2026年, 第24卷, 第8期　刊出日期：2026-08-30

  

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功率半导体器件与驱动
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  基于时分复用的信号-功率单隔离通道复合传输的栅极驱动技术

  宋世杰, 彭晗

  电源学报. 2026, 24(8): 1-13. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.8.1

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  在中高压应用中,传统的隔离栅极驱动采用双隔离通道分别传输驱动信号和驱动功率,存在信号延迟大、尺寸大和成本高的问题。单隔离通道下驱动信号-功率复合传输,是实现功率模块和驱动系统集成化、低成本、高性能的关键技术。针对现有驱动信号-功率初级复合传输方法中存在信号占空比范围受限、无法双向传输、功率传输不稳定等问题,提出一体化驱动的信号-功率时分复用传输架构及方法,聚焦传输时序、调制方式、实现电路等关键技术,提供高效可靠的设计方案。针对驱动信号在宽范围下高保真传输的要求,深入分析了制约驱动信号传输性能的关键因素,并总结了驱动信号、调制载波及电路带宽三者相互影响的规律,为mW级驱动信号与W级驱动功率复合传输奠定了理论基础。进一步地,采用共享链路型时分复用技术,突破了现有一体化传输中难以在驱动信号全占空比范围下实现驱动电平稳定传输和双向信号兼容传输的关键难题,研制了一款基于隔离反激变换器的一体化驱动器,采用脉冲占空比调制和异步时序正向传输驱动信号与驱动能量,反向采用脉冲幅值调制传输故障信号。样机采用平面印刷电路板PCB(printed circuit board)隔离变压器,尺寸低至20 mm× 17 mm×16 mm,驱动信号占空比范围覆盖0%~100%,信号频率最高达100 kHz,实现了驱动信号、驱动功率及反向故障信号的全双工一体化传输。
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  基于开通瞬态漏源电压的SiC MOSFET结温监测方法

  董慧芬, 李婵, 陈周帅, 刘松名

  电源学报. 2026, 24(8): 14-23. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.8.14

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  针对SiC金属-氧化物半导体场效应晶体管SiC MOSFET(SiC metal-oxide-semiconductor field-effect transistor)结温监测方法普遍存在适用性低和监测困难的问题,提出一种基于开通瞬态漏源电压的SiC MOSFET结温监测方法。由于开通过程中存在功率回路电感,因此开通瞬态漏源电压可以反映电流变化率,通过理论推导得出开通瞬态漏源电压与结温呈负相关。在此基础上,利用双脉冲实验,建立了基于开通瞬态漏源电压的结温估计模型。与实际温度相比,利用该模型得到的结温具有较高的精度,同时所选择的温敏电参数在开通过程中呈现了负载无关性的特点,且该方法测量和校准简单、无需破坏器件本身,因此适用范围更广。
电力电子变换器拓扑
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  集成倍压单元的高增益软开关直流变换器

  丁新平, 戴万宜, 权利敏, 张春林, 张鹏程, 俞寅昊

  电源学报. 2026, 24(8): 24-34. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.8.24

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  近年来,直流微电网的发展对高增益直流变换器提出了高增益和高效率的要求。在准Z源的基础上,提出了一种集成倍压单元的高增益软开关直流变换器。倍压单元和耦合电感提高了变换器的升压能力,同时通过有源钳位结构的控制,回收了耦合电感漏感的能量,使开关实现零电压导通、二极管实现零电压电流关断, 降低了变换器的损耗,提高了变换器的性能。此外,详细研究了变换器工作理论,设计制作了额定功率为200 W的实验样机,并与5篇文献所提的变换器对比,验证了所提变换器的可行性与优越性。
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  带开关电容的新型级联Boost变换器及其控制策略研究

  王红, 欧阳园康, 赵胜华, 李震

  电源学报. 2026, 24(8): 35-44. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.8.35

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  为了克服双开关级联Boost变换器CBC(cascaded Boost converter)存在的一些缺点,提出了一种带开关电容的新型级联Boost变换器CBC-SC(CBC with switched capacitor)。该变换器通过将开关电容单元与CBC结合,解决了CBC开关和二极管电压应力大的问题,并进一步提高了电压增益。由于采用了双开关的设计,CBC-SC能够适用于交错、同步和互补3种不同的控制策略,并展现出不同的性能。在采用交错控制策略时,CBC-SC的电压增益提升更为显著,同时在器件电压应力方面的表现也更为优越。分析了CBC-SC在交错、同步和互补3种控制策略下的工作原理和性能,并与其他同类变换器进行了对比。最后搭建了1台100 W的实验样机,通过实验验证了所提变换器在3种控制策略下工作的可行性与理论分析的准确性。
电力电子变换器建模与控制
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  虚拟阻抗+QPR控制的MMC-HVDC环流抑制策略

