2023年, 第21卷, 第3期　刊出日期：2023-05-30

  

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AC-DC变换器
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  一种高功率因数低母线电压单级LLC AC/DC变换器

  高敬祥, 张俊洪, 宋庆国, 崔晶晶, 彭赛阳

  电源学报. 2023, 21(3): 1-9. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2023.3.1

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  传统单级Boost型LLC谐振AC/DC变换器因具有转换级数少、功率因数高和软开关等优点而受到广泛研究,但同时它存在直流母线电压太高以及开关器件应力太大等缺点,一般应用于110 V以下的电网中。为克服该问题,提出了一种适用于220 V电网的新型Buck-Boost LLC谐振AC/DC变换器。该变换器除了具有传统结构的特点外,还具备输入电压较高时母线电压不高的优点,采用脉冲频率调制PFM（pulse frequency modulation）方式进行控制。分析了变换器的工作过程,阐述了功率因数校正和软开关的实现机理,给出了变换器主电路关键参数设计方法。最后,搭建了一台170 V~230 V输入、48 V /100 W输出的实验样机,实验结果验证了变换器理论分析的正确性以及该拓扑结构的电网适用性。
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  基于混合控制模式的宽范围LLC谐振变换器设计

  张杰, 张信, 刘尉, 杨淋

  电源学报. 2023, 21(3): 10-19. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2023.3.10

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  为了提升LLC谐振变换器的输入电压范围,提出了一种混合控制的方式来提升LLC谐振变换器电路的增益。将整个控制分为3个模式,分别为全桥模式、半桥模式以及混合模式。在混合模式下,通过PI运算得出半桥LLC谐振变换器和全桥LLC谐振变换器分配的权重,控制信号由数字信号处理器DSP28335发出,让整个电路在控制周期的一定时间内工作在全桥LLC谐振变换器模式,其余时间工作在半桥LLC谐振变换器模式。前期通过分析和仿真,能够确定控制方式的最佳控制方案,最后通过一个输入50~150 V直流、输出12 V/5 A的实验样机,验证了所提控制方式的正确性和合理性。
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  分布式储能中大降压比Buck变换器的优化设计

  肖思昌, 陈洪胜, 陈锦立, 尹力, 傅萌

  电源学报. 2023, 21(3): 20-26. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2023.3.20

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  研究一种具有大降压比、低开关电压应力的新型Buck变换器,主要用于适配分布式储能系统中可再生能源输出与电池组之间的大压差。该变换器由低侧开关型降压单元与开关电感型降压单元级联而成。在介绍其工作模式和稳态特性的基础上,着重分析了变换器中各器件的功率损耗和电气应力,根据分析结果进行器件的优化选择和电路的优化设计。利用SIMPLIS软件进行仿真分析的同时,测试了一台峰值效率为94.6%、功率为750 W的实验样机。测试结果表明,该变换器具有极强的降压能力和较低的元件电气应力,同时能维持较高的变换效率。
新能源并网系统
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  适用于弱电网的三相并网逆变器锁相环设计

  李苏丹, 曾成碧, 苗虹, 邓紫荣, 郭欣

  电源学报. 2023, 21(3): 27-35. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2023.3.27

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  弱电网环境下,锁相环会对并网逆变器的稳定性造成威胁,建立考虑锁相环影响的逆变器输出阻抗模型和传统同步参考坐标锁相环的传递函数,基于阻抗分析法分析采用传统锁相环时逆变器的稳定性。随后,研究了一种基于降阶广义积分和二阶广义积分的复合广义积分锁相环,并给出参数设计方法。采用谐波线性化的方法获取复合广义积分锁相环的传递函数,分析弱电网环境下采用新型锁相环时逆变器的稳定性。考虑到系统频率偏移对锁相精度的影响,设计频率自适应结构。理论分析和仿真结果表明,采用复合广义积分锁相环,并网逆变器在高电网阻抗下也能稳定运行,且并网电流质量高。
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  基于功率平衡的微电网多逆变器并联电压控制

  唐伟宁, 杨建荣, 鞠默欣, 陈刚

  电源学报. 2023, 21(3): 36-40. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2023.3.36

