2014年, 第12卷, 第2期　刊出日期：2014-03-30

  

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太阳能、风力、燃料电池发电
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  基于效率优化器串联的光伏并网逆变器仿真与实验

  蒋晨,陈旺,张哲,陈敏,钱照明

  电源学报. 2014, 12(2): 1-6. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2850.2014.2.1

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  介绍了一种基于直流母线的串联型光伏效率优化器并网发电系统，该系统能够在局部阴影或热斑的情况下，提高系统输出功率。每台效率优化器有升压、降压、直通三种模式，对接入的光伏板使用扰动观察法进行最大功率点追踪。逆变器使用双环控制，电压外环稳定直流母线电压，电流内环控制并网输出电流。该系统有完善的通讯和保护机制可以使系统各模块间协同工作，出现故障时及时停止工作。仿真和实验结果证明了该系统能够可靠稳定的工作。
系统仿真、建模与控制
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  两电平变流器SVPWM策略新型等效算法

  李宁,王跃,蒋应伟,王兆安

  电源学报. 2014, 12(2): 7-11. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2850.2014.2.7

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  提出了一种基于导通时间等效的两电平变流器SVPWM策略等效算法。该算法不包含三角函数及无理运算，无需进行复杂的坐标转换，实现非常简单，同时消除了常规SVPWM策略中由于三角函数和无理数的近似计算而带来的计算误差，使结果更加准确。仿真和实验验证了推出方法的正确性和合理性。
微型电网、智能电网中的电力电子技术
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  含飞轮储能单元的永磁直驱风电机组频率调节研究

  姚骏,刘奥林,陈知前,杜红彪

  电源学报. 2014, 12(2): 12-19. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2850.2014.2.12

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  在分析风力发电接入对电力系统频率特性影响的基础上，提出利用飞轮储能单元进行辅助频率调节的控制策略。该控制策略通过对飞轮储能单元输出功率的灵活控制增大系统等效惯量和阻尼，进而改善风电接入电力系统的频率特性。通过对含飞轮储能单元的永磁直驱风电系统在全工况下的仿真对比研究表明，在实现最大风能跟踪控制的前提下，所提控制策略下的系统频率特性可得到有效改善，有助于提高风电接入电网的频率稳定性。
谐波、电磁兼容和电能质量控制
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  开关电源PCB电磁兼容特性的仿真分析及其改进

  陈城,黄辉,王金保,王鑫

  电源学报. 2014, 12(2): 20-26. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2850.2014.2.20

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  随着开关电源工作频率不断提高，电磁干扰问题也变得日益严重，结合LLC半桥谐振开关电源的设计实例，首先分析了高频传导干扰对PCB电磁兼容性的影响。在EMC分析中，使用Cadence SPB 16.3与Ansoft Designer 6.1相结合的方法，基于场的原理，建立PCB仿真模型，分析LLC半桥谐振开关电源PCB的电磁兼容特性。其次，根据电磁场近场分布图，对PCB的布局布线加以改进，提高了PCB的电磁兼容特性。最后，仿真结果表明其电磁场强度有较大幅度减小，同时进一步验证了设计阶段中针对PCB改进的合理性。
太阳能、风力、燃料电池发电
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  基于虚拟仪器的IGBT电气参数自动测试系统

  姚丹,周雒维,方鑫,杜雄,孙鹏菊,吴军科

  电源学报. 2014, 12(2): 27-34. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2850.2014.2.27

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  针对测量不同工作条件下IGBT模块电气参数时需要获取大量数据、反复改变工作点等问题，以容量为1200V/75A 的绝缘栅双极晶体管为例，设计了一套基于虚拟仪器的IGBT电气参数自动测试系统。该系统通过硬件电路，结合LabVIEW和高速数字化仪，实现了IGBT的单脉冲开关测试。该系统不仅可以按一定规律自动测量不同电流、不同温度下的IGBT电气参数，还可以同时测量并保存多种参数，如饱和压降、门极电压、关断时间、集电极电流等。与传统的手动测试方法相比，该自动测试系统可以节约50%以上的测量时间，提高测试精度，且开发周期短。所得测试数据不仅可以用来研究温度对IGBT电气参数的影响，作为结温预测数学建模的数据来源，还可以用于研究IGBT电气参量和老化程度的关系，并将其作为状态评估依据，为IGBT的在线状态监测提供基础。
电动汽车与电力机车
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  无刷直流电机双闭环控制系统的设计

  方炜,张辉,刘晓东

  电源学报. 2014, 12(2): 35-42. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2850.2014.2.35