  王君瑞, 豆帅, 王铭

  电源学报. 2026, 24(8): 45-53. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.8.45

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  基于模块化多电平换流器的柔性直流MMC-HVDC(modular multilevel converter-high voltage direct current)输电系统子模块桥臂间环流使桥臂电流发生畸变,影响电容电压的平衡。根据模块化多电平换流器MMC(modular multilevel converter)的电路定理及工作特点,分析出MMC存在二倍频谐波分量和高倍频偶次谐波分量的环流问题。利用陷波器与准比例谐振QPR(quasi-proportional resonant)控制器配合实现对二倍频谐波分量的提取和抑制,并加入虚拟阻抗抑制MMC环流中的高倍频偶次谐波分量。该策略同时抑制了二倍频谐波分量和高倍频偶次谐波分量,环流抑制效果明显,适用于MMC-HVDC的环流抑制控制。仿真结果表明,加入虚拟阻抗的QPR控制策略能够有效抑制MMC环流波形、MMC桥臂电流波形和MMC-HVDC交流侧电流的波动幅值。
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  基于超螺旋滑模控制的双有源桥DC-DC变换器全局回流功率优化研究

  钟健, 关维德, 陆俊杰, 蒋配玲, 王旭红, 夏向阳

  电源学报. 2026, 24(8): 54-64. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.8.54

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  针对双有源桥DAB(dual active bridge)变换器在单移相调制下回流功率较大的问题，提出一种基于双重移相调制和超螺旋滑模控制的全局回流功率优化方案。首先，分析双有源桥变换器在双重移相调制下的4种工作模式特性，建立数学模型并推导出变换器传输功率和回流功率计算公式；然后，对4种工作模式分别进行回流功率优化分析，获得全局模式下产生回流功率最小的最佳移相比组合；接着，基于双有源桥变换器的降阶模型引入超螺旋滑模控制算法，进一步提高系统的静态和动态性能；最后，基于OPAL-RT的OP4512半实物仿真平台进行实验对比，结果验证了所提优化方案的有效性。
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  跟网型逆变器的全模型预测控制

  刘少龙, 侯川川, 朱淼

  电源学报. 2026, 24(8): 65-77. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.8.65

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  在双高电力系统的场景下,跟网型逆变器需要利用锁相环PLL(phase-locked loop)精准提取电网电压相位,在复杂工况下可能会出现跟踪滞后与相位偏差较大的问题。同时,基于比例积分PI(proportional integral)的传统并网控制策略需涉及烦琐的参数整定工作,不仅增加了控制器的设计难度,还难以适应不同电网强度的变化。为此,基于模型预测控制MPC(model predictive control)的非线性目标约束处理能力与快速动态响应特性,提出跟网型逆变器全MPC策略。首先,建立离散控制集下的MPC-PLL结构,精准提取电网电压相位;其次,采用连续控制集模型预测控制CCS-MPC(continuous control set-model predictive control)构建MPC电流环,通过控制计算可直接输出最优开关状态;最后,构建以直流侧电压稳定为控制目标的MPC电压环,提供可靠的直流侧支撑并生成最优电流参考指令。仿真与实验结果表明,在强弱电网不同工况下,建立的全MPC控制策略的暂稳态性能均优于传统PI。该结果将为跟网型逆变器控制技术发展提供全新参考,为大规模可再生能源并网逆变器的稳定运行提供理论支撑。
新能源发电与储能
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  直驱风机故障穿越恢复过电压机理分析与无功电流补偿抑制

  袁峥, 訾鹏, 赵峰

  电源学报. 2026, 24(8): 78-88. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.8.78

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  因故障清除识别不及时与控制延时导致的直驱永磁同步风电机组故障穿越恢复过电压易引发机组连锁脱网的现象,已成为限制新能源消纳的关键因素。基于此,定量分析了电网故障清除后机端过电压产生机理,解析推导了机端电压与电网参数、机组输出有功无功电流间的表达式,提出了故障穿越恢复过程中无功电流指令解析生成与补偿控制方法,给出了策略启动、退出逻辑。所提方法可根据电网参数和实测有功电流,自适应切换调整机组无功电流参考值,消除部分控制延时环节带来的影响。算例结果表明,所提控制策略能够有效抑制故障穿越恢复过电压,并降低故障清除后的系统失稳风险,提升新能源并网系统安全稳定性。
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  具有电感辨识功能的双馈感应风力发电机低开关频率模型预测电流控制