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  针对目前微电网多逆变器并联电压易受到谐波特性的影响,导致电压输出的稳定性较差、微电网多逆变器的稳态性和输出增益较低的问题,提出了基于功率平衡的微电网多逆变器并联电压控制方法。结合电容参数和电压参数的融合跟踪方法对微电网多逆变器并联谐波进行准确跟踪,对谐波进行功率平衡处理,提取功率平衡处理后逆变器并联电压的静态电压输出特征量;结合功率分配计算方案,建立并联电压的功率平衡状态模型,实现微电网多逆变器并联电压的优化控制。仿真结果表明,所提出的微电网多逆变器并联方法电压控制输出稳定性较好,提高了微电网多逆变器的稳态性和输出增益,具有较好的稳压性和传输控制能力。
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  考虑环流抑制的微网并联多逆变器稳定运行控制研究

  江风云

  电源学报. 2023, 21(3): 41-47. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2023.3.41

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  针对传统微网并联多逆变器运行控制策略仅能在某种程度上抑制系统中的环流,抑制后的环流仍然比较大的问题,提出考虑环流抑制的微网并联多逆变器稳定运行控制研究。首先,建立微网并联多逆变器模型;基于微网并联多逆变器模型,计算微网并联多逆变器输出有功功率和无功功率;根据计算出的数据,提出改进后的下垂控制方法,对系统进行控制,以减小系统的环流值,控制微网并联多逆变器稳定运行。仿真实验结果显示,在存在环流干扰条件下,当有功功率和无功负载出现变化时,采用所提方法对微网并联多逆变器进行控制,其输出功率和输出频率会随着有功功率和无功负载的变化而产生相应的变化,实现了微网并联多逆变器稳定运行,说明该方法在微网并联多逆变器稳定运行控制研究方面有一定的参考价值。
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  一种提高变流器弱电网适应能力的全通前馈方法

  张继勇, 孙宜澎, 杨树德

  电源学报. 2023, 21(3): 48-55. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2023.3.48

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  弱电网下电网阻抗会严重影响并网变流器的稳定性,首先建立了含有电网电压前馈时并网变流器的阻抗模型,根据阻抗比判据分析了并网变流器在弱电网下的稳定性。针对传统电网电压前馈下并网变流器对弱电网适应能力较低的问题,提出了一种基于全通滤波的电网电压前馈方法,并分析了全通滤波器参数对系统弱电网适应能力的影响。理论分析表明基于全通滤波的电网电压前馈控制方法可显著提高并网变流器的弱电网适应能力。最后,搭建了系统仿真模型和实验样机,仿真和实验结果验证了理论分析的正确性和所提控制策略的有效性。
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  基于比例积分微分控制的微网协调控制建模仿真

  赵法强, 曹成, 卢思缴, 张智宏

  电源学报. 2023, 21(3): 56-62. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2022.3.56

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  针对微网协同控制建模仿真受到运行条件的影响,存在电压波动大、协调控制模式切换频繁等缺点,以提高微网协调控制稳定性为目的,提出了基于比例积分微分控制的微网协调控制建模仿真。根据比例积分微分控制是否影响微网系统的功率盈余,将微网的运行划分为4种模式,通过分析4种运行模式的原理,划分了微网运行模式。在微网协调控制建模仿真流程的基础上,根据微网系统中电源状态信息,计算每一个子微网的初始功率余量,结合每一个子微网实际承担的波动功率,实现了微网协调控制的建模仿真。仿真结果表明,基于比例积分微分控制的微网协调控制建模仿真方法不仅可以稳定微网协调控制的电压,还可以稳定微网协调控制的电流,从而提高了微网协调控制的稳定性。
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  非隔离双向直流变换器反步滑模控制方法研究

  吕伟嘉, 卢静雅, 刘旭

  电源学报. 2023, 21(3): 63-69. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2023.3.63

