2026年, 第24卷, 第9期　刊出日期：2026-09-30

  

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电力电子变换器拓扑
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  器件混合五电平ANPC DAB变换器及其电流应力优化调制策略

  杨烊, 李锦, 唐维溢

  电源学报. 2026, 24(9): 1-12. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.9.1

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  在高压大功率场景下,传统两电平双有源桥DAB(dual active bridge)变换器存在器件耐压不足、du/dt大以及模块串并联数量多等问题。基于此,将一种有源中点钳位ANPC(active neutral point clamped)拓扑引入DAB变换器中,构成一种器件混合型多电平DC-DC变换器。该变换器能够提供4个控制自由度,克服了传统拓扑的不足及调制方式自由度的局限性,适用于电压传输比变化范围宽的中高压场合。为提高变换器的效率,提出了一种最小化电感电流峰值多移相MPS(multi-phase shift)调制策略。分析了变换器的工作原理,推导出各个工作模式下的电感电流峰值,然后建立传输功率模型,求得其多自由度解析解,并基于KKT(Karush-Kuhn-Tucker)算法进行了最小电流应力优化。最后,搭建实验平台进行测试,对比不同工况下不同调制策略的优化效果,验证策略的有效性。
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  面向光伏发电的高增益磁集成DC-DC变换器研究

  范玉鹏, 姜浩, 吴影, 汪森, 黄伟军, 周松

  电源学报. 2026, 24(9): 13-21. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.9.13

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  为了提高光伏发电系统DC-DC变换器的性能,首先提出一种引入二极管和电容单元的升压变换器拓扑结构,实现电压的高增益;同时,利用解耦磁集成理论对新拓扑中的2个电感进行集成化设计,形成了基于EE磁心的新型集成电感,以减小磁件体积和损耗。然后通过仿真分析验证了所提拓扑结构及新型磁件设计的可行性。最后通过搭建实验样机验证了所提高性能DC-DC变换器的有效性。
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  用于电磁轴承驱动的软开关功率放大器

  黄志勇, 陈亮亮, 靳晓光, 伍家驹, 王华

  电源学报. 2026, 24(9): 22-31. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.9.22

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  传统的电磁轴承功率放大器通常采用电路结构简单、实用性较高的硬开关电路拓扑,但存在开关管的开关损耗大、易过热损坏的问题,同时限制了其在更高工作频率场景的使用,且在较高母线电压、较高开关频率条件下,会产生严重的电磁噪声。针对硬开关功率放大器在工作中存在的各种缺陷,提出一种适用于电磁轴承系统的软开关功率放大器,并详细分析了其电路拓扑的工作原理。通过仿真和实验进行对比分析,结果表明,该拓扑在满足功率放大器基本性能要求的情况下,能降低开关损耗,抑制高频工作状态下的电磁噪声,提高系统的工作效率。
电力电子变换器建模与控制
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  三相四线制Vienna整流器的控制方法

  王金平, 杨柳, 刘圣宇, 钟敏, 刘欣然, 徐星俣

  电源学报. 2026, 24(9): 32-42. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.9.32

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  为解决三相四线制Vienna整流器的电流过零畸变问题与中点电压偏移问题,提出了2种控制方法：抑制电流过零畸变控制方法和中点电压主动控制方法。首先,针对三相四线制Vienna整流器,分析了其拓扑结构和运行原理,结合换流路径说明了电流过零畸变产生的原因,提出了抑制电流过零畸变的控制方法。然后,分析了直流侧电容电压变化情况,给出了注入零序电流的中点电压主动控制方法;最后,通过实验验证所提控制方法的有效性。实验结果表明,通过所提控制方法,Vienna整流器既消除了电流过零畸变,又达到了中点电位平衡,证明了控制方法的有效性。
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  基于虚拟矢量的Vienna整流器模型预测控制

  冯兴田, 宋旭, 孟祥龙

  电源学报. 2026, 24(9): 43-52. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.9.43

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  针对传统有限控制集-模型预测控制FCS-MPC(finite control set-model predictive control)在低开关频率下控制效果差、实现多目标控制时存在消除电流畸变、抑制电流纹波和调节中点电压平衡难以兼顾的问题,提出一种应用于Vienna整流器的基于虚拟矢量的有限控制集-模型预测控制VVFCS-MPC(virtual vector FCS-MPC)策略。通过构建8个新的虚拟矢量扩充控制集,在1个控制周期内输出多个基本矢量,显著提升电流控制精度;通过分析引起电流畸变的原因,限制使用造成电流畸变的矢量,以实现消除电流畸变;此外,采用虚拟矢量与基本矢量共同调节中点电位,无需权重因子;最后,从稳态、动态、中点电位平衡控制等多个维度进行了实验验证,结果表明所提方法具有良好的稳态和动态性能。
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  应用于单相混合逆变器中双向LLC变换器的抖频控制方法研究

