2014年, 第12卷, 第3期　刊出日期：2014-05-30

  

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加热、电焊等特种电源
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  电流源和电压源型谐振变换器在聚丙烯薄膜表面处理中的对比

  张弛,郝世强,郭瑭瑭,刘星亮,刘军,何湘宁

  电源学报. 2014, 12(3): 1-7. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2014.3.1

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  文中给出了应用于材料表面处理的电流源与电压源型谐振变换器的分析，并进行了聚丙烯薄膜表面处理效果对比实验。较传统电压源型谐振变换器，电流源型具有良好的抗短路特性，保护了开关器件并延长了系统寿命。同时，电流源系统具有更长的单位周期放电时间，应用于材料表面处理时，可获得更大的表面张力。设计并搭建了两个9kW/26kHz的电流源型和电压源型谐振变换器，并分别进行了聚丙烯薄膜表面处理实验。结果表明，聚丙烯薄膜表面经电流源型系统处理之后具有更好的处理效果。
新颖开关电源
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  基于叠加法和正弦幅度调制的阻抗测量注入扰动电流信号形式

  岳小龙,卓放

  电源学报. 2014, 12(3): 8-13. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2014.3.8

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  电力电子系统的稳定性在很大程度上取决于系统的输入输出阻抗，因此，在系统的控制和设计中，阻抗测量就显得十分重要。文中提出了一种新的谐波电流注入形式，采用这种形式的电流信号进行阻抗测量，可以更加快速准确地获取阻抗特性。该方法采用正弦幅度调制，将方波信号频移到不同的频率区间，然后将这些调制后的信号叠加，即可得到一个包含频谱丰富且整个频段幅值衰减都很小的信号。采用这种形式的信号作为扰动电流注入待测系统，相对于注入传统脉冲电流形式的方法，可以更加准确地测量系统高频段阻抗特性；相对于正弦扰动注入方法，测量时间更短。MATLAB仿真结果表明该方法的有效性。
微型电网、智能电网中的电力电子技术
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  IGBT模块寿命预测模型综述

  方鑫,周雒维,姚丹,杜雄,孙鹏菊,吴军科

  电源学报. 2014, 12(3): 14-21. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2014.3.14

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  在风力发电、柔性交流输电以及电机牵引和航空中等应用的变流器系统失效中，IGBT的失效所占比重较大。因此，相继提出了一些IGBT寿命预测的模型以研究其可靠性。为给系统可靠性设计者以及终端用户提供更多变流器中IGBT模块的寿命信息，文中综述了IGBT寿命预测模型的发展与研究现状。根据建模方法的不同，寿命模型可分为解析模型和物理模型两大类。文中对不同模型的建模依据分别做出了说明，在分析IGBT常见失效机理的基础上，对比分析了各模型在实际应用中的精确度、通用性与局限性。同时，介绍了加速老化试验对寿命预测模型的影响。最后，讨论了IGBT模块寿命预测模型的挑战与发展趋势。
其他
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  压电振动能量收集系统中二极管整流电路的RC等效模型分析

  白凤仙,包华宇,董维杰,夏书峰

  电源学报. 2014, 12(3): 22-26. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2014.3.22

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  为了方便分析压电振动能量收集系统的电气特性，基于等效前后压电能量收集系统输出功率相同的原则，提出了将整流器和滤波电容等效为RC电路的方法。分别分析了全波整流、倍压整流电路的电学特性，推导了RC等效电路中等效电阻和电容的计算表达式，并仿真分析了负载等效前后的功率变化曲线。分析结果表明，整流器和滤波电容等效为RC电路的方法是可行的。
电源的数字控制
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  电动汽车无线充电技术的研究进展

  王振亚,王学梅,张波,丘东元

  电源学报. 2014, 12(3): 27-32. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2014.3.27

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  主要介绍了无线电能传输技术在电动汽车领域中的研究和应用。首先介绍了国内外电动汽车无线充电技术的研究进展及应用情况，然后介绍了两种主要的无线充电技术，感应式无线充电技术和谐振式无线充电技术的原理及特点；分析了提高电动汽车无线充电技术传输效率的措施，并讨论了无线充电技术对人体健康和环境的影响问题；最后提出了未来电动汽车无线充电技术需要解决的关键问题。
微型电网、智能电网中的电力电子技术
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  直流楼宇供电系统的设计要求分析与研究

  杨晨,毛玲,陈文明,谢少军

  电源学报. 2014, 12(3): 33-41. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2014.3.33

