2025年, 第23卷, 第3期　刊出日期：2025-05-30

  

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新型电力系统电能质量分析与控制专辑
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  新型电力系统电能质量分析与控制专辑主编寄语

  卓放, 朱明星, 涂春鸣, 耿华

  电源学报. 2025, 23(3): 1-3. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2025.3.1

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  基于谐波状态空间多变流器并网系统建模及稳定性分析

  万钰锡, 李寅, 林顺富

  电源学报. 2025, 23(3): 4-14. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2025.3.4

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  为解决新能源多变流器并网系统MGCCS(multiple grid-connected-converter system)中的电能质量相关问题,首先基于谐波状态空间HSS(harmonic state space)方法建立MGCCS的串联和并联模型。HSS模型考虑了开关过程中的高频分量,其内部的Toeplitz矩阵能够有效捕捉变流器内部的谐波耦合。在建立MGCCS串联和并联HSS模型的基础上,引入虚拟电阻改进模型,并考虑电网阻抗的影响,以模拟多变流器并网系统。通过对状态矩阵的特征值分析,对多变流器互联系统的谐波稳定性进行研究。研究深入分析了主电路和控制器参数对谐波不稳定性的影响,预测谐波不稳定模式的振荡频率。MATLAB/Simulink仿真结果及RT-LAB实验结果验证了基于HSS改进模型的正确性以及谐波稳定性分析的准确性。
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  基于级联H桥变流器的动态电压恢复器电压补偿控制

  唐绪青, 马俊鹏, 肖先勇

  电源学报. 2025, 23(3): 15-24. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2025.3.15

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  电压暂降是电能质量的主要问题之一,动态电压恢复器DVR(dynamic voltage restorer)是1种有效的解决方案。由于传统DVR无法适应中压领域应用,首先介绍1种基于级联H桥多电平变流器的高压直挂式DVR;为提高系统的响应速度及补偿精度,提出1种用于DVR交流电压补偿控制的dq轴解耦策略,同时采用基于电压补偿分量注入的载波相移脉宽调制策略,解决级联H桥直流侧电容电压平衡问题,保障了系统的安全性和稳定性;最后通过MATLAB/Simulink对所提出的DVR及控制算法进行建模与仿真,验证了该方法的有效性和可行性。
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  基于电能信息一体化传输的APF多机并联系统及其均流方法

  苏敏超, 邹杰, 王雷, 郭琴, 周磊

  电源学报. 2025, 23(3): 25-35. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2025.3.25

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  由于微电网中分布式电源的间歇性、非线性负荷增减频繁等原因,导致谐波能量变化较大,采用多台并联运行的有源电力滤波器APF(active power filter)能够对微电网谐波进行有效治理。然而,多台APF并联运行会因各APF补偿的电流不均而形成环流,从而导致系统损耗增加。为此,本文提出1种基于电能信息一体化传输技术的均流控制方法,通过在逆变器功率调制环节加入信息调制,实现电能变换的同时传递关键信息,完成并联系统的均流控制。相较于传统的集中式、主从式控制方法,本文提出的方法无需额外的通信设备和通信线路,可进一步提高系统的可靠性、灵活性和可扩展性。通过RT-LAB仿真实验验证了所提均流控制方法的可行性与有效性。
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  计及背景谐波时变特征的系统谐波阻抗估计方法

  王小明, 郑浩, 赵文广, 文一, 朱明星, 丁同

  电源学报. 2025, 23(3): 36-46. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2025.3.36

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  准确估计系统谐波阻抗是开展谐波溯源的关键。现有方法大多基于背景谐波保持不变或平滑波动的前提,但在新型电力系统中,背景谐波电压或系统谐波阻抗通常呈现非平滑波动特征,甚至在某些时间断面发生突变,导致现有方法产生较大的计算误差。针对此,提出1种计及背景谐波时变特征的系统谐波阻抗估计方法。首先,利用二分滑动T极大值,辨识出背景谐波的多个突变点,据此将公共连接点PCC(point of common coupling)处谐波监测数据划分为若干连续非平滑波动的区间;然后,在每个数据区间内,考虑相邻采样点背景谐波波动较小的特征,基于综合最小波动量原理开展系统谐波阻抗估计,并引入矩阵稀疏技术降低计算时间复杂度;最后,利用仿真和实际工程案例数据开展对比分析,结果表明,所提方法相比现有方法可以更加准确地估计系统谐波阻抗,且具有更高的计算效率。
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  基于多频段阻抗对比的多谐波源溯源方法

  丁艺, 王羽, 何震, 年珩, 章钧星

  电源学报. 2025, 23(3): 47-55. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2025.3.47