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  在分析无刷直流电机的数学模型和传递函数的基础上，提出了一种无刷直流电机双闭环调速系统的控制策略，其外环采用转速PI控制，保证了调速系统的控制精度，内环则采用电流滞环控制方法，控制实际电枢电流快速跟踪参考电流，从而提高系统的动态响应性能。结合无刷直流电机的调速要求，详细分析了系统的开环传递函数，基于频域设计方法，给出了闭环控制系统参数设计的设计步骤，并由此设计出了控制器。最后，在Matlab仿真环境下，采用分段线性法实现了无刷直流电机的梯形波感应反电动势，建立了仿真模型，并结合前面的理论分析搭建了双闭环控制器。仿真结果表明，整个闭环系统运行平稳，具有良好的动、静态特性，从而验证了所提出的控制方法的正确性和有效性。
软开关技术
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  机载蓄电池组地面维护系统研究

  尚丽平,王顺利,李占锋,马有良,夏承成

  电源学报. 2014, 12(2): 43-49. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2850.2014.2.43

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  针对机载蓄电池组的地面维护需求，基于蓄电池组维护基本原理，结合工控机PCI总线技术，以及数字电源、电子负载等数字设备的MODBUS、SCPI协议，提出一种机载蓄电池地面维护方法并研制了地面维护系统，解决了传统维护相关技术中的功能单一和缺乏针对性的系统评价等问题。系统实现了机载蓄电池组的充电维护、放电维护和循环充放电维护（活化），保证了运行过程中的安全性，同时通过对电压、电流、容量、时间等过程参量的检测与分析，实现对蓄电池组安全状态的评估。实验结果表明，该系统维护电压范围为0~35 V，维护电流范围为0~4 A，远端蓄电池组电压最大引用误差小于0.1%，精度等级G达到0.1，实现了机载蓄电池组的地面维护需求，有效保证了机载蓄电池组的应急使用中的稳定可靠运行。
电源标准
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  直流供电系统混合储能技术研究

  程松,张颖超,曹均灿,钱希森,黄建敏

  电源学报. 2014, 12(2): 50-55. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2850.2014.2.50

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  针对直流供电系统的后备电源中蓄电池使用寿命短、易老化、维护繁琐等问题，提出一种基于超级电容与蓄电池的混合储能方案，并将其应用于通信开关电源系统。仿真和实验的结果表明：在负载功率脉动的情况下，储能系统的功率输出能力较原有方式有了明显提高；并且减少了蓄电池的充放电小循环次数，提高了其使用寿命和系统经济性。对解决直流供电系统中蓄电池储能存在的问题，具有现实意义。
逆变器与UPS
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  二极管中点箝位型三电平变流器改进设计

  董唯光,梁金平

  电源学报. 2014, 12(2): 56-61. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2850.2014.2.56

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  多电平变流器在风电并网的中高压大功率场合得到了广泛的研究和应用。以二极管中点箝位型三电平变流器为研究对象进行分析，其直流侧中点电位不平衡问题是该变流器的致命弱点，影响着变流器的可靠性。在此提出了一种解决三电平变流器中点电位平衡的硬件电路，与其他解决中点电位平衡的硬件电路相比，该电路不仅能使中点电位达到平衡，而且减少了电路中的器件，使电路的复杂程度降低，运行成本降低。最后用MATLAB/SIMULINK仿真软件对该方案进行了仿真分析，仿真结果表明中点电位达到了平衡，从而验证了该方案的正确性。
电动汽车与电力机车
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  车用双向DC/DC控制策略研究及参数选择

  左龙,廖勇

  电源学报. 2014, 12(2): 62-68. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2850.2014.2.62

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  汽车负载的特殊性以及直流母线电压须按后级电机调速需要来自动调整，这就要求车用双向DC/DC变换器具有更高性能。带汽车负载的双向DC/DC变换器工作范围大，传统控制策略下，变换器有稳定性及动态性能受电路工作点影响较大等不足。对传统双向DC/DC控制策略进行改进，优化设计前馈通道，保证了变换器大范围内稳定性以及动态响应性能，同时也降低了负载功率扰动对母线电压不利影响。最后对带电动汽车负载的含双向DC/DC永磁同步电机驱动系统进行仿真，仿真结果验证了所提控制策略有效性。
逆变器与UPS
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  一种测量漏电流双磁芯磁通门探头研究

  郑剑斌,董纪清,陈为,陈媛冰

  电源学报. 2014, 12(2): 69-72. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2850.2014.2.69

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  主要研究一种基于磁通门测量原理的漏电流电流传感器的工作原理。该电流传感器检测探头由两个完全相同的磁芯组成，其中一个利用磁通门原理测量直流信号，另一个利用电流互感器原理测量交流信号。对基于电流传感器探头的磁芯特性及参数进行了详细的研究与设计。
电源标准
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  考虑储能电池SOC状态的风电场功率波动抑制控制

  王晓东,张磊,姚兴佳,刘颖明,李丽霞

  电源学报. 2014, 12(2): 73-77. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2850.2014.2.73

