2014年, 第12卷, 第1期　刊出日期：2014-01-30

  

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微型电网、智能电网中的电力电子技术
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  直流微电网能量控制策略的研究

  毕大强,赵润富,葛宝明,王珺

  电源学报. 2014, 12(1): 1-7. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2014.1.1

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  本文提出了一种直流微电网的能量管理控制策略，结合直流微电网的结构和控制目标，分别设计了系统在离网和并网模式下的控制策略。并网模式下，由电网来维持直流母线电压的稳定，光伏电池和锂电池配合给负载供电。当电网异常断电时，系统能自动脱离电网孤岛运行。本文通过合理控制锂电池的工作方式来实现工作模式的平滑切换。搭建MATLAB仿真模型和实验平台，通过增减直流母线负载和开断并网开关来检测系统的稳定、可靠性。仿真和实验结果表明该控制策略实现了工作模式的平滑切换，满足了系统的设计要求。
多电平、新颖PWM控制
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  一种新型三电平NPC变流器直流中点电压平衡控制策略

  李宁,王跃,蒋应伟,王兆安

  电源学报. 2014, 12(1): 8-14. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2014.1.8

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  从两方面对现有三电平NPC变流器直流中点电压平衡控制策略进行分类，归纳了每类中点电压平衡控制策略的特点。根据各相开关状态对中点电流和输出线电压的影响，提出了一种适用于任何调制策略的新型中点电压平衡控制策略，与现有中点电压平衡控制策略相比，该策略具有原理简单、易于数字化实现的特点，但也存在开关损耗较大的不足之处，最后通过实验验证了本文提出方法的正确性和合理性。
太阳能、风力、燃料电池发电
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  一种新型偶次谐波注入的主动式孤岛检测方法

  罗振环,杨富文

  电源学报. 2014, 12(1): 15-22. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2014.1.15

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  针对分布式电网系统提出一种新型偶次谐波注入新的主动式孤岛检测方法。详细描述了该检测方法的原理，分析了注入的偶次谐波的取值范围，并详细阐述了检测方法中的滤波算法。此方法是通过在输入电流参考信号中加入一个很小的偶次谐波扰动，由并网和断网前后偶次谐波电压变化来实现孤岛检测。通过MATLAB/Simulink仿真对该方法进行了验证，此方法检测速度快，鲁棒性强，无检测盲区，对电能质量影响小，同时能应用于多台逆变器并联运行的孤岛检测问题等优点。仿真结果达到了预期效果。
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  单相并网逆变器电压环控制器的设计

  庞晋永,谢宇,周贺,王正仕,林之

  电源学报. 2014, 12(1): 23-27. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2014.1.23

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  本文主要针对单相并网系统中的电压环控制器设计进行研究，根据系统即时能量平衡的基本关系对其进行了建模和设计，并对储能电容上的二次谐波进行了分析。为简化系统设计，电压环采用PI控制，提出一种前馈方案，削弱电容电压上的二次谐波对控制环路造成的影响，有效减小并网电流的THD。最后通过实验验证了该方案的有效性。
电动汽车与电力机车
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  电动汽车IPMSM驱动控制技术

  薛梦觉,康劲松,魏俊天,朱日升

  电源学报. 2014, 12(1): 28-34. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2014.1.28

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  针对电动汽车复杂的工况要求，提出一种以高性能Infineon TC1797为主控芯片，嵌入式永磁同步电机(IPMSM)为驱动单元的动力控制系统。根据最大转矩电流比控制(MTPA)与弱磁扩速相结合的矢量控制算法，并以模糊PI控制器和在线参数识别进行算法优化，增加系统的精确度和快速响应能力。最终设计了控制系统中电机运行所需模块的软硬件方案，实现了IPMSM的高性能调速。结果验证了所设计控制系统的可行性，并能满足IPMSM的高性能控制要求。
多电平、新颖PWM控制
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  NPC三电平静止无功发生器SVPWM简化与改进

  庄园,王聪,陈洋洋,花清源,冯强,李德俊

  电源学报. 2014, 12(1): 35-41. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2014.1.35

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  分析了应用较多的二极管箝位型三电平静止无功发生器主电路原理，着重探讨了三电平SVPWM技术的简化与改进。提出将不同扇区中的三电平参考空间矢量经过旋转、加减运算、再旋转的方法，最终都转化为同一个固定扇区内的两电平参考矢量来进行合成运算，从而实现了三电平SVPWM算法的简化，减轻了主控制器的运算负担。提出了以SVG交流侧瞬时电流为根据修正SVPWM脉冲序列中正、负小矢量作用时间，在控制直流中点电压平衡的同时避免了增加系统的硬件电路，实现了三电平SVPWM算法的改进和优化。仿真和实验结果证实了该SVPWM简化、改进方法的正确性和有效性。
电力传动与变频调速
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  混沌扩频SPWM最优参数选取方法及其在FPGA上的实时实现