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  由于直流电网中直流母线电压的变化对储能系统的运行有干扰,且储能系统采用双向直流变换器调控直流母线电压时会产生严重的非线性问题,导致母线电压不稳定。因此提出非隔离双向直流变换器反步滑模控制方法,构建非隔离双向四端口直流变换器拓扑结构。该变换器采用单向和双向两种工作模式,且采用互补PWM控制方法控制双向直流变换器工作流程,并通过反步滑模变换器结构控制器,确保非隔离双向直流变换器在确定性差、非线性和外围影响状况下的稳定运行。实验验证该方法有效实现了非隔离双向直流变换器反步滑模控制,确保直流母线电压保持稳定,且方法具有较高的鲁棒性。
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  可再生能源微网电源小信号稳定性分析

  马一峰, 杨乐, 贾晟, 段新东

  电源学报. 2023, 21(3): 70-75. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2023.3.70

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  为了提高可再生能源微网电源的输出稳定性,进行电源输出小信号的稳定性测试和分析,提出基于匹配滤波和相关性检测的可再生能源微网电源小信号稳定性分析模型。采用匹配滤波检测器进行小信号检测,结合噪声抑制方法对小信号进行干扰抑制和自适应调节的预处理,通过相关性检测方法进行信号的输出稳定性检测,建立信号的高阶统计特征分析模型,再通过对小信号的高阶统计特征量提取结果进行信号的输出转换控制,结合输出均衡性控制和抗干扰性测试方法,进行电源小信号的稳定性分析和测试。仿真结果表明,采用该方法进行可再生能源微网电源小信号测试的稳定性较好,检测准确度较高,提高了电源的可靠性。
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  单频电源平抑风电输出功率优化控制方法

  张冰玉, 牛为华, 史轮, 张超

  电源学报. 2023, 21(3): 76-82. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2023.3.76

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  随着电力电子装置应用日益广泛,其产生的大量谐波会导致输出功率降低和电网污染,其中以单频电源最为严重。为解决这一问题,提出一种基于制氢系统的单频电源平抑风电输出功率方法。建立以电解槽开关操作和运行状态为变量的0-1整数规划模型,实现电解槽平抑电源功率波动的优化控制。根据电解槽系统的运行特点,适当调整优先级约束条件,采用隐枚举法进行求解,通过仿真分析验证所提方法的有效性。仿真实验结果表明：采用该方法调节后可有效改善输出电流,输出功率因数达到0.98以上,可得到稳定输出电压且能实现输出电压宽范围调节。
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  低压双极性直流微网故障自恢复的模糊控制方法

  陈卉, 苏小玲, 杨文丽, 保积秀

  电源学报. 2023, 21(3): 83-88. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2023.3.83

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  为了提高低压双极性直流微网故障检测和诊断能力,研究了低压双极性直流微网故障自恢复控制方法。首先提取低压双极性直流微网故障特征,分析低压双极性直流微网的输出稳定性特征,估计直流微网故障自恢复参数。再对低压双极性直流微网故障控制参数优化求解,根据参数求解结果,进行故障自恢复控制的状态寻优。通过直流多馈入误差补偿方法进行低压双极性直流微网故障自恢复的模糊控制,在此基础上进行参数辨识及收敛性控制,以此提高直流微网故障自恢复控制的自适应性和参数估计能力。仿真结果表明,采用该方法进行直流微网故障自恢复控制的输出稳定性较好,计算模糊度较低,故障检测精度较高,最高达到99%,提高了直流微网故障自恢复能力和故障检测能力。
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  基于有源换相换流器的高压直流输电系统交流故障穿越策略研究

  陈国华

  电源学报. 2023, 21(3): 89-98. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2023.3.89

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  介绍一种基于有源换相换流器ACC（active commutated converter）的高压直流HVDC（high voltage direct current）输电系统,分析有源换相换流器在两相旋转坐标系下的数学模型,提出了一种含附加虚拟项的基于比例谐振PR（proportional resonant）控制器的控制策略,并对控制器参数进行了设计,实现了负序电网电流的抑制和换流器的单位功率因数运行。最后,在PSCAD/EMTDC中搭建仿真模型,仿真结果验证了所提出的交流故障穿越策略的正确性和有效性。
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  考虑材料影响的双向直流固态变压器绕组损耗计算方法

  韩霞, 陈刚

  电源学报. 2023, 21(3): 99-107. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2023.3.99