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  楼宇直流供电系统存在诸多关键性问题，且一直都难以形成统一的定论。近年来，随着数据中心供电系统的发展，国内外已有多个研究组织或机构提出了“高压直流供电系统（HVDC）”或“400V直流供电系统”的相关要求及标准，并指出该类标准可以适用于楼宇直流供电系统。介绍了国际、国内的几个主要直流供电系统标准的制定组织或机构的动向及相关标准制定的情况，包括我国通信用240V直流供电系统标准。综合上述标准，比较了不同机构或组织之间标准内容的异同，分析了直流供电系统的一些可以得到明确定义的关键性问题。基于这些关键性问题的分析，讨论了绿色直流楼宇供电系统的系统架构和电力电子接口变换器的设计要求，可作为推广应用直流供电系统和研发其关键设备的参考。
高频磁元件和集成磁技术
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  混沌SPWM功率变换器IGBT的Icepak温升仿真与实验

  张柏华,李虹,王博宇,刘永迪,李文静

  电源学报. 2014, 12(3): 42-46. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2014.3.42

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  以四象限整流器中IGBT为例，为混沌SPWM控制下功率开关器件进行温升分析。首先基于SolidWorks对功率器件IGBT搭建了3D模型，并将其导入Icepak中，然后通过IGBT的损耗分析模型理论计算了整流器分别工作于混沌SPWM和传统SPWM控制方式下的IGBT的损耗功率，并在Icepak中进行相应的动态仿真，仿真结果表明在同样的输出功率条件下，工作在1kHz频率时，基于Logistic映射的混沌SPWM控制下变换器功率器件温升与传统SPWM控制下的器件温升略有区别。最后，基于仿真模型搭建了温升实验平台，实验证明了仿真的正确性，并为混沌SPWM功率变换器的温升研究提供了一种分析方法。
LED驱动电源
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  一种单级无电解电容LED驱动电路

  曾怡达,何林,杨岳毅,李郎

  电源学报. 2014, 12(3): 47-51. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2014.3.47

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  基于Flyback的单级LED驱动电路的隔离变压器漏电感严重影响了驱动电路的工作效率，同时由于电解电容的存在，缩短了LED驱动电路的寿命。研究了一种带漏感能量回馈通路的Buck-Boost+Flyback单级PFC驱动电路，利用一个二极管作为变压器漏电感能量回馈通路，消除开关管上的电压尖峰。建立了一定输出功率条件下中间级电容两端上限电压与电容值之间的函数关系，根据关系曲线选取合理的瓷片电容取代电解电容。研制一台输入130-260V，输出为33V/150mA的实验样机验证了理论的正确性。
储能控制及系统
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  车载辅助电源用全桥ZVS变换器效率优化

  杨海涛,胡长生,贾晓宇,徐德鸿

  电源学报. 2014, 12(3): 52-57. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2014.3.52

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  车载辅助电源是电动汽车和混合动力汽车的重要元件，用于实现高压动力电池与低压蓄电池之间的能量传输，其转换效率是备受关注的性能指标之一。针对一种应用于车载辅助电源的全桥ZVSDC/DC变换器进行了工作过程分析、建立了损耗模型；在此基础上，以提高变换器效率为指标，针对不同的损耗源进行了仿真计算，提出了相应的效率优化方法，在研制的750W样机上进行了实验验证，实验结果证明了优化方法使变换器满载效率提升了3.2%.
其他
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  基于加权网络模型的电力电子电路可靠性分析

  丘东元,刘玉飞,张波

  电源学报. 2014, 12(3): 58-63. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2014.3.58

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  提出了一种基于加权网络模型的电力电子电路可靠性分析方法，并以UC3842单端反激电路为例进行了说明。首先以元件失效率为权值建立电路的加权网络模型，然后计算该电路加权网络模型的特征参数，验证该电路的复杂网络特性，最后通过量化不同元件失效率变化时对电路可靠性的影响，确定电路中的关键元件，以提出有利于提高电力电子电路可靠性的措施。
多电平、新颖PWM控制
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  谐振双向DC/DC变换器频率跟踪控制

  黄启程,贾晓宇,陈敏,胡长生,徐德鸿

  电源学报. 2014, 12(3): 64-69. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2014.3.64

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  谐振双向DC/DC变换器具有开关损耗低、适合高频化等特点。探讨了谐振双向DC/DC变换器频率跟踪控制方案，以实现串联谐振变换器谐振回路的低环流和开关的零电压开通和低电流关断。分析了频率跟踪控制方法的原理，设计了带频率跟踪控制的谐振双向DC/DC变换器的控制框图，并从提高变换器效率的角度给出了频率跟踪控制角的优化设计思路以及控制角的过零检测实现方法。最后搭建了一台5kW的实验样机，对理论分析和设计进行了初步的实验验证。
逆变器与UPS
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  单极性SPWM调制方式下逆变器效率对比

  蒋晨,薛士龙,耿攀,李帆

  电源学报. 2014, 12(3): 70-74. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2014.3.70