  黄思源, 刘述喜, 刘科, 唐博, 王子豪

  电源学报. 2026, 24(8): 89-99. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.8.89

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  针对占空比模型预测电流控制稳态性能不佳、开关损耗较高及易受电机参数变化影响等问题,研究了一种具有电感辨识功能的双馈感应风力发电机DFIG(doubly-fed induction generator)低开关频率模型预测电流控制策略。首先,根据转子电压无差拍控制原理,分配相邻2个基本电压矢量及零矢量作用时间,合成6个期望电压矢量。其次,以最小转子电压预测误差与相邻2个控制周期切换点处最小开关切换次数为约束条件构建价值函数,对6种矢量组合枚举寻优。最后,建立d轴与q轴定转子磁链状态方程,采用模型参考自适应系统MRAS(model reference adaptive system)算法对电机系统中的电感参数进行在线辨识,并将实时辨识结果反馈至系统中。仿真和实验结果表明,所提策略在有效降低开关频率的同时,具有良好的控制性能与参数鲁棒性。
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  基于CRITIC权重法的风光发电单元灵活性控制方法

  宋朋飞, 亢朋朋, 孟铁强, 翟文辉, 张兴, 田晓煜

  电源学报. 2026, 24(8): 100-109. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.8.100

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  当前的风光发电单元仍面临太阳能、风能等资源间歇性及电网实时波动双重作用下的灵活性不足问题。因此,研究风光发电单元的灵活性评估及提升策略至关重要。围绕灵活性评估量化及灵活性控制策略2方面问题,首先探索灵活性评估体系,从功率出力能力、稳定性、电压支撑能力等方面选取灵活性评估指标,基于CRITIC权重法量化风光发电单元在不同控制策略下的灵活性;其次根据灵活性评估结果,使风光发电单元选择具有灵活性优势的控制策略并进行无扰动切换,实现风光发电单元的灵活性控制;最后基于实际应用的大功率光伏并网变流器模型,通过仿真验证了所提方法的可行性。
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  多堆燃料电池架构和功率管理策略综述

  武小花, 毛建卫, 汪鑫, 杨继斌, 邓鹏毅, 李颖

  电源学报. 2026, 24(8): 110-120. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.8.110

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  随着环境问题的日益严峻,燃料电池作为新能源发展的核心技术之一,已经成为实现碳减排和能源结构优化的关键技术。在满足大功率需求的应用场景中,多堆质子交换膜燃料电池系统(多堆燃料电池系统)展现出巨大的潜力。在此背景下,针对多堆燃料电池系统的架构(电气、流体和热)、功率管理策略、寿命、效率和氢耗等方面的研究状况和进展进行了详细的综述,并探讨分析多堆燃料电池系统与单堆燃料电池系统在寿命、效率和氢耗等关键指标上的差异,旨在彰显多堆燃料电池系统的显著优势。
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  基于分数阶和FOSVD-MIAUKF的锂离子电池SOC估计

  赵正正, 范秋华, 袁照凯

  电源学报. 2026, 24(8): 121-130. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.8.121

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  为了更准确地对电池的工作特性进行表征,以三星动力锂离子电池为研究对象,基于分数阶微积分理论建立二阶分数阶模型FOM(fractional-order model)。针对二阶FOM参数非线性、多极值的特点,采用自适应遗传算法进行参数辨识。在传统的无迹卡尔曼滤波UKF(unscented Kalman filter)算法基础上,提出了一种分数阶奇异值分解-多信息自适应无迹卡尔曼滤波FOSVD-MIAUKF(fractional-order singular value decomposition- multi-information adaptive unscented Kalman filter)算法。仿真结果表明,改进后的FOSVD-MIAUKF算法结合二阶FOM能够较好地对锂离子电池荷电状态SOC(state-of-charge)进行估算,在动态应力测试DST(dynamic stress test)、联邦城市驾驶循环FUDS(federal urban driving schedule)工况下的均方根误差均小于0.5%,验证了改进后的方法具有较好的适应性和较高的精度。
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  基于修正安时积分法的锂离子电池荷电状态估算

  梁叶, 蔡孟冶, 姜岩峰, 王会刚

  电源学报. 2026, 24(8): 131-139. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.8.131