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  随着电力系统电力电子化程度提升,系统中谐波大幅增加,准确追溯谐波扰动源头可精准评估各级节点对电能质量的影响因子,为谐波的针对性治理提供重要支撑。然而,电网的大规模谐波溯源存在挑战：电能质量监测设备间谐波数据采样存在不同时性问题,谐波监测数据时域精确度较低、有效性不足,经溯源过程计算分析,误差被放大将影响量化结果和溯源效果;多谐波源系统中,不同频段阻抗特性复杂化,将影响对特定频次、单一扰动源头的精准追溯。针对上述问题,采用基于不同节点时间尺度基准的谐波状态估计法,进行谐波监测数据的同步性筛选;聚焦不同频段阻抗特性复杂化问题,提出1种基于同节点多频段阻抗对比的多谐波源溯源方法;横向对比同节点不同频段的阻抗结果,可有效辨识各个潜在谐波源节点并量化表征其谐波出力贡献度。最后,搭建含多个新能源场站基地的多谐波源电力系统仿真算例,对所提理论方法的有效性进行了充分验证。
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  基于交流小信号注入的不准确馈线阻抗孤岛微网频率恢复控制策略

  胡雪凯, 孟良, 殷一林, 李磊, 王海旭, 雷万钧

  电源学报. 2025, 23(3): 56-66. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2025.3.56

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  随着国家“双碳”战略的提出,由分布式电源组成的微电网成为解决能源危机和环境污染问题的有效途径。为了提升微电网系统电能质量,分布式电源通常会加入频率恢复控制补偿负荷变化带来的频率偏差。为减少系统对高速通信的依赖,计算负荷端频率时需获知准确的馈线阻抗信息,这在实际工程中往往难以保证,从而导致分布式电源间功率分配差异并最终恶化系统频率稳定。为此,分析不准确馈线阻抗导致系统失稳的机理,指出负荷端频率计算值误差是分布式电源间功率发散的根本原因;在此基础上提出1种基于交流小信号注入的频率恢复控制策略,该方法在每个分布式电源输出电压中注入1个附加的交流小信号,在交流小信号频率与负荷端频率计算值间构建下垂关系,利用小信号有功功率补偿不准确馈线阻抗引起的负荷端频率计算值偏差,实现补偿频率偏差的同时维持系统功率均分;为说明该控制策略的适用范围,建立系统差分小信号模型讨论了相关参数设计方法,最后通过半实物实验验证了该方法的有效性。
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  基于ISGMD与TLS-ESPRIT的谐波/间谐波检测方法

  周航, 郭成

  电源学报. 2025, 23(3): 67-75. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2025.3.67

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  针对现有谐波检测方法提取精度易受噪声影响的问题,提出1种基于迭代辛几何模态分解结合总体最小二乘-旋转不变技术估计信号参数TLS-ESPRIT(total least squares and estimation of signal parameters with rotation invariant technique)的谐波检测方法。首先,通过构造谐波信号的轨迹矩阵并结合矩阵变换获取初始辛几何分量;其次,基于动态时间规整将相似度高的初始辛几何分量线性组合并剔除残余分量;然后,通过计算归一化平均绝对误差获得相互独立的各次谐波分量;最后,采用TLS-ESPRIT算法得到各次谐波与间谐波分量的参数。通过仿真与实测数据分析,验证了所提方法在噪声环境下进行谐波与间谐波分析的优越性。
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  负荷等值阻抗参数在非线性负荷分析中的研究现状及展望

  张逸, 康燕艺, 郑宗华

  电源学报. 2025, 23(3): 76-85. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2025.3.76

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  随着新能源、电力电子等技术快速发展,非线性负荷在电力系统中的占比日益增加,导致电网电能质量问题日益严重。负荷等值阻抗参数是分析非线性负荷特性的重要参数之一,系统梳理负荷等值阻抗参数辨识技术及应用领域的研究现状,并展望未来研究方向和应用趋势。首先,阐述负荷等值阻抗参数的基本原理;其次,对现有负荷等值阻抗参数辨识方法进行梳理分析,指出不同参数辨识方法的精度、适用范围和优缺点;再次,综述负荷等值阻抗参数在谐波分析和瞬时无功计算中的应用;最后,探讨负荷等值阻抗参数进一步的研究方向,并对目前领域以外的扩展应用进行展望。
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  低压直流供电系统混合有源滤波技术研究

  李建标, 罗永驹, 陈勇, 吴宏远, 康方睿, 卓放

  电源学报. 2025, 23(3): 86-95. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2025.3.86

