并且最大系统效率为91.8%。
    • 电机驱动与控制
  • 电机定转子间电场耦合式无线信号传输方法及电路设计
    崔学深, 郎川淏, 李天伯, 潘炜烽, 李军
    电源学报. 2026, 24(7): 275-283. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.7.275
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    采集电机转子侧的电流、温度等参数,可以有效预防电机的转子侧故障,更好地实现电机的矢量控制。但运行中的电机转子是高速旋转的,将转子侧测量得到的信号提供给定子侧的控制器十分困难。所提出的电场耦合式无线信号传输技术将2对轴向正对的圆环形平行板构成电容器,分别安装于电机端部的定、转子两侧,并利用近距离极板电容的高频低阻抗特性将数字信号传递于电机定转子间,且信号延迟明显低于其他无线通信技术。进一步对通信电路进行建模,计算各元件的参数,分析信号畸变的原因,实现了基于平行板耦合电容的无接触式高频信号传输电路的设计。搭建实验平台,采集并传输转子侧的模拟量信号,并通过对比实验结果验证了通信理论的正确性。
  • 高速双三相永磁同步电机改进无差拍电流预测控制
    袁庆庆, 施建君, 董朔
    电源学报. 2026, 24(7): 284-294. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.7.284
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    针对双三相永磁同步电机在高速运行时呈现载波比低的特性、传统无差拍预测控制无法保证电流控制性能的问题,提出一种改进型无差拍电流预测控制方法。考虑低载波比运行时的离散模型误差和控制延时影响,设计电压静差补偿器;针对电机参数失配问题,采用离散滑模观测器对电压扰动误差进行补偿。基于MATLAB/Simulink仿真平台和样机实验平台进行验证,结果表明所提改进型无差拍电流预测控制能够在电机高速运行及阻感参数失配情况下,实现对电机电压的补偿,具有良好的抗扰性能,提高了系统的控制性能和运行效率。
  • 具有中点电位平衡的T型三电平逆变器供电三相永磁伺服电机SPWM-DTC控制
    汪文豪, 周扬忠
    电源学报. 2026, 24(7): 295-304. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.7.295
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    为了解决T型三电平逆变器供电的三相永磁伺服电动机驱动系统的电容电压不平衡问题,提出一种基于零序电压注入的载波调制直接转矩控制策略。首先,通过电机模型计算完成了直接转矩控制策略的构建;其次,由预期电压值进行坐标变换得到参与脉冲宽度调制PWM(pulse width modulation)控制的调制电压,实现了载波调制与直接转矩控制的结合;最后,为了实现中点电位的平衡控制,根据上下电容电压的采样差值计算和校正注入的零序电压值。实验结果表明,所提控制策略能够有效实现转矩脉动的减小和中点电压的平衡控制。
  • 多芯片并联控制器的多物理场耦合分析
    王钊冉, 师蔚, 廖爱华, 胡定玉
    电源学报. 2026, 24(7): 305-314. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.7.305
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    碳化硅器件以多芯片并联结构,广泛应用于高频和高功率密度场合的新能源车用电机控制器中。电机控制器是电磁热高度耦合系统,多芯片并联结构的芯片温度及杂散电感不均衡加剧了耦合系统的复杂性。为揭示电机控制器内部电磁热深度耦合机制及电磁热域变化规律,需进行多并联结构下的多物理场耦合分析。于是提出了一种基于参数传递的多物理场耦合分析方法。首先,通过磁热耦合分析建立不同温度下的芯片并联支路杂散电感模型;然后,通过电热耦合分析建立不同温度及杂散电感下的碳化硅芯片损耗仿真模型;最后,利用损耗参数传递进行流固耦合下的控制器温度仿真,并实时更新该温度下的杂散电感模型及损耗模型,研究了在控制器温升过程中多芯片并联结构下的芯片电磁热耦合参数变化,并通过温升实验验证了多物理场耦合分析方法的准确性。
  • 基于模糊变系数超螺旋滑模观测器的无传感器控制
    孙学良, 周立, 田迎澳, 薛孟娅
    电源学报. 2026, 24(7): 315-325. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.7.315
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    针对传统超螺旋滑模观测器STSMO(super twisting sliding mode observer)因使用恒定滑模系数、符号函数及低通滤波器带来的高频抖振、相位延迟等问题,提出一种基于模糊控制的改进STSMO。首先使用模糊控制对恒定的滑模系数进行优化;其次采用一种新型连续函数T(s)代替符号函数减弱抖振,并引入卡尔曼滤波器进行二次滤波,进一步提高消抖效果;最后使用一种增强型正交锁相环eQPLL(enhanced quadrature phase-locked loop)取代反正切函数,进一步改善系统并提高观测精度。针对时变非线性的永磁同步电机PMSM(permanent magnet synchronous motor)控制系统,分数阶比例积分微分FOPID(fractional order proportional integral derivative)控制器相较于传统比例积分微分PID(proportional integral derivative)控制器可以更精细地调节系统的动态响应,因此使用FOPID控制器取代传统电机转速环比例积分PI(proportional integral)控制器。仿真及实验结果证明,所提改进控制策略有效降低了超调量,转子位置和速度的动态跟踪性能大幅提升,改进后的控制系统具有更强的稳定性。