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  锂离子电池的荷电状态SOC(state-of-charge)是反映该电池剩余电量状态的重要参数。针对安时积分法SOC初值无法确定、累积误差逐渐变大的问题,提出一种修正安时积分法误差的算法。通过研究磷酸铁锂电池的充放电特性,得到开路电压-荷电状态OCV-SOC(open circuit voltage-SOC)曲线及直流内阻-端电压曲线。所提算法在锂离子电池充电状态下,电量达到判饱条件时进行校准;放电状态下,电量为7%时基于电池特性曲线在线校准误差。试验结果显示,所提算法在SOC估算的过程中可以有效减小误差,并将误差控制在2.00％以内,具有较高的估算精度。
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  基于Wasserstein距离的电池SOH估算方法

  赵靖杰, 胡聪慧

  电源学报. 2026, 24(8): 140-150. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.8.140

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  电池健康状态SOH(state of health)评估在确保储能系统安全稳定运行方面具有重要意义。然而,使用固定电压段作为模型输入的方法在实际应用中受到用户使用习惯变化的限制,且多数利用容量增量IC(incremental capacity)分析估计SOH的研究仍存在着平滑参数选择较为困难的问题。提出的滑动窗口平滑方法在获得平滑IC曲线的同时,简化了实际应用中参数的选择过程。该方法使用了2种互补的Wasserstein距离计算方法评估目标IC曲线和参考曲线的差异,并将该差异作为健康特征HF(health feature)与对应电压段起始电压结合,作为模型输入,用于训练高斯过程回归模型。测试结果显示,任意区间的电压段,即使是未包含IC曲线峰值的部分充电数据,均可作为模型输入来获得低于2%均方根误差RMSE(root mean square error)的SOH估算结果。 此外,分析了不同平滑参数、采样频率及估计模型对估算结果的影响。分析结果表明,所提取的HFs具有较强的鲁棒性,模型具有较高的估计精度。
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  敞开式锂离子电池模块的风冷散热研究

  田刚领, 罗军, 陈晨, 李铜, 赵晓亮

  电源学报. 2026, 24(8): 151-160. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.8.151

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  温度是影响锂离子电池储能系统安全和运行效率的主要因素之一,良好的热管理设计有助于改善储能系统电芯运行的温度环境,是高安全、高效储能系统的基本保障。为改善电芯运行的温度环境,设计了一种适用于锂离子电池储能系统的敞开式风冷散热电池模块,采用数值模拟方法探究了风扇的风量、散热口琴管截面形状以及电芯与口琴管接触导热系数等对风冷散热电池模块散热性能的影响。结果表明：风扇风量由0.400 m³/min增大到2.400 m³/min时,风冷散热电池模块最高温度和最低温度均先明显下降,然后趋于平衡,电池模块最大温差由9.3 ℃降低到6.6 ℃,降低了2.7 ℃;风冷散热电池模块散热口琴管截面形状由均布状态优化为分区布局,提高了口琴管风量分配的合理性;在风扇风量为2.000 m³/min的条件下,电池模块最大温差由6.8 ℃降低到4.5 ℃,温差缩小了33.8%。此外,在一定范围内,通过增大电芯与口琴管间的接触导热系数,可以有效降低风冷散热电池模块的整体温升。
电力电子化电力系统
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  构网储能VSG参数整定与无缝切换策略

  孙逸斐, 周京华, 陈莎莎

  电源学报. 2026, 24(8): 161-169. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.8.161

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  传统电力系统中电力电子设备多以跟网型控制为主导,然而随着可再生能源占比逐步提高,新型电力系统面临缺乏惯性与阻尼的问题,威胁系统稳定性。基于虚拟同步发电机VSG(virtual synchronous generator)的构网储能技术可模拟传统同步发电机,主动支撑系统电压/频率,提升系统稳定性,因此该策略被诸多学者广泛关注。目前已有多种VSG控制策略,不同控制策略导致VSG参数整定难以统一,甚至构网能力不符合标准要求。首先,基于此,按照国家标准与电力行业标准进行参数整定,建立有功/无功小信号模型,确保所设计参数符合国家构网标准要求。接着,为减少并网电流冲击,在应用层面构网储能VSG需具备无缝切换功能。然后,基于消除相角跳变的方式提出一种新型预同步策略,该策略具备简单、易于工程实现等优点。最后,通过仿真与实验验证所提参数设计的可行性以及无缝切换策略的有效性。
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  基于源网荷特性的油田配电网电能质量综合治理策略研究

  张凡, 顾沈卉, 崔田杰, 赵泽玺, 郭睿曦, 张岩

  电源学报. 2026, 24(8): 170-180. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.8.170