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  随着“光储直柔”的推进建设,低压直流供电系统中的纹波问题受到了广泛关注。相较于交流系统,直流系统的特点是电源及负载分散性更强、电力电子设备占比更高及接口变换器引起的交直流耦合作用强,因此直流系统中纹波问题表现出低频和高频纹波峰峰值都可能较高的特征,进而不能完全适用交流系统中经典的谐波分析和治理方法。为此,进行低压直流供电系统的主要纹波来源分析,揭示了直流源荷引起直流母线电压纹波问题的机理和特征,并针对具有宽频纹波且纹波来源分散的直流系统提出1种混合有源滤波技术,实现对扰动位置不确定、高低频混合情况下的电压纹波问题治理,提升了低压直流供电系统的电能质量水平。仿真结果证明了所提方案的有效性。
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  含并网变流器配电网宽频谐波谐振评估研究

  杨硕, 徐哲恒, 陶顺, 徐永海

  电源学报. 2025, 23(3): 96-105. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2025.3.96

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  在高比例新能源接入配网的背景下,并网变流器与背景扰动交互作用,原次生谐波发射在宽频范围内增大了谐波谐振风险,为此,提出1种计及次生谐波严重度的无差别危险域评估方法和时序谐波风险评估方法。首先,基于谐波放大倍数定义谐波放大严重度指标和次生谐波严重度指标,通过无差别扫频注入方式评估配电网所有节点与支路全频段谐波谐振风险。其次,考虑实际谐波源的时序特性,计及原次生谐波叠加,构建包含超限概率、超限严重度和连续超限概率3个维度的风险等级矩阵,以量化配电网的时序过压过流风险。最后,通过测试案例和实际工程案例验证所提方法的可行性。
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  基于高压有源谐振抑制器的海上风电并网电能质量提升技术

  徐群伟, 潘星, 熊鸿韬, 黄晓明, 朱非白, 马智泉

  电源学报. 2025, 23(3): 106-115. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2025.3.106

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  针对经长距离交流海缆送出的海上风电并网谐振问题,首先建立典型设备模型,开展计及海缆容抗特性的谐振机理分析。在此基础上,提出基于高压有源谐振抑制器HARS(high-voltage active resonance suppressor)的海上风电谐振抑制技术。采用降压变+H桥级联型阀组的两级式变换结构,实现220 kV高电压等级可靠并网。基于阻抗重塑思想,提出以网侧电流谐振分量为反馈的谐振阻尼控制策略,并给出阻尼系数和带通中心频率2个关键参数的可行域解析方法。最后,通过仿真和工程实践验证了所提技术的可行性和有效性。
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  大规模光伏基地柔直外送系统送端故障恢复后光伏逆变器直流侧电压跌落机理分析

  沈枢昊, 钟庆, 冯俊杰, 李海锋, 汪隆君, 王钢

  电源学报. 2025, 23(3): 116-125. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2025.3.116

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  大规模光伏基地柔直外送系统范围广,电气距离长,送端短路故障恢复后,光伏逆变器直流侧会出现电压跌落现象,该现象是新型电力系统面临的1种新的电能质量问题。针对该问题,首先分析光伏阵列输出功率与逆变器输出功率间平衡状态对逆变器直流侧电压的影响,主要考虑了光伏阵列的电压功率特性和逆变器在不同控制策略下的输出功率特性;然后根据光伏阵列运行点位置和光伏逆变器的控制策略,构建了逆变器的4种运行工况,并分别分析了不同工况下逆变器直流侧电压的演化特性,从而分析得出系统故障恢复过程中,逆变器功率不平衡导致的光伏阵列运行点变化与逆变器控制策略切换是造成逆变器直流侧电压跌落的根本原因;最后通过仿真验证了机理分析的正确性。
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  三相四线系统三电平变流器谐波发射机理及抑制策略——中点电位波动和开关死区问题分析

  赖振宏, 杨泽斌, 易皓, 慕小斌, 刘洋, 刘文彬

  电源学报. 2025, 23(3): 126-137. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2025.3.126

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  中点钳位型三电平变流器被广泛应用于含分布式电源的低压配电网,在三相四线系统中,常将三电平变流器的直流母线中点连接至N线,导致系统存在零序电流通路,使得直流中点电位波动、开关死区产生输出电压畸变,引起变流器自身的谐波发射。首先,分析中点电位波动和输出电流的交互耦合关系,以此为基础建立中点电位波动量化模型,并设计直流母线的有源滤波电路控制系统,对中点电位及其诱发的谐波进行抑制。其次,研究三电平变流器各工况下开关死区的影响,通过构建开关死区与输出电压畸变之间的定量关系,指导设计调制波补偿策略,以抑制由开关死区造成的谐波发射。最后,仿真模型和实验平台复现所聚焦的三电平变流器谐波发射问题,并验证所提方案的有效性。
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  基于异构单元的多功能有源消弧装置拓扑结构及调控策略