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  为提高双向直流固态变压器的整体效率和功率密度,研究双向直流固态变压器绕组损耗的计算方法。建立双向直流固态变压器绕组损耗基本计算模型,分别从铜箔绕组、利兹线绕组与实心圆导线绕组三方面研究适合不同导体绕组损耗的计算方法,其中采用有限元与傅里叶分解计算方法求得铜箔绕组损耗,通过修正Ferreria算法求得实心圆导线绕组的交流电阻,将其代入双向直流固态变压器绕组损耗基本计算模型中求得实心圆导线绕组损耗,利兹线绕组损耗由Tourkhani利兹线绕组损耗精准模型计算。以铜箔样例绕组与实心圆导线样例绕组为例进行实验,实验结果表明,所研究方法的计算值与实际测量值非常接近,计算精准度高,计算结果具有较高的实际应用价值,可为双向直流固态变压器整体效率优化提供参考。
无线电能传输
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  无线电能传输磁耦合系统损耗优化

  王聪, 陈庆彬, 杨丰钢, 邓小龙

  电源学报. 2023, 21(3): 108-116. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2023.3.108

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  在不含磁芯的无线电能传输WPT（wireless power transmission）系统中,由磁耦合系统引起的损耗是系统损耗的主要组成部分之一,而磁耦合系统的损耗由接收线圈、发射线圈的电阻以及流经收发线圈的电流所决定。结合串/串S/S（series/series）补偿拓扑无线电能传输的电路响应特性,分析磁耦合系统的线圈感量、线圈电阻与线圈匝数的关系,提出了根据发射、接收线圈电流工况调整收发线圈匝数的磁耦合系统线圈匝数组合优化设计方案。绕制3组不同匝数组合的收发线圈（含优化匝数组合及两组对照匝数组合线圈）用以验证优化方案的可行性。仿真及实验结果均表明：在相同工况下,优化组合方案的线圈总损耗均低于对照组,且整体样机的效率均高于对照组。
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  基于频率切换实现电池恒流和恒压充电的LCC-S补偿WPT系统研究

  邹静, 徐耘英, 彭娟娟, 刘翼, 陈耀军

  电源学报. 2023, 21(3): 117-124. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2023.3.117

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  无线电能传输WPT（wireless power transfer）系统具有安全、方便、美观等性能优势,已逐步渗入到人们的日常生活中。在电池充电应用中,通常期望WPT系统能够在零相角ZPA（zero phase angle）条件下实现负载无关的恒流和恒压充电功能。提出了一种基于频率切换的LCC-S补偿WPT系统及其参数设计方法,可使系统在2个不同的ZPA频率点分别实现负载无关的恒流和恒压充电输出,无需改变电路拓扑结构。设计的LCC-S补偿WPT系统接收侧仅有一个补偿电容,确保了WPT系统接收侧紧凑性。最后,搭建了一台充电电流和电压分别为3 A和50 V的实验样机,验证了本研究中WPT系统的合理性与实用性。
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  水下无线输电技术研究综述

  顾文超, 丘东元, 张波, 肖文勋, 陈艳峰

  电源学报. 2023, 21(3): 125-138. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2023.3.125

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  随着人类对海洋资源开发和利用的深入,各种水下观测、通讯、探测设备的应用需求越来越多。使用无线输电技术为水下设备充电,可以克服上岸更换电池和水下有线充电2种传统方法的不足,具有安全、灵活等优点。先后介绍了磁场式、电场式、超声波3种主要的水下无线输电技术,并详细介绍了各系统的典型结构、等效模型和性能特点,进而概述了各种水下无线输电技术的研究现状,指出目前亟待解决的问题,旨在为今后水下无线输电技术的研究提供方向。
电机系统与控制
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  基于开关型霍尔传感器的PMSM转子位置估计方法研究

  郑杰, 曹太强, 司国雷, 王嘉磊

  电源学报. 2023, 21(3): 139-147. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2023.3.139