  陈景文, 张横横, 张琦

  电源学报. 2026, 24(9): 53-64. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.9.53

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  抖频技术常用于抑制LLC变换器电磁兼容方面的问题。然而,传统抖频技术在适应频率变化时对负载特性的处理存在一定的局限性,导致LLC变换器的工作效率降低,特别是在单相混合逆变器中,固定频率扰动使上述问题更加显著。针对此情况,提出一种依据负载功率特征的抖频控制方法,旨在提高LLC变换器的工作效率,其关键在于实现“源阻抗”和“负载阻抗”的匹配。首先剖析了单相混合逆变器中的“源”“载”特性,深入探究了“源阻抗”和“负载阻抗”的特性;接着结合LLC变换器在不同频率下的阻抗特性,提出了基于负载功率特征的抖频控制方法;最后通过实验验证了该方法的有效性。实验结果表明,该方法有效提升了LLC变换器的工作效率。
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  兆瓦级非车载充电机的模型预测试验策略

  王维, 金赣, 王理想, 杨靖宇

  电源学报. 2026, 24(9): 65-76. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.9.65

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  兆瓦级非车载充电机的大规模应用面临着传统检测方法所存在的高能耗、低动态精度及多模块协同检测能力欠缺等问题,因此提出一种融合模型在环MIL(model-in-the-loop)仿真与正交优化长短期记忆Orthogonal-LSTM(Orthogonal long short-term memory )网络的模型预测试验方法,旨在突破试验平台功率瓶颈并提升复杂工况下的检测适应性。通过构建模型预测控制MPC(model predictive control)驱动的虚拟充电机模型,实现对待试验充电机的动态特性模拟。然而,面对充电模块的叠加、功率的提升,模型与实际试验结果间的误差增大。为解决这一问题,结合正交试验法优化LSTM模型参数,实现模型的误差预测与补偿。实验结果表明：所提方法为单机多模块结构的兆瓦级充电机提供了一种高精度、低功耗且可扩展的检测解决方案,具有重要的工程推广价值。
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  基于矢量注入策略的电流源型变换器相电压重构技术

  薛宇斌, 明磊, 谷自航, 王阳, 王科

  电源学报. 2026, 24(9): 77-87. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.9.77

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  基于宽禁带双向开关的电流源型变换器BDS-CSC(bidirectional switch-based current source converter)可高频、双向(整流/逆变)运行,满足电气化交通和储能等系统对三相AC-DC变换器高可靠、高效和高功率密度的需求,应用前景广阔。变换器的高品质运行依赖可靠、高效的换流和控制,两者均需获取交流侧相电压信息。基于此,首先对电流源型变换器中有源电流矢量、母线电压与相电压的关系进行分析,提出一种基于矢量分解特性的相电压重构技术,仅需采样1路直流电压即可获取交流侧相电压信息。接着为抑制扇区边界区域与低调制比区域引入的重构盲区影响,进一步提出了基于矢量注入的互补矢量策略,实现了高质量的相电压重构。最后在一台3 kW的电流源型变换器中验证了所提方法的有效性。
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  新能源制氢变换器直流侧单电压传感器控制策略

  邓士超, 王聪, 王凡, 李驰

  电源学报. 2026, 24(9): 88-96. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.9.88

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  传统级联H桥型变换器的H桥单元中配备大容值稳压电容和电压传感器,导致系统体积和硬件成本的增加。为了解决该问题,从级联H桥型变换器工作原理出发,具体分析电容的充放电状态以及电平倍增网络中电容电压的自平衡控制原理,提出了一种单直流侧传感器控制策略。在该控制策略中仅需要一个电压传感器来检测第一个H桥单元的直流侧电压,后续H桥单元直流侧电压便会自动均衡为前一个H桥单元电容电压的一半。与传统控制策略相比,所提控制策略有效地减少了直流侧所需电压传感器的数量,提高了系统功率密度,并且省略了传统控制中的电压均衡控制部分,降低了控制复杂度。最后,通过仿真和实验证实了所提控制策略的有效性。
新能源发电与储能
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  抑制直驱风机故障恢复后暂态过电压的协调控制策略

  张德勇, 朱国荣, 李悦功, 冯凯, 陆江华, 王茜

  电源学报. 2026, 24(9): 97-107. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.9.97