  刘红文, 钱信君, 郭祺, 陈饶, 施从新, 黄继盛

  电源学报. 2025, 23(3): 138-151. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2025.3.138

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  单相接地故障的高质量调控是支撑新型配电网安全运行的重要环节,针对有源消弧装置AASD(active-type arc suppression device)功能单一、成本高昂等问题,提出1种基于异构单元的有源消弧装置HU-AASD(AASD based on heterogeneous unit)拓扑结构及调控策略。首先,HU-AASD利用第四桥臂为虚拟中性点提供电压支撑,使得三相桥臂的耐压需求被降低至相电压,从而降低了AASD的器件成本与体积;其次,所提方案兼具容性和感性无功补偿能力,且接地故障发生后HU-AASD可不间断地向电网提供无功补偿,从而为配电网提供不间断的电压支撑;最后,仿真及实验结果验证了所提拓扑及调控策略的有效性及可行性。
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  构网型虚拟同步化光储并网系统的频率支撑策略

  刘洋, 林英明, 余达, 李丰能, 环加飞, 朱红路

  电源学报. 2025, 23(3): 152-161. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2025.3.152

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  准确评估系统调频需求,缓解光储并网机组的稳态输出与动态调节矛盾,是构网型虚拟同步化光储并网系统实现快速频率支撑的关键。首先建立构网型虚拟同步化光储并网系统模型,分析其多控制目标间的耦合特性。其次,基于阻尼补偿原理改进传统构网控制,提高光储机组的稳态控制精度。在此基础上,利用频率安全预警与控制器动态性能约束量化评估构网控制参数,提出构网型虚拟同步化光储并网系统的频率支撑策略。最后,搭建仿真系统,验证光储并网机组在所提控制策略下可快速支撑系统频率,可显著提升系统频率安全。
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  基于等值映射理论的有序充电提升配电网电压质量控制策略研究

  宁志毫, 王小源, 朱吉然, 肖辉, 曾林俊

  电源学报. 2025, 23(3): 162-172. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2025.3.162

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  规模化电动汽车的普及显著加速了交通电气化转型,给配电网带来“峰上加峰”、电能质量劣化等挑战,加之电力和交通系统隶属于2个不同的运营主体,集中式优化实施困难。为此,提出1种基于等值映射的电力-交通非迭代协同优化方法。首先,构建含充电站功率的电力-交通解耦框架,将配电网最优运行模型转化为边界充电站功率的分段成本函数和所对应的等效约束集,从而使得电力-交通系统解耦单系统优化问题。其次,利用边界成本函数与节点电价的内在联系,提出含价格信号的电动汽车优化充电策略,缓解配电网重过载。最后,通过算例验证所提方法的有效性,表明有序充电策略可有效引导电动汽车充电行为,改善电压质量。
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  面向潮流调控与电能质量治理的混合式柔性合环装置多模态控制策略研究

  熊力颖, 杨泽斌, 易皓, 慕小斌, 徐玮韡, 宁昕

  电源学报. 2025, 23(3): 173-183. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2025.3.173

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  混合式柔性合环装置在调节精度、过载能力与经济性上综合了电力电子式与电磁式合环装置的优点,具备较强的工程适用性。针对混合式柔性合环装置在电网稳态互联下的潮流调控与背景谐波问题,以及失电转供下的负载电压偏差与谐波电压问题,分析2种工况下的线路潮流及谐波分布特性,提出相应的潮流调控与多模态电能质量治理策略,并通过仿真验证了策略的可行性。
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  基于超短期电能质量评估的微网群电能质量控制策略

  师洪涛, 锁忠梅, 蒙欣欣, 张白, 朱嘉豪

  电源学报. 2025, 23(3): 184-195. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2025.3.184

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  针对如何通过微网群电能质量评估与多变流器协同来实现电能质量有效控制这一问题,提出1种新 的基于超短期电能质量评估的微网群电能质量控制策略。首先,采用超短期电能质量评估方法,实时评估并定位微网群中的电能质量问题。然后,根据定位结果,采用分布式共识算法对多变流器进行协同控制,以实现电能质量任务分配及治理;治理完成后,再进行评估验证,确保治理效果并形成微网群系统级的闭环治理体系。最后,算例表明所提策略相较于传统方法能在微网群层面上实现电能质量问题的识别、评估和治理的闭环控制,谐波畸变率有效降低,实现了微网群电能质量的有效评估与治理。
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  考虑异构分布式光伏电压治理潜力的配电网集群式优化调控方法