  朱少平,沈传文,朱立岗,徐益飞

  电源学报. 2014, 12(1): 42-47. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2014.1.42

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  本文以基于Logistic映射的混沌扩频SPWM技术应用方法为例，对混沌扩频技术的参数选取进行了研究，定量的分析了基准频率和偏置频率对谐波分布的影响效果，在此基础上，给出混沌扩频中基准频率和偏置频率的最优选取方法，并在FPGA上实现该方案，验证了实现效果。
微型电网、智能电网中的电力电子技术
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  级联H桥多电平并网逆变器的模型预测控制研究

  杨腾飞,韩金刚,赵铭,汤天浩

  电源学报. 2014, 12(1): 48-53. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2014.1.48

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  模型预测控制由于具有动态响应好、电流跟踪能力精确等优点，现今它已在功率变换器领域成为一种有前景的控制技术。采用一种改进型模型预测控制策略,主要研究级联H桥多电平逆变器的模型预测并网控制，解决多电平并网逆变器计算量大、难以在线实施控制的缺点。以dSPACE/DS1104作为控制器，级联H桥7电平光伏并网逆变器为硬件平台，通过实验验证模型预测控制技术在光伏并网逆变器控制上的优越性能，分析不同功率因数下并网逆变器对电网电流的影响。
逆变器与UPS
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  逆变器无线并联虚拟阻抗分析

  路嘉鑫,张颖超,钱希森,程松,赵争鸣

  电源学报. 2014, 12(1): 54-60. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2014.1.54

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  逆变器无线并联提高了分布式供电系统的可靠性和灵活性，其控制原理为PQ下垂法。传统PQ下垂法基于逆变器并联理想等效模型，各逆变模块参数完全一致，而实际系统中由于器件参数与输出线路阻抗不一致，导致各模块等效输出阻抗不同，造成模块间环流。本文在系统中加入自校正虚拟阻抗，校正输出阻抗特性，进一步满足等效内阻抗与下垂控制策略间耦合控制关系，进而减小模块间环流。仿真结果证实加入虚拟阻抗后，系统具有良好的均流性能。
电池及充电技术
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  基于放电试验法的机载蓄电池SOC估计方法研究

  尚丽平,王顺利,李占锋,范世军,夏承成

  电源学报. 2014, 12(1): 61-65. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2014.1.61

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  针对机载蓄电池的安全问题，提出了一种机载蓄电池SOC估计方法，该方法基于放电试验法对其荷电状态进行估计，通过评估结果对其进行再利用或回收决策。通过对蓄电池进行循环充放电维护，最终实现对机载蓄电池荷电状态的有效判决。应用于地面维护设备的长时间稳定运行效果表明，该方法稳定可靠，能够对新启封或已多次使用的机载蓄电池进行荷电状态有效判断，并作为健康状态判断的重要依据，达到安全运行和环境保护的目标。
电力传动与变频调速
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  基于单元串联的无速度传感器矢量控制算法研究

  黄哲,惠浩浩,韩龙飞,沈传文

  电源学报. 2014, 12(1): 66-73. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2014.1.66

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  基于功率单元串联的高压变频器有着节约能源和高功率因数等优点，在高耗能行业中广泛应用，但这类变频器普遍存在低速性能不佳等问题。本文将基于定子电流的模型参考自适应（MRAS）算法应用到单元串联高压变频器无速度传感器矢量控制系统当中，通过仿真和硬件平台上的实验验证了这种算法的电机转速估测精度较高，使高压变频器控制系统有了良好的低速性能和动静态性能。
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  基于DSP28335的七相感应电机矢量控制

  郭冀岭,肖建,邱忠才,罗鹏

  电源学报. 2014, 12(1): 74-83. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2014.1.74

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  七相感应电机因其缺相运行具有代表性近来受到关注。采用空间解耦模型，对其基波子空间dq分量采用基于转子磁场定向矢量控制方法实现转矩和磁链解耦控制，鉴于其谐波子空间会产生谐波电流,采用了消除谐波的七相载波型UVM调制方法，该法追加谐波子空间电压为零的约束条件并通过闭环控制得以保证，算法通用性强，开关损耗小，且能够有效消除定子谐波电流。在计算机仿真基础上，以DSP芯片TMS320F28335为控制核心构建了的七相感应电机变频调速系统，实验结果验证了控制方法的正确性和有效性。
软开关技术
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  电动汽车直流变换器中高压MOSFET的振荡分析与改善

  周晶晶,庞方杰,汤天浩

  电源学报. 2014, 12(1): 84-90. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2014.1.84

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  电动汽车需要高功率密度、高效率、高可靠性的高压到低压DC-DC变换器来给车内的低压电子负载提供电源。ZVS移相全桥拓扑利用电路寄生元件实现器件零电压开关，具有开关损耗低，工作频率高，功率器件开关应力小，变换器可靠性高等优点。当出现导通延迟现象时，普通功率MOSFET在移相全桥变换器中由于体二极管反向恢复特性差不能及时清除内部载流子，会导致器件在开关过程中出错，进而影响系统的可靠性。英飞凌新型过AEC-Q101认证高压功率COOLMOS CFDA带有极快速的体二极管，并具有极低的导通电阻。实验表明在移相全桥变换中使用CFDA能够减小潜在体二极管反向恢复问题,提高系统效率以及可靠性，尤其适用于车用HV-LV的DC-DC变换器。
系统仿真、建模与控制
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  新型单周期控制的无桥Boost PFC变换器