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  在风电场增设储能系统通过功率的动态补偿可以有效地平抑风电场的功率波动，改善风电电能质量，提高电网的风电接纳能力。本文在对全钒液流电池的荷电状态、电压和电流特性研究的基础上搭建了电池模型，并综合考虑电池的荷电状态（SOC）和风电场输出功率波动抑制效果，提出了一种模糊自适应的控制策略，通过调节滤波时间常数防止电池的过载，通过在有功功率给定值上加上模糊调整量优化电池的SOC状态。仿真结果表明，该控制策略能够兼顾风电场功率波动抑制效果和储能电池的SOC状态，对储能电池的荷电状态进行优化，达到延长电池寿命的目的。
系统仿真、建模与控制
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  直驱风力发电系统三电平变换器控制策略研究

  季小康,廖勇

  电源学报. 2014, 12(2): 78-84. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2850.2014.2.78

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  针对基于NPC型三电平变换器的永磁直驱风力发电系统存在的直流侧电容中性点电位不平衡问题继续研究。根据NPC型三电平变换器的特点，采用简化SVPWM调制算法，采用实时电流监测（Real-time Current Detection，RCD）电位平衡控制策略，结合机侧变换器、网侧变换器所采用转子磁场定向控制策略和电网电压定向控制策略，建立了三电平永磁风力发电系统变换器控制策略，在实现最大风能跟踪、有功无功解耦控制的同时抑制了中性点电位不平衡。基于MATLAB/Simulink仿真环境搭建系统模型，通过仿真验证控制策略的可行性和正确性。
LED驱动电源
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  ECRH阳极电源50 kV隔离反馈电路设计

  姚涛,陈文光,饶军

  电源学报. 2014, 12(2): 85-89. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2850.2014.2.85

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  介绍了ECRH回旋管的性能和回旋管各电源的电气连接特性。阳极电源采用PSM技术，主要分为两部分，前级包括全桥整流、BUCK调压和高频逆变单元；后级主要是桥式整流和BOOST升压单元，共60级串联输出36 kV直流电压。论述了隔离反馈发生器UC3901的特点。基于阳极电源的特性和50 kV电压的绝缘要求，给出了采用UC3901设计高压电源隔离反馈的设计方法。并对反馈电路进行了测试，结果表明，该电路的稳定性和可靠性较高。
电力传动与变频调速
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  电动车辆牵引用SRM初始转子位置估计

  孙冠群,戴斌

  电源学报. 2014, 12(2): 90-94. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2850.2014.2.90

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  结合四相8/6极开关磁阻电动机（Switched Reluctance Motor，简称：SRM），就电动车辆牵引用SRM无位置传感器的初始转子位置估计问题展开研究。利用原控制系统中的元件与各相绕组组成RCD回路，利用驱动电源注入电流，结合检测等效电路和电感分区模型，以及平行四边形电感模型，无需过多的电磁参数，通过解析方法分两步完成转子的实际位置角度值获取。最后，通过实验研究及统计分析，证明了该方法具有一定的实际意义，并对误差进行了分析。
太阳能、风力、燃料电池发电
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  一种改进INC和MPC的光伏最大功率点跟踪算法

  张澧生,施佳,施大发

  电源学报. 2014, 12(2): 95-100. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2850.2014.2.95

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  最大功率点跟踪（MPPT）常用于在光伏发电系统中获取最大的功率输出。针对光伏系统最大功率点跟踪过程中存在动态响应速度和稳态跟踪精度难以兼顾的问题，提出了一种改进电导增量法（INC）结合模型预测控制算法（MPC）的光伏发电系统最大功率点跟踪技术。利用改进电导增量法获取光伏系统下一时刻的电流参考值，与模型预测控制器获取的电流值相比较，通过建立和评价系统两步长模型指标函数，达到MPPT快速跟踪的目的。仿真结果验证了该方法的有效性。
逆变器与UPS
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  基于数字控制的MHz频率单脉冲电源设计

  杜荣权,陈乐柱,穆瑜

  电源学报. 2014, 12(2): 101-105. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2850.2014.2.101

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  介绍了一种基于DSP数字控制的MHz级单脉冲电源设计方案。采用DSP作为信号源，产生三路相同的PWM信号，通过驱动电路放大后驱动三个并联的MOSFET，经变压器感应叠加后，在负载上输出频率为MHz脉冲。文中详细介绍了主电路、驱动电路以及变压器感应叠加的设计方法，并给出了各主要节点的实验波形。最后对研制的脉冲电源进行测试，证明该电源已达到设计要求。
微型电网、智能电网中的电力电子技术
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  风能并网系统中双Boost变换器的研究

  张惠珍,陈浩龙

  电源学报. 2014, 12(2): 106-110. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2850.2014.2.106

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  对直驱式风力发电系统中交错并联控制器的研究和控制进行了较为深入的分析，得出了单Boost电路下的小信号模型下的传递函数，并据此设计了PI参数。对并联的Boost电路的均流控制和控制时的电流采样时间进行分析。对此，在3.5 kVA的并网逆变器上进行了实验验证，实验结果验证了设计的正确性和价值。