  兰征, 杨淳智, 谭仁煜, 何东, 易波, 喻希

  电源学报. 2025, 23(3): 196-207. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2025.3.196

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  随着配电网中分布式光伏的渗透率不断提高,光伏功率倒送与电压越限问题日益加剧,且各光伏的控制方式与调控潜力存在差异,导致异构光伏难以协同,影响配电网的调控与运行。因此,本文提出1种考虑异构分布式光伏电压治理潜力的配电网集群式优化调控方法。首先,针对高渗透率分布式光伏接入场景下易出现节点电压越限的问题,提出计及电压偏差灵敏度的配电网集群划分方法,实现综合考虑电压偏差、功率平衡和节点耦合程度的配电网集群划分;其次,分析异构分布式光伏有功、无功调节特性,构建其在不同运行模式下的调控模型;再次,基于同步型交替方向乘子算法,以综合运行成本和电压偏差最低为目标建立考虑异构分布式光伏电压治理潜力的配电网集群式优化调控模型;最后,以改进的IEEE 33节点配电网作为算例,验证所提优化模型的有效性。结果表明,所提策略实现了异构光伏的高效管控,在保证配电网经济运行的同时,改善了配电网的电压水平。
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  计及寿命损耗及需求响应的储能优化配置方法

  李陇杰, 李蒙恩, 卢勇, 徐先峰, 白新禾, 鲁婉琪

  电源学报. 2025, 23(3): 208-219. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2025.3.208

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  针对多元能源配网故障后面向分布式储能的自愈协同调控问题,围绕提升储能电池状态估算精度、充分释放需求侧负荷响应潜力及降低储能寿命损耗与系统运行成本3个方面展开研究,提出1种计及寿命损耗及需求响应的储能优化配置方法,在实现储能系统状态自适应调控的同时,降低储能的寿命损耗与系统运行成本。首先,增添重新校准步骤改进扩展卡尔曼滤波算法,同时允许估计器在更新无用时退出更新,确保储能电池状态估算的精度。然后,构建基于价格弹性及行为关联的需求响应模型,通过价格信号与激励费用双重作用优化负荷曲线。最后,构建计及电池寿命损耗成本的混合整数线性规划储能配置模型,采用需求响应模型进行负荷调整并将激励费用计入日内运行成本,基于获取的储能电池实时动态高精度估计结果对电池寿命损耗与放电深度参数及SOC约束上、下限进行自适应精准调整。算例分析结果表明所提储能配置模型较其他模型能够有效降低储能寿命损耗与系统日内运行成本。
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  配电网光伏逆变器参与的双层主从博弈谐波交易模型

  汪清, 张华赢, 李敬毅, 汪颖

  电源学报. 2025, 23(3): 220-227. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2025.3.220

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  随着电力电子设备接入配电网,配网谐波问题日益严重,光伏逆变器与有源滤波器拓扑同源,具备可控的谐波治理能力。然而,应用光伏逆变器进行谐波治理涉及到多利益主体,光伏用户定价具有较强自主性,尚缺乏计及谐波治理的交易模式。基于此,首先提出谐波治理聚合商的概念,作为第三方参与谐波治理交易,实现对多光伏用户随机定价行为的统一约束;其次,提出三方参与的双层主从博弈谐波治理交易模型,在上层实现谐波治理聚合商与谐波源用户价格博弈,在下层进行谐波治理聚合商与各光伏用户价格博弈;最后,在IEEE-13节点系统验证所提算法,仿真结果表明,所提模型谐波治理效果明显,各方收益显著,可有效激励三方的参与积极性。
DC-DC 变换器
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  宽输入倍压整流LLC谐振变换器的时域分析

  熊兰, 高迎飞, 宋佳, 刘林

  电源学报. 2025, 23(3): 228-237. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2025.3.228

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  宽输入谐振变换器在储能与新能源系统中有广泛的应用需求。应用时域分析法求取LLC谐振变换器的电压增益特性时,已有研究通常假定移相控制电路处于电流断续模式,使得变换器连续模式的增益分析结果出现明显误差。针对倍压整流LLC谐振变换器,提出识别2种模式的时域分析计算方法。首先通过模态分析得出电流连续或断续的判据;然后以时域分析法推导2种模式的归一化计算模型,并使用计算结果和判据验证工作模式;最后通过不同条件下电压增益曲线的计算、仿真和实验对比证明了所提方法的有效性。结果表明,该方法对可能出现连续模式的LLC变换器更加适用,增益分析的准确性有所提高,有助于参数设计。
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  基于中性点移位的三电平双向直流变换器载波调制研究