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  为了降低永磁同步电机PMSM（permanent magnet synchronous motor）控制系统的成本并获得高分辨率的转速和转子位置信息,设计了一种采用开关型霍尔位置传感器来获取PMSM转速与转子位置的新型估计法。当电机运行时,通过电流补偿的一阶算法得到一组转速和转子位置数据;同时,将霍尔传感器输出的三相霍尔信号经过坐标变换和低通滤波器,得到含转子位置信息的霍尔矢量基波分量,利用正交锁相环OPLL（orthogonal phase-locked loop）提取出另一组转速和转子位置数据。然后,对两组数据采用加权平均处理的方法得到最终的估计转速和转子位置。仿真与实验结果表明,采用该方法减小了传统一阶算法估计结果的滞后性,提高了转速和转子位置估计精度。
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  适用于缓解双馈感应发电机电磁转矩脉动的新型矢量控制

  刘志良, 俱鑫, 李泽文

  电源学报. 2023, 21(3): 148-155. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2023.3.148

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  针对电网电压谐波含量要求,提出一种基于矢量控制的定子电流谐波抑制拓扑结构,重点解决双馈异步发电机DFIG（doubly-fed induction generator）电磁转矩的脉动问题。所提控制器即谐波矢量控制HVC（harmonic vector control）,能够抑制电流谐波。电网电压5、7、11、13次谐波分量,由于定子串联阻抗低,导致发电机电流谐波分量为同次,且相对振幅较高,因此,HVC已被测试用于此类电流谐波成分的控制,不需要谐波滤波器来估计定子电流的谐波含量。最后,经过仿真和实验分析,证明了所提控制的适用性和有效性。研究结果表明,该控制器的稳态误差接近于0,此外,HVC可作为DFIG中的谐波滤波器,并可根据应用要求选择谐波。
可靠性与诊断
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  逆变器功率管开路故障诊断方法综述

  王晓鹏, 姚帅亮, 姚芳, 董超群

  电源学报. 2023, 21(3): 156-169. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2023.3.156

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  作为各种新能源发电设备和驱动系统的核心部分,逆变器的安全性和可靠性对整个系统的安全稳定运行至关重要。近年来,高电压等级、高功率密度和高集成化的逆变器已成发展趋势,但增加更多的开关器件也会增大其故障概率,因此,采取快速有效的方法对逆变器的故障进行诊断十分重要。针对逆变器功率管故障诊断,目前的分类方法主要分为基于解析模型、基于信号处理和基于数据驱动3种。为使诊断方法分类简单直观,从实际电路中检测变量的角度,在电流、电压和功率3个方面对国内外文献进行整理,阐述了各类方法的原理、适用范围和优缺点,最后概述了逆变器故障诊断的难点和未来的发展趋势。
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  基于电流畸变特性的整流器开路故障诊断系统设计与实现

  惠杰, 乔凯, 赵杨, 刘妮娜

  电源学报. 2023, 21(3): 170-182. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2023.3.170

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  半导体开关是影响电压源整流器VSR（voltage source rectifier）系统整体故障率的重要因素。为此,提出一种基于电流畸变特性的三相开路故障诊断系统,该系统由诊断模块、寄存器模块和决策模块组成。诊断模块使用滞环比较器来判断电流的变化趋势,从而诊断开路OC（open-circuit）故障;寄存器模块用于实现多开关OC故障诊断;决策模块用于输出最终结果。实验结果表明,该方法能够正确实现包括6种单开关故障和15种不同的双开关故障在内的故障诊断,故障诊断准确性好。此外,所提方法在负载突变、不同功率因数、电网电压不平衡和畸变以及不同的交流滤波器结构条件下均具有良好的抗干扰性能和较强的鲁棒性,平均诊断时间仅为3.68 ms。
器件与控制
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  逆导型IGBT电压回跳现象在电路应用中的影响分析

  黄靖杰, 马柯, 犬石昌秀, 张明

  电源学报. 2023, 21(3): 183-192. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2023.3.183