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  油田配电网独特的源网荷特性使得电能质量问题突出。开展油田配电网电能质量评估和综合治理策略研究,通过对典型站所负荷的谐波特性进行监测及溯源分析,揭示出谐波源类型、特征及其分布,量化评估电能质量水平;进一步针对谐波源,提出采用有源和无源双层谐波治理方案,基于无功补偿设计无源滤波器, 建立局域电网谐波优化补偿目标函数,通过几何形式简化计算,结合非线性规划算法寻求最优解,明确有源滤波装置在配电网中的最优布局点及配置容量。最后以IEEE 33节点算例验证了所提算法的有效性,并对油田配电网开展治理实验,以最小数量和容量的有源滤波器配置优化整体谐波,实现电压总谐波畸变率THD(total harmonic distortion)从7.2%降低至2.1%,电流THD从44.5%降低至7.1%,证明所提方案的有效性。
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  张北柔性直流输电系统中性线电压谐波抑制

  高帅, 姜振宇, 庞富宽, 赵思翔

  电源学报. 2026, 24(8): 181-191. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.8.181

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  张北柔性直流输电系统中性线电压谐波问题产生了以下影响：中性线电压互感器中的电容受到系统中高次谐波的影响产生谐波电流,使得电容装置发热严重进而损坏;电容的投切造成系统的谐波放大,对附近其他电气设备的稳定运行产生影响,对电力系统的安全和正常工作造成重大威胁。为了解决这个问题,首先建立了模块化多电平换流器MMC(modular multilevel converter)的谐波分析模型,并对多端柔性直流输电系统中交流和直流之间的谐波交互影响进行了深入分析;接着将对换流站谐波特性的研究结果应用于张北柔性直流输电系统,得到了系统中性线电压的特征谐波;最后搭建了张北柔性直流输电系统模型,在PSCAD仿真软件中采用直流有源阻尼抑制谐振的控制策略,验证了该控制策略能够有效抑制中性线电压的谐波。
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  基于CNN-LSTM的直流微电网稳定性判别方法

  张晓棋, 覃默, 熊波, 蔡慧, 李灵至

  电源学报. 2026, 24(8): 192-199. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.8.192

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  针对直流微电网系统中阻抗不匹配的问题,提出了一种基于卷积神经网络CNN(convolutional neural network)和长短期记忆LSTM(long short-term memory)网络的直流微电网稳定性判别方法。首先,构建了CNN-LSTM复合网络模型,阐述了所提方法的基本结构和原理;其次,在MATLAB/Simulink中搭建了直流微电网系统的仿真模型,并进行了算例分析,详细描述了所提算法的实现过程;最后,将所提方法与人工神经网络ANN(artificial neural network)模型、CNN模型和LSTM模型进行了性能对比,并在半实物仿真测试平台上进行了实验验证。实验结果表明,所提方法能够自动提取特征,实现快速、准确的直流微电网系统的稳定性判别。
无线电能传输
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  基于数据驱动的激光无线能量传输效率在线预测方法

  孙梁榕, 白云峰, 康劲松

  电源学报. 2026, 24(8): 200-210. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.8.200

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  激光无线能量传输LWPT(laser wireless power transmission)技术具有远距离、高定向性和高功率密度等优势,在无人机UAV(unmanned aerial vehicle)供能等领域应用前景广阔。然而,大气散射、吸收与湍流等环境扰动使介质传输状态呈现强非线性与时变特性,而传统机理模型依赖环境参数,难以支持在线感知。为此, 提出一种特征自适应增强型全连接神经网络FAENN(feature-attention enhancement neural network),利用激光器电流与光伏电流等易测电气量,实现对传输效率的高精度在线预测。融合逐维特征门控与残差连接,兼顾建模能力与训练稳定性。实验表明,模型在测试集上决定系数R²达0.995 54,显著优于线性回归、支持向量回归及前馈神经网络;在6 m激光传能平台上,辐照功率密度预测平均绝对误差仅为0.036 kW/m²。所提方法无需大气介质传感器,具备高精度、低延迟与强泛化能力,可为智能激光供能系统提供可靠状态感知支撑。
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  LVC-LCC型IPT系统恒流恒压及充电策略研究

  徐晓帅, 周晓鸣, 吴小波, 刘云海, 陆昊

  电源学报. 2026, 24(8): 211-219. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.8.211