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  直驱风机在故障穿越恢复阶段,无功电流延迟撤回会导致风电机组在故障恢复后出现暂态过电压, 影响并网系统安全稳定运行。为了抑制该暂态过电压,建立直驱风机电磁暂态模型,定量分析暂态过电压出现机理,提出了一种三阶段协调控制策略。阶段一优化故障穿越期间有功、无功电流,减小故障恢复前、后的有功与无功功率变化量;阶段二引入机端电压变化率辅助准确识别故障结束标志,加快无功电流回撤速度;阶段三控制风电机组按比例吸收无功电流,消除已累积的无功盈余。此外,搭建了基于MATLAB/Simulink和Speedgoat的仿真平台,验证了所提策略对故障恢复后暂态过电压的抑制效果。仿真与实验结果表明,相较于传统控制策略,该策略能够在不削弱风电机组无功支撑能力的条件下,使暂态过电压下降9.3%。
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  基于自适应参数调节与模型预测控制结合的VSG调频策略

  张世栋, 李培强

  电源学报. 2026, 24(9): 108-120. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.9.108

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  虚拟同步发电机VSG(virtual synchronous generator)通过模拟传统发电机的惯量特性,已成为解决新能源并网频率波动问题的有效手段。然而,在传统VSG方法中,转动惯量和阻尼系数通常固定,可能导致负载变化时出现频率偏差。为此,提出一种结合自适应参数调节与模型预测控制MPC(model predictive control)的方法,旨在优化VSG的频率性能。通过分析VSG的小信号模型,提出了一种自适应调节策略以抑制频率波动。同时,采用MPC控制器对VSG的输入功率进行动态调整,以增强发电单元对功率需求变化的响应。仿真结果表明,所提方法有效提升了系统频率稳定性。
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  基于容量增量曲线的QGA-BP锂离子电池SOH在线估计

  朱永茂, 吕印, 邵建伟, 王梦园, 张慧颖, 王军华

  电源学报. 2026, 24(9): 121-131. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.9.121

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  锂离子电池健康状态SOH(state of health)的准确估计可以有效确保电池系统安全运行。为了解决锂离子电池SOH估计过程中健康指标HIs(health indicators)选取困难与计算方法易陷入局部最优的问题,提出一种基于容量增量IC(incremental capcity)曲线的量子遗传算法优化反向传播QGA-BP(quantum genetic algorithm optimized back- propagation)神经网络的锂离子电池SOH在线估计模型。该算法首先从电池性能老化过程中的IC曲线中提取关键指标;接着对提取的HIs与SOH进行相关性分析;然后将提取的指标作为输入训练QGA-BP,实现锂离子电池SOH在线估计;最后对自主实验平台测得的实验数据和NASA数据集进行检验。结果表明,相比于传统反向传播BP(back-propagation)神经网络等算法,所提算法的平均绝对误差MAE(mean absolute error)、平均绝对百分比误差MAPE(mean absolute percentage error)和均方根误差RMSE(root mean square error)的最大值分别为0.013 12、0.012 94和0.017 86,具有良好的收敛性和鲁棒性,能够实现锂离子电池SOH在线准确估计。
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  基于三阶段参数辨识的锂离子电池SOC-SOH联合估计

  侯健敏, 钱海峰, 李紫祥, 杨文静

  电源学报. 2026, 24(9): 132-144. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.9.132

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  锂离子电池模型参数的精确辨识对电池剩余电量的观测和使用寿命的延长起关键作用。但是,传统参数辨识方法常因参数耦合、陷于局部最优等因素影响估计精度,导致后续联合估计的准确度降低。为此,提出了基于三阶段参数辨识的荷电状态-健康状态SOC-SOH(state of charge-state of health)联合估计。一阶段根据电池内部动态特性构建RC模型快慢动态2个模块;二阶段在快动态FD(fast dynamics)模块采用遗忘因子递推最小二乘法FFRLS(forgetting factor recursive least squares)自适应辨识参数R₀、R₁、C₁;三阶段在慢动态SD(slow dynamics)模块采用自适应扩展卡尔曼滤波AEKF(adaptive extended Kalman filter)算法进行在线参数辨识,并结合斑马智能优化算法ZOA(zebra optimization algorithm)寻优,解决局部最优问题,进一步提高参数U_OC、R₂、C₂的辨识准确度。考虑到电池容量与电池状态随时间变化的不同特性,采用多时间尺度对SOC-SOH联合估计,提高估计精度。仿真结果表明,基于改进后的联合估计算法在不同温度、不同工况下对SOC估计的平均误差及最大误差均小于传统算法,具有良好的估计特性。
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  基于DMIAUKF算法的锂离子电池SOC和SOH联合估算

  王君瑞, 李进, 季长江, 朱旭强, 王铭

  电源学报. 2026, 24(9): 145-154. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.9.145

