电源学报

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高升压比DC-DC变换器的研究

沈健,刘鸿鹏,王卫

电源学报. 2014, 12(5): 1-6. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2014.5.1

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随着电力需求的不断增长，高升压比DC-DC变换器的需求也不断增大。提出了一种新型的高升压比DC-DC变换器，该变换器基于两个围绕LC电路的全桥结构使其工作在增幅谐振状态，实现电容电压导数为正，以此来达到升压的目的，而不需要变压器的参与。详细介绍了该变换器的拓扑结构，分析了该变换器的工作原理，对该变换器建立了数学模型，并给出了变换器的设计步骤，最后在Matlab/Simulink平台上搭建了仿真模型。仿真结果表明：所提出的升压DC-DC变换器将4 kV升压到80kV，升压比达20，因此具有很高的升压比。

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基于经验模态分解的平滑可再生能源功率波动的储能容量优化

孟顺,谢桦

电源学报. 2014, 12(5): 7-11.

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随着可再生能源并网渗透率的提高，可再生能源并网的功率波动对电网产生诸多不利影响。储能系统(energy storage system，ESS)可有效克服可再生能源发电系统的功率波动性问题。为了平滑可再生能源的功率波动并确定储能容量，应用经验模态分解(EMD)的方法：对可再生能源输出功率样本进行EMD分解，得到一系列固有模态函数(IMF)。基于分解结果，考虑ESS充放电效率､荷电状态(state of charge，SOC)以及可再生能源系统输出功率的波动率约束，确定所需最小的ESS容量。以某地区风电场实际功率数据为例，算例结果表明，采用该方法能有效平抑风电功率波动，所用的储能容量较小，且能保证系统稳定运行。

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交流接触器节能芯片ZDLX-1H的设计研究

寿鑫莉,余庆,张世峰,陶翔,韩雁

电源学报. 2014, 12(5): 12-18.

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根据“强电吸合，弱电吸持”的原理，设计了一款能根据外电压的变化智能调整导通角宽度的交流接触器专用节能芯片ZDLX-1H(浙大绿芯1号)，并采用CSMC 0.5μm数模混合CMOS工艺实现。以该芯片为核心的节能器与220V/380 V的交流接触器配合使用，能使交流节能器接触器节电率达到90%以上。此外，芯片ZDLX-1H还具有过压报警､欠压报警和温度报警功能，提高了系统工作的安全性和可靠性。芯片静态工作电流300μA，功耗1.5mW。与目前市场上已有的以单片机为核心的节能器相比，由于ZDLX-1H不含9kHz以上的振荡信号，不需要做对外干扰的EMI实验，因而包含节能器和交流接触器的整机更易通过国家标准GB8871—2001中的EMC项目测试。

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并联有源电力滤波器不定频滞环SVPWM控制与滞环控制的比较

卢锋,田铭兴,朱强化,张俊强

电源学报. 2014, 12(5): 19-27.

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针对并联有源电力滤波器(active power filter， APF)传统滞环控制的不足，将滞环控制与电压空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation， SVPWM)相结合，提出了一种基于不定频滞环的SVPWM电流控制策略。该方法的显著特点是通过识别参考电压矢量和电流误差矢量区域控制滤波器的输出，避免了复杂的计算和逆变器不必要的开关，并且可以减少高次谐波､加快响应速度。然后分析了与滞环控制的区别。最后仿真结果表明在补偿效果､开关频率和直流电压利用率方面，不定频滞环SVPWM控制比滞环控制均具有一定优势。

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三种三相四开关逆变器SVPWM策略内在联系

刘勇超,葛兴来

电源学报. 2014, 12(5): 28-34.

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针对容错三相六开关逆变器故障重构后的三相四开关逆变器，对其3种基于不同等效零矢量构造方法的空间矢量脉宽调制(SVPWM)策略内在联系进行了研究。首先介绍了三相四开关逆变器的结构和工作原理，然后给出了这3种SVPWM策略的设计实现方案，并基于“五段式”序列，采用PWM规则采样法得到3种策略两相调制函数。通过研究表明，3种SVPWM策略两相调制函数都是相同的两个相位相差π/3的正弦波。最后，仿真和实验结果证明了理论分析的正确性。

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基于UCC28019控制的单相PFC工作原理及实现

郑愫,龚春英,韦徵,肖旭

电源学报. 2014, 12(5): 35-39.