  冯杨州, 杨旭, 张海平, 李惠庸

  电源学报. 2025, 23(3): 238-244. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2025.3.238

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  为解决三电平双向直流变换器载波调制时,变换器存在正、反向运行切换不平滑,动态响应慢易使谐振回路产生谐波等问题,提出1种基于中性点移位的三电平双向直流变换器载波调制方法。分析双向直流变 换器工作原理,基于中性点移位原理,优化变换器三相输出电压相位角调整方式,在开关频率不变的基础上计算不同幅度调制比的中性点移位电压,依据故障实际状态整改同相单元相邻载波间的移位,采用载波相移脉宽调制对三电平双向直流变换器进行载波调制。仿真实验结果表明：所提调制方法可有效控制三电平双向直流变换器输出波形,且变换器正常运行时,幅度调制比大于1.0,相电压出现饱和现象,调制信号产生过调现象。
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  用于不同线路拓扑高压直流电网高效互联的直流模块化多电平变换器设计

  游仕洪, 周俊, 程华, 孟重力, 王猛

  电源学报. 2025, 23(3): 245-256. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2025.3.245

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  DC-DC变换器是实现不同电压等级和拓扑结构的高压直流HVDC(high voltage direct current)电网互联的关键设备,随着新型电力系统的逐步建设,DC-DC变换器成为新型电力系统领域的研究热点之一。DC-DC变换器具有许多优点：可增加电网的可控性,可增强电网潮流控制、电压调节和故障阻断的能力。其中,直流模块化多电平变换器DC-MMC(DC modular multilevel converter)是用于互连具有相同线路拓扑HVDC系统的一种有效非隔离方法,然而,实际中直流系统往往电压等级和拓扑结构差别较大。基于此,提出了一种新型柔性DC-MMC的控制策略,该控制方法可实现不同线路拓扑HVDC的互连,如双极子与对称单极子互连。首先,详细阐述了高压直流输电系统中不同线路拓扑的特性;然后,针对新型DC-MMC建立了1种含变量变换的数学模型,并提出了基于平均桥臂模型和简化直流电网的控制方法;最后,在MATLAB/Simulink中进行仿真验证,结果验证了所提方法可保障DC-MMC在正常运行和降级运行下均能正常工作。
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  用于燃料电池的开关耦合电感软开关变换器

  洪濬哲, 罗朋, 刘洺辛, 杨燕霞

  电源学报. 2025, 23(3): 257-268. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2025.3.257

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  为了提升电压转换比及效率以满足燃料电池的应用,提出了一种基于开关耦合电感的软开关高升压变换器。采用开关耦合电感以及开关电容单元在合适占空比下实现高转换比,利用有源钳位电路降低开关管电压应力以及回收漏感能量,开关管均实现了零电压导通。此外,元件数量较少,减小了损耗,提升了效率以及功率密度。详细介绍了工作原理与稳态分析过程,并制作1台250 W的实验样机验证性能,所测得最高效率为97.4%,满载效率为96.1%。
DC-AC 逆变器
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  一种提高并网逆变器无源性的阻抗重塑方法

  徐海亮, 张伟杰, 林鸿彬

  电源学报. 2025, 23(3): 269-279. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2025.3.269

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  逆变器作为新能源发电系统与电网之间的接口,发挥着至关重要的作用。然而,弱电网环境下电网阻抗的变化、并联逆变器之间的相互作用及控制系统中存在的延时等均可能威胁系统的稳定运行。对此,基于无源性理论,在传统比例电压前馈的基础上,提出1种新的虚拟阻抗重塑策略,能够消除奈奎斯特频率以下的非无源区域,将逆变器输出阻抗相位保持在[-90°, 90°]之内。算例研究表明,该方案可使逆变器并联系统在电网阻抗、逆变器数量及参数等变化下,保持良好的稳定性能。
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  拓宽LCL型并网逆变器有效阻尼区的延时补偿策略

  张学毅, 张栋, 李圣清

  电源学报. 2025, 23(3): 280-289. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2025.3.280