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  准确估算锂离子电池的荷电状态SOC(state of charge)和健康状态SOH(state of health)对提升电池管理系统BMS(battery management system)的性能具有重要意义。为解决无迹卡尔曼滤波UKF(unscented Kalman filter)算法估算锂离子电池SOC存在的精度低的问题,基于UKF算法提出一种考虑电池老化的双多新息自适应无迹卡尔曼滤波DMIAUKF(double-multi-new information adaptive UKF)算法。该算法采用2个多新息自适应无迹卡尔曼滤波器MIAUKF(multi-new information adaptive UKF)同时对电池的SOC和SOH进行估算。以三元锂电池为研究对象,在混合脉冲功率特性HPPC(hybrid pulse power characteristic)实验工况下,使用离线参数辨识方法对二阶RC等效电路模型参数进行辨识。实验结果表明,DMIAUKF算法在恒流放电工况和HPPC工况下对锂离子电池SOC与SOH的估算精度均较高。
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  基于动态广义相关熵优化AEKF的锂电池SOC估计

  宋禹霆, 周俊

  电源学报. 2026, 24(9): 155-163. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.9.155

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  针对非高斯噪声下传统扩展卡尔曼滤波EKF(extended Kalman filter)荷电状态SOC(state of charge)估计精度低和鲁棒性差的不足,提出基于动态广义最大相关熵准则优化的自适应扩展卡尔曼滤波DGMCC-AEKF (dynamic generalized maximum correntropy criterion adaptive EKF)算法。该算法通过将广义最大相关熵准则替代卡尔曼滤波中的最小均方误差准则,提高了算法在非高斯噪声干扰下的鲁棒性,并提出一种基于指数形式结合迭代方法的动态调整核宽参数的策略,提高了算法的估计精度和稳定性。实验在动态压力测试DST(dynamic stress test)和联邦城市驾驶工况FUDS(federal urban driving schedule)下进行,在非高斯噪声干扰下新算法的平均绝对误差和均方根误差对比现有自适应扩展卡尔曼滤波AEKF(adaptive EKF)、自适应迭代扩展卡尔曼滤波AIEKF (adaptive iterated EKF)、最大相关熵准则扩展卡尔曼滤波MCC-EKF(maximum correntropy criterion EKF)算法均降低,与其他自适应核宽方法在4种非高斯噪声方案下相比具有更好的估计性能。
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  基于CNN-LSTM的退役动力电池寿命评估

  李海军, 吴子尧, 王浩

  电源学报. 2026, 24(9): 164-174. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.9.164

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  针对退役动力电池寿命评估模型特征参数较难提取及在模型改进方面存在精度和评估效率低的问题,在不增加计算负担的前提下,通过增加易于提取的输入特征参数,对卷积神经网络CNN(convolutional neural network)和长短期记忆LSTM(long short-term memory)网络相结合的寿命评估模型进行改进。选取了退役电池在放电过程中的等压降放电时间、等温升放电时间和在循环过程中的充电时间作为CNN-LSTM寿命评估模型的输入特征参数。所得新模型与现有CNN-LSTM寿命评估模型相比,不仅评估准确性和稳定性均有所提高,且更高效。此外,为提高模型在评估退役电池寿命时的效率,探索了缩减训练资源占比对评估结果的影响。研究发现,仅选择电池循环总数的50%作为模型训练集时,模型评估的准确率和稳定性依然可以保持在99.00%以上。
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  T型变压器式电池组多模式交错均衡控制方案

  周志鹏, 魏业文, 郭亮, 张杰, 余炜徐, 张思佳

  电源学报. 2026, 24(9): 175-184. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.9.175

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  为了解决储能电池组中由于制造工艺等因素引起的单体电池电压不一致问题,提出一种具备多种工作模式交错运行能力的均衡控制方案。该方案由T型变压器结构的主动均衡拓扑及相应的多模式交错均衡控制策略构成。均衡方案以电池的端电压作为均衡变量,可在部分单体-单体、单体-整体、单体-单体3种工作模式下交错运行,从而提高了均衡速度。MATLAB/Simulink平台的仿真结果表明,该方案在静置、充电、放电3种工况下,均衡时间相较于传统变压器式均衡电路明显缩短,其中相较于部分单体-单体均衡电路分别缩短了45.2%、38.4%、41.1%,相较于变压器式单体-整体均衡电路分别缩短了37.0%、30.7%、36.1%,相较于变压器式单体-单体均衡电路分别缩短了21.2%、25.8%、32.6%。
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  可充放静多模式工作的模块化可重构均衡电路

  吕高, 李悦, 杨海, 张嘉蕾

  电源学报. 2026, 24(9): 185-195. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.9.185