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  无线电能传输技术常用于为负载自带电池充电。首先,为延长电池使用寿命,基于双边LCC补偿网络提出一种兼具恒流输出特性和恒压输出特性的新型补偿网络,其仅在一次侧采用1个可变电容就能实现感应式电能传输 IPT (introduction power transfer)系统在恒流输出模式和恒压输出模式之间的转换,减少了元器件和交流开关的数量。其次,基于安全充电策略提出相应的补偿参数设计原则,以保障在切换时负载功率和功率因数角波动率在安全阈值内,提高系统充电安全性。最后,搭建了30.0 W的实验样机,恒定输出电压为20.21 V,恒定输出电流为1.14 A,验证了该新型补偿网络具备恒流输出模式和恒压输出模式的输出特性。在输出模式切换时,恒流模式状态下负载输出功率为19.8 W,功率因数角为73.17°;恒压模式状态下负载输出功率为26.1 W,功率因数角为76.57°,验证了补偿参数设计原则分析的正确性。
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  基于脉冲密度调制的PSK通信下无线电能传输系统前馈功率补偿器的设计研究

  宗思佳, 李明, 王呈轩, 郑云平, 樊艳芳

  电源学报. 2026, 24(8): 220-229. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.8.220

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  无线电能传输WPT(wireless power transfer)系统通常需要效率优化和功率调节的双侧协同控制,因此要求发射侧和接收侧之间建立无线通信链路。相移键控PSK(phase shift keying)通信具有高安全性和低硬件成本的优点,是WPT系统的一个很好的选择,然而,PSK通信所需的转换器相位调制将引起输出功率和电压波动。首先分析了相位调制深度与输出波动幅度之间的关系,然后提出了一种基于脉冲密度调制的前馈功率补偿方法,用以补偿PSK通信引起的输出电压波动。实验结果表明,所提功率补偿器可以在没有大容量输出滤波电容的情况下将输出电压波动抑制到可忽略不计的水平,可以证明所提方法克服了WPT系统中PSK通信的主要缺点。
特种电源
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  一种基于氮化镓94%高效率宇航二次电源的研究

  吕晓峰, 王英武, 巴得俊, 许春飞, 王弈赫, 牛雨欣

  电源学报. 2026, 24(8): 230-239. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.8.230

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  聚焦氮化镓GaN(gallium nitride)功率器件在提升宇航电源系统高功率密度及高效化方面的潜力,设计了一款集成控制器与驱动器的250 W GaN宇航二次电源样机,并通过Ansys仿真优化高频变压器绕组结构提高输出效率。实验结果表明,该GaN宇航电源峰值输出效率达94%,功率密度约高达12 W/cm²,相较于同等级硅器件电源,效率提升3.8%,功率密度提升2.7倍。此外,单粒子辐射实验验证了GaN器件的抗辐照特性。
电机驱动与控制
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  低速无位置传感器运行的永磁同步电机逆变器自适应死区补偿策略

  张坤, 张航, 陈哲, 马辉, 雷昱坤, 骆光照

  电源学报. 2026, 24(8): 240-250. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.8.240

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  首先,针对航空永磁同步电机PMSM(permanent magnet synchronous motor)泵类负载的工作特点,基于非线性磁链观测器实现电机的无位置传感器运行,提出一种改进的延时补偿策略来获取指令电压。受逆变器非线性延时影响,反馈电流会出现如dq轴电流耦合效果增大、估计转子位置滞后等现象,降低了无位置传感器的控制性能。接着,在全速域空间矢量脉宽调制SVPWM(space vector pulse width modulation)下,设计一种自适应扰动观测器来获取逆变器非线性延时引起的q轴扰动电压。最后,在i_d=0的电流控制策略中实时获取补偿时间估计值,并将其等效为三相电压补偿值作用于三相给定电压上。通过实验对所提逆变器非线性延时补偿策略进行验证,结果表明了所提策略可有效改善非线性磁链观测器在低速时的无位置传感器控制性能。
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  考虑相位补偿和参数失配的永磁同步电机混合模型磁链观测器

  徐岸非, 朱雪松, 袁雷

  电源学报. 2026, 24(8): 251-263. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.8.251

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  传统混合模型磁链观测器HMFO(hybrid model flux observer)在低速下的相位偏差导致其对磁链估计存在误差,而参数不匹配的情况更会给其稳定性带来严重挑战。为了提高磁链观测器的准确性及参数鲁棒性,采用一种考虑相位补偿和参数失配的磁链观测模型,采用相位补偿的传递函数,并引入扩张状态观测器ESO(extended state observer)对参数失配所造成的扰动进行前馈补偿。最后设计了电机在启动及全速域下的相位补偿对比实验、参数鲁棒性实验、负载突变实验与极低速实验。实验结果不仅表明该控制策略能够增强系统对参数扰动的鲁棒性,提升系统的估计精度,还验证了该控制策略的有效性与可行性。
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  考虑磁饱和效应的同步磁阻电机倾斜角补偿的无传感器低速控制策略

  宋雨生, 郭长兴, 李凤姣, 赵子安, 沈传文

  电源学报. 2026, 24(8): 264-274. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.8.264