    • 故障诊断与可靠性
  • 基于改进人工神经网络的太阳能光伏阵列故障诊断研究
    孙鸿哲, 丁强, 曾启星, 张梦鑫
    电源学报. 2026, 24(7): 326-334. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.7.326
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    为提高光伏阵列故障诊断的准确率,提出一种改进的人工神经网络ANN(artificial neural network)的光伏阵列故障检测方法。在ANN中,增加门控卷积层、扁平化层和全连接层替代隐藏层,解决现有ANN容易产生梯度消失的问题,并利用自适应Adaptive Softmax作为模型的输出层激活函数,减少由于数据集规模较大带来的计算耗时。利用MATLAB建立了光伏阵列仿真模型,获得不同状态的模拟运行数据,同时利用从文献中获得的光伏阵列实际不平衡运行数据集,对改进后的ANN与文献所提6种机器学习方法进行诊断性能对比分析,结果证明了所提方法的诊断性能优势。
  • 基于独立分类器GAN的AGV电池故障诊断
    高颖, 祁媚, 王敏
    电源学报. 2026, 24(7): 335-348. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.7.335
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    针对自动导引车AGV(automatic guided vehicle)动力电池故障诊断中因样本稀疏性与类别不平衡导致的模型性能退化问题,提出一种结合梯度惩罚和独立分类器的生成对抗网络GPSC-GAN(gradient penalization and separate classifier-generative adversarial network)。首先,通过引入带梯度惩罚的瓦瑟斯坦(Wasserstein)距离优化判别器损失函数,约束生成样本与真实电池故障特征的分布差异,提升模型训练稳定性。其次,设计1个独立分类器模块,解耦分类与判别功能,生成多模式高质量故障样本以构建平衡数据集。在AGV电池故障数据集上的实验结果表明,GPSC-GAN生成样本的结构相似性指数度量SSIM(structural similarity index measure)与最大均值差异MMD (maximum mean difference)分别达到0.5和0.2,较WGAN-GP、ACGAN、SMOTE、ADASYN、Diffusion GAN和StyleGAN-T模型提升25%~66%。融合生成样本后,故障诊断模型的F1分数达到0.938,精确率与召回率分别达到94.6%和93.0%,优于其他6种对比方法,验证了其在复杂工业场景下的高效性与鲁棒性。
  • 面向H3T的光电融合局部放电检测方法
    程旭, 陈建福, 陈勇, 赵晓燕, 陈武, 沈湛
    电源学报. 2026, 24(7): 349-357. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.7.349
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    大容量高频变压器H3T(High-power high-voltage high-frequency transformer)典型输入波形为高du/dt脉冲电压,特殊的运行环境使其面临严峻的绝缘挑战,非常容易引发局部放电PD(partial discharge)。高du/dt脉冲电压产生的强电磁显著干扰PD检测的准确性。基于此,提出一种基于特高频天线UHF(ultra-high frequency)与光电倍增管PMTs(photomultiplier tubes)的联合检测方法,融合了UHFs高灵敏度、宽频带优势与PMTs抗干扰能力强、响应速度快的特性。通过对比UHF与PMT采集的放电信号在时域、谱图等方面的一致性,基于幅值相关性开展信号融合。研究发现,两者采集的谱图陡峭度S与偏斜度K高度吻合,融合后放电次数相较PMT平均提升66.3%、相较UHF平均提升49.7%,显著提升了检测完整性。在此基础上,进一步分析了不同上升时间下PD特性。结果表明,上升时间越短,PD更早发生且集中,平均放电幅值与最大放电幅值分别提升至37.9%与37.2%,放电重复率与累计放电幅值分别提升至37.1%与22.1%。为高du/dt脉冲电压工况下PD的高灵敏度、高抗干扰在线检测提供了新思路与技术支撑。
    • 无源器件
  • 计及趋肤效应扰动的配电母线高频电流隧道磁阻传感策略研究
    王晟玮, 姜雨枫, 王逸兮, 叶宇轩, 杜银锋
    电源学报. 2026, 24(7): 358-368. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.7.358
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    随着新型电力系统分布式资源的广泛随机接入,对复杂工况下母线电流的精准测量带来了新的挑战。隧道磁阻TMR(tunnel magnetoresistance)传感器作为最新一代的磁阻传感器,集传统磁传感器灵敏度高、功耗低、体积小等优势于一体,在磁场检测、电流检测、磁存储器等方面有着广泛的应用。由于母线电流在高频时存在趋肤效应,电流集中在导体的“皮肤”部分,周围磁场呈现非线性特征并影响传感器的测量。基于隧道磁阻传感器的物理特性及趋肤效应扰动规律,提出一种围绕配电母线布置隧道磁阻芯片位置与数量的优化方法,并设计了相应的传感器结构,降低了母线趋肤效应及杂散磁场对传感器测量精度的影响。
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