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  随着锂离子电池在工业及生活中的广泛应用,针对目前电池组均衡过程中存在的能量利用率低、均衡时间长等问题,改进现有模块化和可重构电路,提出一种可充放静多模式工作的模块化可重构电池均衡电路。首先,对该均衡电路模块化处理和数学建模。模块内使用双向Cuk变换器均衡;在模块间,充电均衡采用可重构电路方法,放电和静置均衡采用双向Buck-Boost变换器实现均衡,并针对不同的均衡情况制定对应的控制策略。然后,构建所提均衡电路的仿真模型,与传统均衡电路进行对比,分析电路的均衡时间、均衡效率与能量损失比。最后,通过与半实物仿真平台Typhoon结合,搭建电池均衡电路,验证了所提均衡电路的有效性。
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  电池组不一致性参数估算方法

  陈智伟, 张婷婷, 张维戈, 张言茹, 张珺玮

  电源学报. 2026, 24(9): 196-204. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.9.196

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  锂离子电池不一致性问题是影响电池组整体性能输出的关键因素之一,准确的不一致性参数估计对电池组的健康管理和优化控制至关重要。针对传统复杂电池单体参数估计算法拓展至电池组内所有单体应用时存在的计算量过大问题,提出了一种基于离线电池单体仿真数据库的不一致性参数估算方法。首先,通过搭建等效电路模型仿真生成综合的电池样本数据库;然后,从目标电池充电数据中提取片段电压特性曲线与数据库进行比对,基于相似性度量锁定最佳匹配样本,从而实现对组内所有电池单体容量及内阻的快速估算;接着,考虑到方法中插值误差及实际应用中电压采样误差的干扰,提出了基于窗口滑动搜索的修正机制,提高估计精度;最后,在实验室环境搭建的60个电池单体串联而成的电池组上进行了方法验证。结果表明,容量平均绝对百分比误差MAPE(mean absolute percentage error)不超过0.40%,内阻MAPE不超过2.60%,且在模拟采样误差的噪声数据上保持了较好的稳定性。
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  基于电-热-流耦合的高倍率储能电池液冷方案研究

  朱何荣, 李创, 熊杰, 于海波, 王万纯

  电源学报. 2026, 24(9): 205-213. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.9.205

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  为解决高倍率下储能电池模组温度高、均匀性差的问题,考虑电池及铝排的产热,建立一种电池模组电-热-流耦合仿真模型,分析冷板布置方案和流量对电池模组温度性能的影响。结果表明：布置双大面或侧面冷板的方案可控制最大温升在11.0 K以内,优于布置单大面冷板的方案;布置侧面冷板的方案控制温升极差的效果优于布置大面冷板的方案;在流量3.0 L/min以内时,增大流量能够有效降低模组最大温升和温升极差;在流量2.0 L/min以内时,布置大面或侧面冷板的方案增设底面冷板对模组温度性能有明显改善。对比实验与仿真结果,最大温升误差在0.9 K以内,验证了耦合仿真模型的准确性。
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  混合驾驶循环工况下的燃料电池电堆水热管理策略研究

  范一兴, 田国富, 吴子尧

  电源学报. 2026, 24(9): 214-223. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.9.214

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  工作湿度和温度是影响质子交换膜燃料电池PEMFC(proton exchange membrane fuel cell)电堆性能和使用寿命的关键因素。针对现有水热管理策略存在控制精度低和鲁棒性差的缺点,提出一种基于双延迟深度确定性策略梯度TD3 (twin-delayed deep deterministic policy gradient)的水热管理策略。该策略基于水热管理系统模型,对传统的泵、散热器和阴极加湿器独立控制的框架进行改进,实现了对温度和湿度的同步控制。以375片电池的PEMFC电堆的水热管理工作为例,将所提出的策略与基于深度确定性策略梯度DDPG (the deep deterministic policy gradient)的水热管理策略在混合驾驶循环工况下进行仿真实验对比。基于TD3策略下的电堆入口温度和电堆温度与理想温度的最大偏差比基于DDPG策略下的最大偏差分别减小了0.10 K和0.07 K;基于TD3策略下的电堆阴极入口湿度维持在25%~62%,而基于DDPG策略下的电堆阴极入口湿度维持在0~98%。结果表明,所提策略比基于DDPG的策略性能更好,能够有效减小电堆的温度最大偏差和湿度变化范围。
电力电子化电力系统
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  抑制混合级联直流输电系统受端后续换相失败联合控制策略

  周楠, 张巍

  电源学报. 2026, 24(9): 224-235. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.9.224