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  同步磁阻电机SynRM(synchronous reluctance motor)具有显著的磁饱和效应,导致传统的高频电压注入方法会产生转子位置观测误差。针对此问题,研究使用转子静止法对SynRM磁链模型进行检测,建立了考虑磁饱和效应的SynRM非线性模型,并在该模型基础上构建了SynRM高频电流响应模型并对其进行稳定性分析及优化。重载工况下,SynRM磁饱和效应增强,对其在高频注入参考系中进行注入倾斜角信号补偿,解决转子位置观测器易失控问题,增强了控制的稳定性;针对轻载工况电机凸极性弱的问题,设计q轴最小电流限制策略,提高了电机凸极性质。实验结果表明,所提出的控制方法实现了SynRM在零低速全工况的稳定运行,表现出良好的控制性能。
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  高速永磁同步电机高鲁棒性电流解耦控制器设计方法

  徐子悦, 秦建楠

  电源学报. 2026, 24(8): 275-285. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.8.275

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  为增强高速永磁同步电机HSPMSM(high-speed permanent magnet synchronous motor)电流解耦控制器的参数鲁棒性,首先,提出一种高参数鲁棒性的电流解耦控制器;接着,提出一种参数优化设计方法。所提方法基于零极点对消原则,在离散域直接设计电流解耦控制器,可有效克服低载波比工况下数字控制系统的延时效应,大大提高控制器的参数鲁棒性。最后,基于HSPMSM的实验结果验证了所提方法的有效性。
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  基于改进死区补偿方法的永磁同步电机无差拍预测电流控制

  陈跃峰, 李佳耀

  电源学报. 2026, 24(8): 286-295. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.8.286

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  无差拍预测电流控制DPCC (deadbeat predictive current control)具有动态响应快速的优点,近年来受到国内外学者们的广泛关注,相关研究已取得了大量成果。为了提高DPCC低速稳态性能,以永磁同步电机PMSM(permanent magnet synchronous motor)为对象,提出了一种改进的死区补偿方法。首先,分析死区时间及逆变器非线性特性导致的电压误差;然后,利用dq轴电流指令值替代滤波后的电流值,考虑无差拍预测电流控制中存在的一拍延迟,进行了三相电流重构;最后,分析电流极性对电压误差计算的影响,利用改进的正弦型函数替代传统的开关函数并计算补偿电压。对3种DPCC方法进行了实验对比研究,分别为无死区补偿、传统死区补偿及所提改进的死区补偿算法。结果表明：所提算法可以有效消除电流在过零点处的畸变,进一步降低了电流谐波。
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  基于改进的全阶磁链观测器感应电机低速性能研究

  康志新, 卢永杰, 缪仲翠

  电源学报. 2026, 24(8): 296-305. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.8.296

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  为解决传统全阶磁链观测器FOFO(full-order flux observer)应用在低速场合性能差的问题,首先以FOFO的构成为出发点,针对定子电阻在运行过程中发生变化的问题设计了定子电阻估计准则,并在保证系统稳定运行的条件下设计了反馈增益矩阵,同时将该矩阵与电阻估计和转子电角速度估计相结合;然后研究了感应电机的模型预测转矩控制MPTC(model predictive torque control)系统,并对其价值函数进行优化、控制系统进行延迟补偿;最后将改进的FOFO应用到MPTC系统中,实现无速度传感器控制,并通过仿真验证改进的FOFO对感应电机低速性能的改善效果。结果表明,改进的FOFO的MPTC系统提高了感应电机在低速时的控制性能和电机的抗负载扰动能力,增强了对定子电阻的鲁棒性。
电磁干扰与电磁兼容
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  柔直换流阀子模块中IGBT器件的磁场辐射特性与驱动电路的电磁问题分析

  闫玉瑶, 彭晗, 岳乔治, 王曼博, 白建成, 童乔凌

  电源学报. 2026, 24(8): 306-318. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.8.306