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  全桥逆变器的单极性SPWM调制方式有单臂斩波、带同臂互补的单臂斩波、双臂斩波、带同臂互补的双臂斩波4种方式。通过分析逆变器的损耗组成，对比研究了4种调制方式下逆变器在开关次数、开关软硬动作状态和导通状态方面的异同，理论计算了采用不同调制方式时损耗的变化，分析得到：在小功率状态下加入同臂互补以后，开关损耗不变，导通损耗减少，此时，利用加入同臂互补斩波驱动的逆变器效率更高。最后搭建了实验平台，通过实验结果对比验证了理论分析的正确性。
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  LLC谐振变换器轻载下电压增益失真的研究

  俞珊,董纪清,陈海堤

  电源学报. 2014, 12(3): 75-79. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2014.3.75

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  首先对轻载运行下的LLC谐振变换器输出电压增益失真现象进行分析，并通过对考虑分布电容的LLC变换器进行建模仿真分析，得到考虑分布电容时的变换器电压增益曲线。针对轻载下的增益失真现象，给出了4种措施加以改进。最后，通过制作一台12V/20A的LLC变换器样机，验证了分析设计的合理性。
高频磁元件和集成磁技术
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  交错并联双向DC/DC变换器Buck模式下的耦合电感设计规则

  马杰,杨玉岗,马云巧

  电源学报. 2014, 12(3): 80-86. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2014.3.80

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  针对目前交错并联双向DC/DC变换器中耦合电感设计规范不全面这一问题，以三相交错并联双向DC/DC变换器为例，在Buck模式下占空比在1/3～2/3范围内，研究变换器采用分立电感和耦合电感，对稳态电流纹波及暂态电流的响应速度的影响。通过对比，证明采用耦合电感具有减小稳态相电流纹波或者增大暂态总输出电流响应速度的作用，且占空比越接近1/3和2/3，耦合越强，效果越明显。给出一个耦合电感的设计规则，在这一规则下选择电感的耦合系数，既能减小变换器的稳态相电流纹波，又能提高暂态总输出电流响应速度。最后，通过实验证明了耦合电感具有提高暂态总输出电流响应速度和减小稳态相电流纹波的作用，从而证明了设计规范的正确性。
电源的数字控制
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  一种并-串型双有源桥变换电路的分析

  张金银,方宇,朱忠虎,王俊,赵齐齐

  电源学报. 2014, 12(3): 87-94. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2014.3.87

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  研究了一种原边并联、副边串联的双有源桥变换器，分析了双有源桥（Dual Active Bridge，DAB）电路的工作原理，推导出开关管软开关实现的条件，给出了谐振电感等关键参数的设计方法，对并-串型与非并-串型双有源桥变换器的损耗进行了比较分析，表明并-串型在效率上的优越性。最后，仿真和实验的结果验证了理论分析的正确性，该变换电路能实现高效率、高功率密度。
电动汽车与电力机车
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  电动汽车电池荷电状态估计研究综述

  余运俊,谌新,万晓凤

  电源学报. 2014, 12(3): 95-102. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2014.3.95

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  电池荷电状态估计是近年来电动汽车电池管理系统的研究热点，分为电池模型和估计方法两个部分。针对种类繁多、功能各异的电池模型和估计方法，从原理、特点和适用范围3个方面作出分类和讨论。综合当前电池荷电状态估计有待解决的问题，对其发展趋势进行了展望。
新颖开关电源
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  高压钠灯的声谐振特征及其混沌抑制

  雷芳,程为彬,宋久旭

  电源学报. 2014, 12(3): 103-109. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2014.3.103

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  高压钠（HPS）灯高频工作时极易产生声谐振现象，轻则电弧弯曲、抖动、旋转、光线闪烁；重则电弧熄灭或者灯管损毁，严重影响灯光的照明效果；同时，灯的电气参数也会发生不同程度的改变。针对这一现象，采集声谐振时的电弧曲线，研究电弧弯曲幅度、抖动频率、电气参数变化与声谐振程度的关系，提出声谐振混沌抑制技术，通过给扫频控制电路输入端叠加低频正弦波、三角波、方波信号进行扰动调制，分散驱动电压频谱，从而降低声谐振时的能量阈值，抑制声谐振现象。文中给出不同类型、不同扰动参数下电压频谱扩散实验效果，结果表明只要扰动信号参数选择合适，频谱便能很好地分散，不同时期的声谐振现象便可被抑制。
电力传动与变频调速
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  多耦合线圈自动切换技术的无线电能传输系统

  温艳,邵毅

  电源学报. 2014, 12(3): 110-114. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2014.3.110

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  磁耦合谐振无线电能传输（MCR-WPT）系统功率传输效率随传输距离变化而迅速下降。为此，根据四线圈MCR-WPT系统电感耦合模型，推导出传输效率的数学计算式，以此提出利用不同半径的谐振器耦合线圈来匹配不同传输距离，并利用微控制器自动切换对应的谐振器耦合线圈。为验证设计方法的有效性进行仿真和实验分析，结果表明，这种方法可以使系统能量传输效率在较宽的距离区间内维持高效的水平。