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  混合级联直流输电系统受端由电网换相换流器LCC(line commutated converter)和模块化多电平换流器MMC (modular multilevel converter)并联模块串联而成,此特殊结构已应用于实际工程。但由于LCC极难避免的首次换相失败以及受端LCC和MMC之间复杂的电气特性关系,抑制混合级联直流输电系统受端后续换相失败的控制策略成为难点。为此,提出了一种抑制混合级联输电系统后续换相失败联合控制策略,即将逆变侧LCC关断角的变化量转化为MMC发出的无功功率,并且进行合理的MMC无功功率分配,同时在LCC中加入非线性低压限流VDCOL(voltage dependent current order limiter)控制策略,以达到对混合级联直流输电系统后续换相失败的有效抑制。针对所提出的受端联合控制策略,在PSCAD中搭建对应的仿真模型并进行仿真分析,结果验证了所提方法的正确性以及对多种故障的适应性。
电气化交通
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  基于ADRC的新能源机车辅助电源研究

  席赫, 许国, 宋君健, 徐文婧, 粟梅

  电源学报. 2026, 24(9): 236-244. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.9.236

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  为实现辅助供电系统的轻量化和高效化,针对新能源机车辅助电源应用场景,对高压大功率DC-DC变换电源模块进行了研究。提出了适合高压大功率的三电平升压TL-Boost(three-level Boost)和输入串联输出并联ISOP(input series output parallel)全桥LLC谐振电路组成的准两级式拓扑及其动态自抗扰算法,详细介绍了其工作原理,并利用自抗扰控制ADRC(active disturbance rejection control)取代传统比例积分PI(proportional integral)控制,解决了由于负载波动导致的输出电压不稳定问题,最终实现了辅助电源的高均流和高稳定性运行。最后,搭建了1台由2个150 kW TL-Boost+LLC谐振变换器组成的样机并对其进行验证,实验结果证明了所提DC-DC变换器和控制方法的可行性与有效性,具有较高的工程意义。
人工智能与电力电子
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  基于多尺度TCN与多头自注意力机制的石化行业电能质量扰动识别方法

  王鸿章

  电源学报. 2026, 24(9): 245-253. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.9.245

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  随着石化行业的数智化转型发展,电能质量问题也日趋严重。由于生产需要,大量非线性、非对称、冲击性的用电负荷接入电网,从而产生一系列电能质量扰动问题,影响石化行业生产安全运行。基于此,提出一种基于深度学习的石化行业电能质量扰动识别方法,使用多尺度时间卷积网络TCN(temporal convolutional network)提取电能质量时序信号的全局特征和局部特征,引入多头自注意力机制突出重要特征,提升模型的识别性能。仿真数据和某地区石化行业电网数据验证结果表明,所提方法能够实现对单一和复合电能质量扰动信号的高精度识别,且具有较强的抗噪和泛化能力。
无线电能传输
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  抗偏移单端驱动无线电能传输系统

  黄智聪, 王京雨, 王宇, 徐海

  电源学报. 2026, 24(9): 254-262. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.9.254

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  为解决传统单端驱动无线电能传输WPT(wireless power transfer)系统对位置偏移敏感及依赖检测控制的问题,提出了一种新型单端驱动抗偏移WPT系统。该系统基于单极性与双极性线圈的复合,在位置偏移条件下保持恒定耦合磁通,通过2组单端驱动电路的正交激励与对补偿电路参数的优化设计,在不依赖检测与控制的条件下实现了抗位置偏移的恒压输出。此外,系统在全位置偏移范围内,可以保持效率不发生衰减。仿真和实验结果验证了所提抗偏移系统的有效性,系统可以在[-24.24%, 24.24%]的偏移下,实现脉动小于0.77%的恒压输出,保持脉动小于1.96%的85.14%的传输效率。该系统不仅采用了较少的开关管及相应的驱动电路,而且实现了良好的抗偏移能力。
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  无线电能传输系统双频补偿网络设计方法

  武洁, 岳增光, 孔飞, 李旭, 陈亚斐, 王明杰

  电源学报. 2026, 24(9): 263-274. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.9.263

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  单逆变器单发射线圈多频多负载感应谐振式无线电能传输WPT(wireless power transfer)系统能够同时支持多个不同频率的负载,结构简单,兼容性好,具有巨大的应用潜力。该系统补偿网络所需无源元件数量多,系统阶数高,且系统约束条件复杂,大功率高效率补偿网络的参数设计面临巨大挑战。以双频LCC-S结构为例,通过分析将设计变量从7个减少至1个,提出一种基于差分进化算法和拉格朗日乘数法的双频补偿网络设计方法,并考虑了电感寄生电阻的影响,兼顾了系统大功率和高效率传输。最后,按照该方法得出的设计方案搭建实验样机。实验结果表明,样机可不依赖于控制方法实现负载独立和恒压输出特性,系统输出功率达165.83 W,总效率达94.05%。
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  具有恒功率特性的水下无线电能传输系统研究与设计