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  模块化多电平换流器MMC (modular multilevel converter)是柔性直流输电的核心装备,其安全可靠运行对于保障电力安全至关重要。换流阀中绝缘栅双极型晶体管IGBT(insulated gate bipolar transistor)器件在开关过程中因高电压和大电流的快速投切产生强电磁干扰,影响低压控制电路的正常工作,严重时会导致系统故障。驱动板卡与高压大电流IGBT器件直接相接,为系统提供开关控制信号,是低压二次板卡中最易受干扰的单元。因此,将探讨换流阀子模块IGBT器件的电磁辐射及驱动信号电压中的电磁干扰问题。首先,明确了驱动板卡与功率模块之间的距离远小于IGBT开关电磁波的波长,因此展开聚焦近场辐射问题。然后,驱动板卡上布局、布线复杂且存在局部铺铜的情况,揭示了驱动板卡上的电磁辐射源由IGBT器件开关电磁源及驱动板卡上铺铜所引起的电磁散射源构成,呈多源互相作用的特性。最后,以实际换流阀子模块为研究对象,通过不同开关工况下的实验分析,全面且准确地获得了换流阀子模块的空间磁场在位置、频率和强度上的分布特性,验证了驱动板卡上电磁散射特性及电磁散射和辐射共同作用下的驱动信号端口的感应电压。
故障诊断与可靠性
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  基于共模回路的变频电机定子绕组对地绝缘监测

  王昌, 李珊瑚, 牛峰, 丁一夫, 王云, 刘丽莎

  电源学报. 2026, 24(8): 319-327. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.8.319

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  为实现变频电机定子绕组相端和内部对地绝缘状态监测,提出一种基于共模回路的绝缘监测方法。首先基于电机共模等效模型,分析了电机系统共模回路阻抗MHz高频和kHz中频特性。基于共模阻抗特性,分析了共模电流的主导模态及路径。从理论上推导出中高频共模电流振荡频率与电机端部电容和绕组内部绝缘电容的关系,利用变分模态分解算法,将共模电流的2种模态进行分离,通过高频共模和中频共模电流分别监测电机相端和绕组内部绝缘劣化状况。实验结果表明,所提方法可以灵敏地反映电机相端绝缘和绕组内部绝缘的微弱变化。
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  基于改进粒子群优化算法优化SVM的断路器故障诊断

  陈国平, 高慧民, 陈蒙蒙, 荣灿灿, 夏晨阳

  电源学报. 2026, 24(8): 328-338. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.8.328

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  为了提高断路器故障诊断精度,提出通过改进粒子群优化IPSO(improved particle swarm optimization)算法对支持向量机SVM(support vector machine)相关参数进行优化,进而建立一种新的IPSO-SVM断路器故障诊断模型。其中,IPSO算法通过混沌映射、动态调整惯性系数和更新最优粒子策略等方法对粒子群优化PSO(particle swarm optimization)算法进行改进,提高了算法的收敛速度和精度。进一步地,结合几种典型的高压断路器故障类型和某种断路器的实际运行数据,构建IPSO-SVM故障诊断模型。最后,对比相同训练集下的其他断路器故障诊断模型,实验结果表明,IPSO-SVM模型具有更高的诊断精度,降低了人为干预程度,实现了对故障类型的有效识别,保障了分合闸线圈的可靠运行。
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  考虑空间辐射-温度耦合效应的DC-DC电源寿命评估

  宗怡明, 方艳红, 锁斌

  电源学报. 2026, 24(8): 339-346. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.8.339

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  DC-DC电源在空间环境中同时受到长期低剂量率辐射和温度的共同影响,当前尚无空间辐射-温度耦合效应加速模型,因此如何评估DC-DC电源在耦合效应下的寿命是目前面临的一项重要挑战。基于此,提出了一种基于广义耦合加速模型和响应面加速模型的寿命评估方法。该方法以广义耦合加速模型和响应面加速模型为基础,首先通过粒子群算法进行最优加速模型的选择和参数估计;然后通过模型平均的方法建立最终的耦合效应加速模型;最后以某型DC-DC电源为对象,对不同应力组合下获得的加速性能退化数据进行耦合关系分析,并使用所提方法开展DC-DC耦合效应下的寿命评估,验证了新方法的有效性。
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  基于残差的高阻故障检测与容错控制策略

  马原, 刘佳林, 陈璨, 徐广达, 马鑫晟, 张赛

  电源学报. 2026, 24(8): 347-354. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2026.8.347

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  针对微电网孤岛运行模式下逆变器线路出现单相接地高阻故障引起的系统电压不平衡的问题,提出一种基于残差生成器的零轴高阻故障检测和容错控制方法,以降低系统电压的不平衡度。首先,建立四桥臂逆变器dq0轴的状态空间模型,分析高阻故障对输出电压的影响。其次,基于左右互质分解和欧拉参数化理论设计残差生成器得到残差,利用巴特沃斯带通滤波器生成零轴残差分量,进行故障检测。然后,从零轴扰动对消的角度通过模型匹配理论设计零轴容错控制器,并利用线性矩阵不等式法进行求解。最后,利用PXI半实物仿真平台进行高阻故障检测和容错控制实验,验证该方法的可行性。