  温向宇,赵丽平,李健华,吴志坚

  电源学报. 2014, 12(1): 91-95. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2014.1.91

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  研究了一种改进型单周期控制算法在无桥Boost PFC(Power Factor Correction)变换器中的应用。工作于连续导电模式下的单周控制PFC变换器具备控制电路简单、抗干扰能力强等优点，但二极管存在的反向恢复电流对过零点的输入电流影响较大，导致输入电流发生过零畸变，限制了功率因数的提高。为改善电流过零畸变，提高功率因数，采用一种工作于混合模式下的改进型单周控制技术，在连续导电模式时，实时检测输入电流，当输入电流过零时，将变换器切换至断续导电模式，削弱了了二极管的反向恢复问题，并将此改进型单周控制技术应用于无桥PFC，仿真结果表明：基于新型单周期控制的APFC电路，动态响应更快，且无二极管反向恢复问题。
多电平、新颖PWM控制
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  三相电压型PWM整流器的双滑模控制方案研究

  郑宏伟,饶益花,陈文光

  电源学报. 2014, 12(1): 96-102. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2014.1.96

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  三相电压型PWM整流器是一个强非线性系统，采用常规线性控制难以达到理想的控制效果，动态性能差且参数调节复杂。滑模控制（SMC）可有效解决非线性系统的控制问题。针对电压外环采用滑模控制而电流内环采用非滑模控制方案对PWM整流器整体动态性能和鲁棒性的影响，提出了电压外环和电流内环均采用滑模控制的双滑模控制方案。给出了双滑模控制系统的详细设计过程，并通过Matlab/ Simulink搭建了系统仿真模型，对双滑模控制方案和电压外环采用滑模控制、电流内环采用PI控制方案进行对比仿真。结果表明，采用双滑模控制的PWM整流器系统不仅设计和实现简单，而且具有更优越的鲁棒性和动态性能。
逆变器与UPS
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  基于LCL滤波的逆变器并网电流控制策略研究

  韩咏如,薛士龙,邓勇智

  电源学报. 2014, 12(1): 103-109. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2014.1.103

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  LCL滤波器不仅电感量小，而且具有良好的高频衰减特性。但LCL滤波器为三阶系统，虽然能有效抑制并网电流中高次谐波电流，但却带来谐振问题。谐振问题对逆变器的控制策略提出较高要求。本文采用逆变器的逆变侧电流和并网侧电流双闭环控制方法，对基于PI调节和基于准PR（准比例谐振）调节的有源阻尼控制法进行建模及仿真。仿真结果表明，基于准PR调节的逆变侧和并网侧电流双闭环控制策略具有谐振抑制能力强，动态响应快等优点。
系统仿真、建模与控制
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  小波分析在低压负荷预测数据处理中的应用

  冷建伟,傅祥廉

  电源学报. 2014, 12(1): 110-113. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2014.1.110

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  低压电力负荷预测在保证低压用户的用电可靠性及经济性上具有积极的意义。通过对历史数据分析可清楚了解低压用户用电负荷规律，为企业用电规划提供保障。小波变换对含白噪声信号具有良好的滤波能力，使用小波处理历史负荷数据。采用db3小波基函数对扩展后的原始信号进行三层小波分解，对比硬、软阀值降噪效果后选取软阀值降噪更好实现滤波效果，达到了使数据波形平滑的目的，为负荷预测模型选择提供可靠依据。
新颖开关电源
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  一种低输入纹波电流的直流变换器

  黄庆义,谢仁践,欧应阳

  电源学报. 2014, 12(1): 114-120. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2014.1.114

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  随着TDD移动通信技术的广泛应用，TDD移动通信设备对通信电源的要求也越来越高。由于TDD设备的负载在持续不断的跳变，TDD通信电源的输入纹波电流会变得很大，这将会加大通信电源输入电解电容的容量，增加整个电源的体积，并使得输入电解电容的温升加大，降低电解电容的寿命，从而降低整个电源的可靠性。本文提出一种双级拓扑结构，该拓扑前级采用升压电路将输入电压抬升到一个较高的母线电压，后级采用全桥变换器，将母线电压转化为所需的输出电压。前级采用电压外环电流内环的双环控制方法，控制电源的输入电流，使输入电流跟踪输入电压，从而减小了输入电流的纹波。后级采用开环的控制方法，固定全桥变换器的占空比，将较高的母线电压经过隔离变压器转换之后降为所需的输出电压。该拓扑结构具有输入纹波电流小，电源功率密度大、可靠性高的特点。