  祖建中, 赵进, 孙作民, 穆亚宇, 钱伟

  电源学报. 2026, 24(9): 275-287. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.9.275

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  提出了一种适用于水下环境的单级功率控制无线电能传输WPT (wireless power transfer)系统,该系统的输出功率在互感、输入频率及负载发生变化时可以保持恒定。相较于传统的水下无线电能传输UWPT (underwater wireless power transfer)系统,本系统可实现输入频率自适应及二次侧功率自定义,具有更宽的输出调控范围,可使得包括自主水下航行器AUV (autonomous underwater vehicle)在内的水下设备更好地适应不同的充电条件。该UWPT系统采用S-S补偿网络,但二次侧串联的是可变电容SCC(switched-controlled capacitor)。首先通过控制SCC实现二次侧频率跟随,同时调整半控整流桥SAR (semi-active rectifier)的导通角重新配置等效阻抗;其次进一步调控SCC以消除二次侧多余容抗,保障系统恒流特性,从而实现输出功率调控,该系统仅通过二次侧单级功率定义,有效规避了水下无线通信;最后通过多环境模拟实验验证了UWPT系统及控制策略的可 行性。
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  一种基于WPT的新型电池均衡结构系统

  刘意轩, 张淼, 肖伸平

  电源学报. 2026, 24(9): 288-295. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.9.288

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  为解决均衡系统中电池外部接线复杂、集成度低、不利于维护的问题,提出一种基于无线电能传输WPT(wireless power transfer)的新型电池均衡结构系统。该系统将无线传能线圈、电池、均衡控制单元集成,利用中继线圈,使任意2个不均衡单元之间建立能量交换通道;通过引入LCC谐振网络,抑制来自非均衡单元的能量影响。同时,针对均衡过程中电池负载变化引起的效率下降问题,提出一种最大效率追踪MET(maximum efficiency tracking)的均衡控制方案。该方案控制半有源整流器SAR(semi-active rectifier)模拟最佳负载,使系统始终运行在最大效率点。为了验证系统的可行性,设计了一个六线圈均衡实验平台。实验结果证实了所提出的新型结构系统及控制方案的有效性,与同类型基于WPT的均衡系统相比,均衡过程中能量传递的效率明显提高。
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  无人机WPT系统综合性能的定量评价

  刘垚, 张波

  电源学报. 2026, 24(9): 296-306. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.9.296

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  针对无人机无线电能传输WPT(wireless power transfer)系统缺乏系统性性能评估方法的问题,提出了一种基于层次分析法AHP(analytic hierarchy process)与模糊综合评价的综合性能定量评价模型。该模型从充电能效、系统经济性与适配性、可靠性与环境适应性3个准则层出发,进一步将评价指标细分为传输效率、额定功率、单位功率成本、维护便利程度、环境适应性等13项具体指标,构建了层次化的评价体系。通过专家判断矩阵确定各指标权重,并结合模糊综合评价方法实现对系统的多维度量化分析。算例验证表明,该模型能有效评估不同技术路线的系统性能,为无人机WPT系统的设计优化与选型决策提供科学依据。
特种电源
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  基于平面磁集成变压器的高位取能电源设计

  朱一昕, 张威, 刘淳铭, 许德智

  电源学报. 2026, 24(9): 307-319. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.9.307

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  高位取能电源是一种高压宽范围输入的取能电源,应用于柔性直流输电系统中,为模块化多电平换流器MMC(modular multilevel converter)子模块控制电路供电。为使取能电源在更高、更宽范围的输入电压下工作,采用多路输入串联结构降低功率与磁性器件的电压应力。针对串联电路中磁性元件过多和各级输入电压均压难的问题,设计了一种基于平面磁集成变压器的高位取能电源。首先介绍了双管反激拓扑及其重要模态,并对自均压原理展开分析;接着对平面磁集成变压器进行具体设计;然后利用Maxwell软件对平面磁集成变压器仿真,分析变压器的磁密分布、损耗情况和温升特性;最后搭建了输入电压为350.0 ~4 000.0 V、输出电压为400 V的可稳定、有效工作的样机。实验结果表明了设计的有效性。
电机驱动与控制
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  基于改进滑模观测器的PMSM无差拍预测控制

  黄景涛, 王亚楠, 杨毅豪, 张鹏

  电源学报. 2026, 24(9): 320-330. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.9.320