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  在数字控制LCL型并网逆变器系统中,控制延时使得电容电流反馈有源阻尼法抑制谐振尖峰的性能降低,有效阻尼区仅为0~f_s/6(f_s为采样频率),严重影响系统的稳定性。针对此问题,提出1种延时补偿策略,首先在前向通路中加入延时补偿环节提高系统分界频率,然后根据稳定判据详细推导出补偿后系统的稳定条件,最后在新稳定条件的约束下设计电容电流反馈系数。分析结果表明,所提策略可将有效阻尼区拓宽至0~0.4f_s,扩大滤波器谐振频率f_r的选取范围,降低逆变器的设计成本,提高系统对宽范围电网阻抗变化的适应能力。仿真与实验结果表明,所提策略拓宽了系统稳定运行区域,改善了弱电网下谐振频率f_r≥f_s/6时系统稳定性差的问题。
AC-DC 变换器
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  一种VIENNA整流器空间矢量调制的快速算法

  江雨昶, 蒋云昊, 袁雷, 徐岸非

  电源学报. 2025, 23(3): 290-298. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2025.3.290

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  针对VIENNA整流器的空间矢量调制SVM(space vector modulation)传统算法存在计算量大、方法复杂、数字化实现困难等问题,提出了一种实现VIENNA整流器SVM的快速算法。此算法无需进行坐标变换,避免了大量的开方运算以及三角函数运算,仅需简单的逻辑判断和加减运算便可快速确定三相驱动信号占空比,便于数字化实现并节省了DSP的时间资源。另外,基于此算法重新设计了中点电位平衡控制策略。最后,通过MATLAB仿真和硬件平台实验,验证了所提快速算法的有效性。
建模与控制
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  基于奇异摄动理论的双馈风机并网系统降维建模方法

  徐海亮, 陈翔宇, 吴瀚

  电源学报. 2025, 23(3): 299-308. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2025.3.299

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  双馈风机DFIG(doubly-fed induction generator)并网系统详细模型具有维数高、非线性等特点,给系统稳定性分析、故障穿越控制等带来较大困难。尽管目前已有诸多关于DFIG并网系统模型降维方法的研究,但其依然存在模型维数相对较高的问题。对此,提出1种基于奇异摄动理论的降维建模方法。首先,建立弱电网下DFIG并网系统的12维详细模型,通过线性化得到其状态空间模型;之后,基于奇异摄动降维理论结合参与因子分析,将各状态变量划分至多个时间尺度下,分离快慢变量,推演获得系统的4维模型。降维前、后的特征值对比表明,4维模型可以较好地反映详细模型的主导动态特性,同时能准确反映弱电网下的风机并网稳定性。仿真和实验结果验证了降维方法的正确性及降维模型在稳定性分析上的有效性。
新能源系统
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  太阳能电池伏安特性测试方法及其应用的评述

  严由康, 肖文波, 周恒, 李傲, 孙雪琴, 吴华明

  电源学报. 2025, 23(3): 309-317. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2025.3.309

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  太阳能电池伏安(I-V)特性是准确评估电池性能并排查其故障的重要参数。为此,首先对近年来太阳能电池伏安特性的5类测量方法(可变电阻负载法、电子负载法、DC-DC转换器负载法、四象限电源法和电容负载法)进行了系统性地总结,并指出它们的优缺点。其次,分析I-V测量方法在提取电池参数与诊断电池及组件老化、局部遮阴、尘埃堆积和短路故障方面的应用情况。最后,展望了电池伏安特性测量方法的发展趋势,预测DC-DC转换器负载法和电容负载法将成为未来伏安特性测量的主流方法。
电力系统
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  基于云边协同含用户侧微网群的配电系统限制风险供电恢复方法

  时志雄, 张智泉, 李振坤, 杨秀, 柳劲松

  电源学报. 2025, 23(3): 318-329. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2025.3.318

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  随着我国“双碳”目标的稳步推进,越来越多以可再生能源为主的用户侧微网接入配电系统,使得配电系统在运行方式和方法上发生极大变化。特别是配电系统发生故障时,如何高效利用这些微网为配电系统提供有功支撑将是提升新型配电系统区域自治能力和安全可靠运行水平的关键因素之一,然而,现有配电自动化水平无法满足大规模用户侧微网接入后参与实时有功支撑的需求,此外,微网内可再生能源和负载的不确定性给配电系统供电恢复带来了挑战。基于云边协同架构的出现,考虑到边缘计算优势,提出了一种考虑微网群内可再生能源和负载不确定性的限制风险供电恢复方法,其中,风险用条件风险值来建模与表征。首先,提出了基于云边协同技术含微网群配电系统的供电恢复架构,建立了微网支撑功率模型;其次,以中心云供电恢复成本最小和边缘云微网运营商收益最大为目标,建立供电恢复优化模型,其中每个边缘云微网运营商可单独做出供电恢复决策,同时中心云统筹安排以确保满足整个系统的风险限制约束;最后,进行仿真分析。结果表明,所提方法能够以较小的风险指数有效地恢复供电,且最大化地降低供电恢复成本,并能较好地提升微网运营商的收益,此外,还证明了云边协同技术提升了供电恢复的灵活性,并有效减轻计算负担。
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  基于改进线性二次调节器的微电网模式平滑切换控制