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单周期控制(one cycle control，OCC)是一种非线性控制技术，因其控制方式简单，无需乘法器及输入电压采样，响应速度快，抗干扰能力强等优点而受到广泛研究和应用。首先介绍了芯片UCC28019的主要功能，在此基础上详细分析了基于UCC28019芯片实现单相Boost-PFC输入功率因数校正工作原理，同时结合芯片给出了一种自举供电方式，最后研制了一台额定功率700W的Boost-PFC的实验样机。实验结果表明基于UCC28019控制下的变换器具有良好的输入电流正弦度和较高的输入功率因数。

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直流微网中双向直流变换器的控制

刘晓东,李飞,方炜,吴静,刘雁飞

电源学报. 2014, 12(5): 40-44.

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将自适应控制与基于精确反馈线性化的滑模控制相结合应用于双向DC/DC变换器中，随着超级电容电压变化和负载的改变实时校正控制器参数。既解决了变换器的非最小相位特性和变结构特性，又能够减小系统的误差和提高系统的响应速度，更好地发挥超级电容稳定直流微网母线电压的作用。论文首先给出了变换器的状态方程，然后通过坐标变换推导出精确反馈线性化模型，并在此模型的基础上设计了自适应滑模控制器。最后利用Matlab/simulink软件进行仿真验证，并与未引入自适应的控制效果进行比较，结果表明引入自适应后的控制效果较好。

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有源滤波器控制新策略

代高富,张春春,赵丹,林鹏峰

电源学报. 2014, 12(5): 45-50.

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由于有源滤波器(APF)的性能主要取决于谐波检测和电流控制两个环节，本文对这两个环节做了改进，提出了一种新的控制策略，针对ip-iq谐波电流检测法中的锁相环(PLL)易受电压波动影响，提出了基于广义积分器的相位锁定法，该方法通过提取电网三相电压的正序基波分量来锁定相位，不受电压畸变和不对称的影响。同时将PI参数自整定的广义积分器应用到电流跟踪控制中，利用其在谐振频率的无穷大开环增益实现谐波电流的无静差跟踪。Matlab/Ssimulink仿真结果表明，在电压畸变的情况下该方法可以很好地检测和补偿谐波电流。

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一种新型高效单相非隔离光伏并网逆变器

童鑫,惠晶

电源学报. 2014, 12(5): 51-55.

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研究了一种新型高效､高可靠性的单相非隔离光伏并网逆变器，利用相互独立的2只耦合电感隔离并网输出电压的正负半波，逆变桥拓扑为H6对称结构，使网侧电压与光伏组件安全隔离，能彻底去除高频分量，有效抑制共模电流。新型逆变器每只开关管串联一只隔离二极管，解决了传统电压型全桥逆变器存在桥臂直通的短路问题，不需设置“死区”切换时间，改善了交流侧输出波形质量，提高了逆变器效率。经对3kW实验样机测试和比对分析，验证了逆变器的性能优于传统H4隔离式全桥拓扑。

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基于发电能耗折算的电动汽车节能分析

时培成,孙阳敏,刘刚,赵雪松

电源学报. 2014, 12(5): 56-59.

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电动汽车作为未来汽车产业的发展方向，其节能与减排效果受到广泛的关注。本文提出一种基于发电能耗折算的电动汽车能耗计算方法，对电动汽车和燃油汽车同等使用条件下的用车成本､消耗的标准煤量及能源利用效率3个方面进行比较研究，推定电动汽车在节能方面的优势。通过比较研究表明，即便在我国煤电占比80%的情况下，电动汽车仍具有明显的节能作用。

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一种适于燃料电池发电用高增益Boost变换器

王琳,胡雪峰,代国瑞,张纯

电源学报. 2014, 12(5): 60-66.

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针对燃料电池等低电压微型电源的特点，研究了适于燃料电池发电用低输入电流纹波､高电压增益Boost变换器。该变换器是在传统两相Boost变换器结构的基础上引入中间储能电容，采用互补控制方法控制两个主开关管，其主要特点是：具有较高的电压增益，同时可有效降低功率开关管和二极管的电压与电流应力；根据电路中所采用开关占空比的大小来合理设计两个电感的感值，可以实现零输入电流纹波。文中详细分析了电路的运行原理及其稳态特性，最后通过实验验证了该拓扑的正确性和有效性。

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带中继线圈无线电能传输的效率分析方法

蔡涛,沈锦飞

电源学报. 2014, 12(5): 67-71.