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  针对永磁同步电机PMSM(permanent magnet synchronous motor)运行过程中,参数扰动、模型失配引发的模型预测误差造成的控制系统性能退化问题,提出了一种基于改进滑模扰动观测器的无差拍预测控制方法。首先,针对滑模控制中存在的固有抖振问题,设计了一种基于符号函数的边界层自适应混合趋近律,实现在零点处的平滑穿越;接着,通过设计模糊自适应推理规则实时调整边界层宽度,减小稳态误差,兼顾了趋近滑模面的快速性与抖振抑制,并证明了控制器的稳定性;最后,采用无差拍电流预测控制与模糊自适应滑模扰动观测器对预测模型进行前馈补偿,提高了参数鲁棒性。实验验证了在电机模型参数失配时,该方法不仅可以有效补偿参数扰动,而且稳态误差小,动态性能良好。
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  变扩展空间矢量的永磁同步电机三电平模型预测电流控制

  常九健, 薛大伟

  电源学报. 2026, 24(9): 331-341. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.9.331

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  针对中点钳位NPC(neutral point clamped)型三电平逆变器传统模型预测电流控制策略输出电流谐波较大、计算复杂且需要额外设定中点电压权重系数的问题,提出一种变扩展空间矢量模型预测电流控制VESVMPCC(variable extended space vector model predictive current control)策略。首先,基于无差拍思想,在旋转60°坐标系下对电压矢量进行滚动优化;然后,根据与参考电压矢量幅值和相角误差的大小动态改变占空比,从而合成可变的扩展空间矢量集,并将备选电压矢量集减少至8个;接着,通过构建虚拟矢量并引入中点平衡因子,省去了中点电压权重系数并具有良好的中点电压平衡能力;最后,通过实验验证了所提策略的有效性。
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  基于最小调节量算法的永磁同步电机无传感器控制下视在电感辨识

  姜雅飞, 葛扬

  电源学报. 2026, 24(9): 342-350. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.9.342

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  基于模型观测法的永磁同步电机PMSM(permanent magnet synchronous motor)无传感器控制技术广泛应用于各类PMSM控制系统。该技术依赖电机参数,然而,PMSM的参数特别是电感随运行状态变化而变化,且dq轴视在电感与增量电感的差异使得在线获取无传感器控制所需的视在电感颇具挑战。针对这一问题,提出一种基于最小调节量算法的PMSM无传感器控制下的视在电感在线辨识方法。首先,离线获得不同电流下的初始增量电感表;然后,在电机运行时,利用不对称高频电压注入法在线辨识某一工作点处的增量电感,并提出最小调节量算法以修正电感表中非工作点处的增量电感;最后,利用实时调节后的增量电感表计算相应工作点处的视在电感。将所提方法嵌入PMSM无传感器控制技术,克服了视在电感失配问题。实验结果验证了所提方法的正确性与有效性。
电磁干扰与电磁兼容
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  一种减小共模电压的级联H桥逆变器容错运行策略

  杨柳, 黄海, 邱荣禄, 王涵宇, 张兴

  电源学报. 2026, 24(9): 351-359. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.9.351

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  级联H桥CHB(cascaded H-bridge)逆变器的容错运行需注入共模电压CMV(common-mode voltage),可在不增加硬件成本的条件下使逆变器在故障后保持平衡线电压,但这会导致三相功率存在显著差异,甚至发生功率回流,造成不利影响。对此,提出了一种三次谐波与交替钳位算法相结合的CMV注入方式,以实现最大程度减小CMV的基频分量FCMV(fundamental common-mode voltage)。首先,通过交替钳位取值确定CMV,增大故障相输出电压以减小CMV;随后,注入三次谐波扩大CMV的线性调制区域,提高无需注入CMV的线电压极限值,以改善该方法所需线电压越小注入CMV越大的局限性。所提出的容错运行策略计算简单,FCMV小,提升了容错之后的变换器运行性能,仿真和实验证明了该方法的有效性。
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  逆变器不连续脉宽调制下的共模电压解析模型

  郑剑, 林良帅, 彭存性, 赵凯辉, 刘芳

  电源学报. 2026, 24(9): 360-370. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.9.360

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  不连续脉宽调制DPWM(discontinuous pulse width modulation)广泛用于大功率、高开关频率的三相逆变器,随着逆变器性能要求的提升,DPWM产生的共模电压给系统带来的负面影响不容忽视,为了预测和抑制共模电压,需要建立共模电压的数学解析模型。运用双重傅里叶级数理论,建立了DPWM0、DPWM1和DPWMmax的共模电压解析模型,由解析模型得出计算频谱,对3种解析模型和计算频谱进行分析、对比,得出共模电压的特性规律,并给出抑制共模电压的途径。在逆变器驱动电机系统中进行仿真和实验,共模电压的仿真频谱和实验频谱均与计算频谱一致,验证了解析模型的正确性与有效性。