  朱超群, 沈杰, 李洁, 张晓明, 马军

  电源学报. 2025, 23(3): 330-342. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2025.3.330

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  随着越来越多的微电网MG(microgrid)接入到电力系统中,其运行控制技术成为提升可再生能源RESs (renewable energy sources)利用率的关键技术之一。然而,MG在并网与孤岛2种运行模式切换时,受RESs出力不确定性以及2种运行模式下电压、频率和相角不一致等因素影响,极易造成模式切换过程中电压和频率波动大等问题。为此,首先提出了一种基于线性二次调节器LQR(linear quadratic regulator)的MG模式平滑切换控制方法,以减小模式切换过程中MG相关参数的剧烈波动。所提方法利用传统LQR方法和状态反馈理论,建立了平滑调节模型;然后,设计了基于二自由度结构的平滑线性二次调节器及其参数选择原则,以最小化模式切换过程中MG相关参数的暂态变化;最后,通过仿真分析与实验验证了所提方法的有效性与优越性。与其他方法相比,所提方法可有效降低MG相关参数约22%的超调百分率,缩短约13%的MG电压与频率振荡时间,同时,所提方法易于实现,且与常见双环PI控制兼容性较好。
电机系统与控制
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  基于双模型的递推最小二乘永磁同步直线电机电气参数在线辨识

  鲍明堃, 周扬忠

  电源学报. 2025, 23(3): 343-353. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2025.3.343

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  为了实现永磁同步直线电机PMSLM(permanent magnet synchronous linear motor)高精度的多电气参数在线辨识,提出了一种基于双模型的递推最小二乘电气参数在线辨识算法。首先,根据电机的dq轴电压方程分别建立了辨识定子电阻、永磁体磁链的模型1和辨识q轴电感、d轴电感的模型2,并将2个辨识模型循环结合。其次,基于上述双模型结构,采用递推最小二乘算法实现电气参数在线辨识,并针对PMSLM运行时存在大量动态过程的特性,提出一种具有饱和特性的分段变遗忘因子;然后,对功率开关非理想因素导致的误差电压进行补偿,进一步提高了辨识的精准度;最后,仿真和实验结果证明了该辨识算法的有效性,且具有收敛速度快、辨识结果精度高、多工况适用等优点。
电池与储能
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  新能源汽车动力电池安全问题分析及改进趋势综述

  舒俊豪, 武小花, 杨佳珞, 徐鑫

  电源学报. 2025, 23(3): 354-362. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2025.3.354

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  新能源汽车是我国汽车行业转型发展的主要方向,它们的安全性问题引起了全社会的高度关注。为了研究新能源汽车动力电池安全问题,对近6年内公开的新能源汽车事故进行统计,分析了起火车型和起火原因。对电池过充、过放、内外部短路、挤压碰撞、热失控等安全事故机理进行了描述,综述了电池热失控时的特征参数,基于运行数据分析了某事故车在起火时的特征参数变化,最后对新能源汽车存在的问题提出了一些解决方法,并重点描述了基于大数据建立的电池模型和智能算法,为今后的动力电池故障诊断工作提供了一定的基础。
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  基于BP-多时间尺度UKF优化算法的SOC估计

  白俊琦, 贤燕华

  电源学报. 2025, 23(3): 363-372. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2025.3.363

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  针对组合算法在初值标定存在偏差时,荷电状态SOC(state-of-charge)估计效果不理想的问题,提出了一种基于BP-多时间尺度UKF优化算法的SOC预测方法。该方法将多时间尺度理论应用到组合算法中,首先,利用多时间尺度无迹卡尔曼滤波器UKF(unscented Kalman filter)初步得到SOC。其次,构建BP模型对滤波算法产生的数据进行训练,并利用BP算法良好的自学习和适应能力进行误差补偿,进一步降低误差。所提算法通过多时间尺度扩展卡尔曼滤波器EKF(extended Kalman filter)建模,不仅在一定程度上降低了参数变化引起的SOC估计误差,同时也为误差补偿提供了可靠数据,提高了模型的泛化能力,从而降低了数据驱动部分对数据的依赖程度。仿真结果表明,该算法对数据量依赖小且在估计精度、泛化能力和鲁棒性方面均表现优异,其均方根误差与平均绝对误差小于1%,最大绝对误差为1%左右。