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  逆导型IGBT（RC-IGBT）是一种新型功率半导体器件,实现了IGBT和续流二极管的片内集成,具有体积小、成本低、功率密度高、正温度系数、良好的功率循环能力和关断特性等诸多优势。RC-IGBT正向导通时存在电压回跳现象,建立物理模型详细分析其产生机理及影响因素,得出了缓冲层掺杂浓度是决定回跳电压大小的重要因素。进一步通过控制变量法,利用TCAD仿真软件,从导通特性、并联均流特性和开关特性三个方面详细测试,分析了具有不同程度回跳现象的RC-IGBT在实际电路应用中的影响。通过合理的参数选择,可将回跳电压控制在可接受的范围内,并提高了器件的综合性能,为RC-IGBT设计优化和实际应用提供了有价值的参考和理论指导。
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  基于神经网络PSD算法的GaN器件变流器控制系统设计

  丁一原, 徐维

  电源学报. 2023, 21(3): 193-199. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2023.3.193

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  伴随电力电子技术在环保节能、智能电网中的应用,高压大功率的电力电子设备得到大力推广。GaN器件变流器因其特殊的控制性能变成大功率、高压化控制的核心。设计了一种基于神经网络PSD算法的GaN器件变流器控制系统。当GaN器件变流器出现异常后,系统中故障信息采集模块能够高效采集GaN器件变流器异常信息并传输至自适应控制模块,自适应控制模块采用神经网络PSD算法,实现GaN器件变流器自适应控制。仿真结果表明：所设计系统对GaN器件变流器的功率、直流电流、环流以及电容电压可实现高精度控制,且该系统控制下交流器输出电压质量佳,相间短路、两相接地短路故障率得以降低,运行效率高。
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  改进型准有源栅极控制电路研究与设计

  申铭炎, 石勇, 张千和, 康家玉

  电源学报. 2023, 21(3): 200-208. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2023.3.200

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  高压大功率变换器中如何降低半导体开关器件的电压应力是关键技术问题,而开关器件直接串联是重要的解决方案之一。在开关器件直接串联的高压电路中,开关器件的动、静态均压特性是关键指标。准有源栅极控制QAGC（quasi-active gate control）电路是具有代表性的串联均压拓扑,其特点是通过一个外部驱动源实现串联器件的动态、静态电压应力均衡,与此同时,可用于多个开关器件直接串联控制。研究表明,当QAGC驱动串联器件多于2个时,均压网络为上层器件提供的驱动电荷不足,降低串联器件的均压效果,严重时可能导致上层器件无法开通。针对这一问题研究了一种改进型QAGC电路,该电路将QAGC与一个辅助直流源相结合,辅助直流源在上层器件开通时刻提供额外驱动电荷,可保证器件的动、静态均压特性。分析了改进型QAGC的工作原理及设计方法,采用LTspice进行仿真并搭建实验平台进行验证,仿真和实验结果验证了电路拓扑的正确性。
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  基于双向磁反馈的过流保护电路设计

  贺啟峰, 潘卫东, 杜飞朋, 徐成宝

  电源学报. 2023, 21(3): 209-215. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2023.3.209

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  为解决航天器用DC/DC变换器过流保护问题,以双向磁反馈结构作为DC/DC变换器的反馈控制主架构,对常用的“打嗝”型过流保护电路和恒流型过流保护电路进行设计对比。为集合两者优点,在恒流型过流保护电路基础上提出了一种减流型过流保护电路。该电路在实现精确过流保护和具备带大容性负载能力的同时,有效降低了短路功耗,具有结构简单、易于实现等特点,适用于空间环境。详细分析了该电路的工作原理并进行实际应用,实测结果验证了该电路方案的有效性。
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  变压器油电磁感应加热装置的设计及分析

  张耘溢, 曾翔君, 张路, 刘博, 刘岩亮, 刘焱

  电源学报. 2023, 21(3): 216-222. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2023.3.216

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  变压器油通常是采用电阻加热,存在加热元件温度高、可靠性低的问题。为此,设计了一种变压器油的电磁感应加热装置,它主要由电源、控制电路和电磁加热管路组成,其加热功率可根据入口油温进行调节。建立了变压器油的流动换热数值模型,通过实验验证了模型的正确性。利用模型计算了加热功率随入口油温、油流速的变化规律,确定了加热装置的功率输出策略。该加热装置的表面热流密度可达17.6 kW/m²,而热源温度低于100 ℃,比传统的电阻加热装置具有更高的安全性及可靠性。