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通过耦合模理论(CMT)对带中继线圈的无线电能传输(WPT)系统进行了详细的效率计算和分析，得到了系统输出效率的数学表达式。继而对系统的输出效率表达式进行仿真，表明了系统输出效率与输出阻抗､线圈损耗率和耦合系数之间的关系，从而找到了影响系统输出效率的关键性参数。最后设计制作了一套带中继线圈的磁共振无线电能传输系统实验装置，通过实验验证了上述分析的正确性。

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一种软开关全桥Boost变换器的参数设计

李文安,惠煜,曾向荣,邬英光

电源学报. 2014, 12(5): 72-75.

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给出了一种软开关全桥Boost变换器的参数设计方法。该变换器利用变压器漏感与电容谐振实现开关管软开关，是调频控制型变换器。变换器的软开关运行受限于谐振频率和开关管驱动信号。详细介绍了变换器的参数设计流程，并根据课题需要进行了实例设计，最后利用PSpice软件仿真验证实例设计结果的正确性。

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双反激式行波管高压电源的分析和设计

高彧博

电源学报. 2014, 12(5): 76-80.

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基于行波管螺线电源的设计要求，提出了一种两个反激式变换器初级并联，次级串联的低纹波高压电源。该变换器是通过两个反激式变化器的输出纹波交错抵消来减小纹波达到低纹波要求，利用了两个变压器初级并联次级串联的拓扑形式减小了变压器次级绕组间的电压应力。文中对该电路拓扑设计､参数选择､saber电路仿真､样机测试､结论以及利用交错纹波对消技术在其他拓扑中的应用进行了分析，并成功研制了一台8.8 kV，10 mA，纹波峰峰值小于1.2 V的电源样机。

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全桥移相铸轧超声波电源调功系统设计

廖平,刘纯亮

电源学报. 2014, 12(5): 81-86.

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为满足轻质合金超声铸轧过程中对超声波功率稳定及可调的要求，同时为改善传统超声波电源功率调节中存在的开关损耗大､功率因数低等缺点，设计了一种基于STM32的全桥移相超声波电源调功系统，并进行了理论研究和实际的电路实验。采用STM32产生全桥移相(phase-shifted，PS)PWM信号，驱动逆变器工作，同时通过采样换能器的电流和电压，实现功率反馈，采用增量式PID控制算法，调节移相角实现对输出功率的闭环控制。实验结果表明，基于全桥移相PWM控制策略的调功方式能够实现功率的连续可调，同时，由于逆变器开关管工作在零电压开通状态，因而开关损耗小，功率因数高。

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二次型Boost PFC变换器参数设计及控制研究

尹栋,张秀峰,邓君

电源学报. 2014, 12(5): 87-91.

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二次型Boost PFC变换器仅使用一个开关管即可实现与占空比成平方关系的电压增益，实现宽输入电压，其在新能源领域具有广阔的发展前景。本文对二次型Boost PFC工作原理进行了详细分析，采用状态空间等效模型，对二次型Boost PFC 变换器的工作模态进行分析，建立相应的扰动模型。根据两个电感电流，对二次型Boost PFC 变换器的工作区域进行划分，为其参数设计和控制采样信号提供理论依据，为变换器的分析和应用奠定了基础。通过样机实验验证了理论的正确性。

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超宽输入范围反激辅助电源设计

刘宁,王友欢,夏东伟

电源学报. 2014, 12(5): 92-96.

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宽范围输入范围反激电源设计困难，但是针对实际应用中对辅助电源的需要，使用电流控制型脉宽调制芯片OB2269，设计了一款300~1 000 V的超宽输入的反激辅助电源。其输出有12 V/3 A、-12 V/0.5 A、24 V/2 A 3路直流输出。给出了该电源关键参数的计算及主要功率器件的选型，并通过实验样机给出了开关管电压波形，输出电压波形。计算了该电源的主要损耗，得到了输入电压与电源效率的曲线。实验结果表明，该电源具有输入电压宽､效率高､输出稳定等优点，可应用在具有超宽输入范围的电源中。

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基于滑模变结构控制的级联式双向DC/DC变换器

万晓凤,谌新,余运俊

电源学报. 2014, 12(5): 97-104.

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目前，级联式双向直流变换器的工作性能受到传统的线性控制方法制约。滑模变结构控制具有动态响应快､鲁棒性强等优良特性，是解决这一问题的突破口。根据系统升降压变换的工作原理建立相应的数学模型，设计了升压变换时的滑模电流控制器和降压变换时的滑模电压控制器。仿真结果表明，滑模控制器的动态性能和鲁棒性均强于传统的线性控制器。采用滑模变结构控制的控制策略具有可行性，并对提高变换器的工作性能提供了一定的借鉴作用。

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2014年, 第12卷, 第5期　刊出日期：2014-09-30

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