《電工技術(shù)學報》是中國電工技術(shù)學會主辦的電氣工程領(lǐng)域綜合性學術(shù)期刊，報道基礎(chǔ)理論研究、工程應用等方面具有國際和國內(nèi)領(lǐng)先水平的學術(shù)及科研成果。中國工程院院士馬偉明任《學報》編委會主任，兼《學報》主編。

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電工理論

作者：賁彤，單智超，陳龍，張獻

摘要：為了實現(xiàn)感應式無線電能傳輸（IPT）系統(tǒng)的多端口抗偏移輸出，該文提出一種基于重構(gòu)LCC-LCC補償拓撲的IPT系統(tǒng)及參數(shù)設計方法。首先，通過建立系統(tǒng)等效電路模型，推導出兩種實現(xiàn)純阻性輸入的方案，提出恒壓和恒流雙端口輸出的參數(shù)設計方法。其次，根據(jù)磁耦合結(jié)構(gòu)參數(shù)，引入兩類調(diào)制因子，建立一種基于磁耦合結(jié)構(gòu)參數(shù)與補償結(jié)構(gòu)參數(shù)自適應的調(diào)制策略。第一類調(diào)制因子利用互感偏移變化相對穩(wěn)定的特性，構(gòu)建互感偏移比與補償結(jié)構(gòu)參數(shù)的映射關(guān)系，可有效抑制由線圈偏移引起的等效互感波動；第二類調(diào)制因子通過調(diào)控等效互感參數(shù)，實現(xiàn)對輸出增益的控制。實驗結(jié)果表明，在零相位輸入、負載變化300%、偏移量50%條件下，系統(tǒng)輸出電流和輸出電壓的最大波動均保持在9%以內(nèi)。

作者：周瑋，李志強，鄭靖瑋，張強，麥瑞坤

摘要：旋轉(zhuǎn)動力軸是船舶、風機等裝備的核心部件，現(xiàn)有針對其配套監(jiān)測設備的供電主要依賴電滑環(huán)，存在磨損嚴重等問題。而電容式無線電能傳輸（CPT）具有耦合極板成本低、質(zhì)量輕、渦流效應小等顯著優(yōu)勢，為旋轉(zhuǎn)設備供電提供了創(chuàng)新解決方案。但是在大軸徑設備供電場景中，接收端采用單一長金屬極板會存在嚴重的電磁輻射和功率損耗問題。旋轉(zhuǎn)分段式耦合機構(gòu)雖能緩解上述問題，但是會導致系統(tǒng)效率隨旋轉(zhuǎn)角度和負載波動顯著下降。該文針對分段式CPT系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)和負載變化導致效率降低問題，基于計及金屬軸影響的一對多耦合機構(gòu)建模方法，建立了系統(tǒng)的損耗模型。提出一種雙級DC-DC變換器協(xié)同控制策略，通過前級Buck變換器調(diào)節(jié)等效負載、后級Boost變換器實現(xiàn)負載恒壓，構(gòu)建一對多時變耦合的最大效率點跟蹤控制閉環(huán)系統(tǒng)。搭建原理樣機，驗證了理論的準確性和控制方法的有效性，實驗結(jié)果表明，系統(tǒng)在旋轉(zhuǎn)（0°～90°）及負載（30～100 W）變化條件下，始終能夠保持最優(yōu)傳輸效率。

作者：廖志娟，易佳林，田浩，盧冠宇，夏晨陽

摘要：該文提出一種新型基于色散介質(zhì)參數(shù)優(yōu)化的磁耦合無線電能傳輸（MC-WPT）能效提升方法，通過優(yōu)化色散介質(zhì)改善磁場的分布，提升MC-WPT系統(tǒng)的傳輸性能。首先建立色散介質(zhì)本構(gòu)參數(shù)、電磁儲能時間平均密度、耗散、磁場作用強度以及阻尼系數(shù)的一般數(shù)學模型。進而采用歸一化方法，深入分析色散介質(zhì)的頻率特性以及阻尼特性，明確了介質(zhì)本構(gòu)參數(shù)實部和虛部對介質(zhì)電磁儲能以及介質(zhì)耗散的作用機制。在此基礎(chǔ)上，給出超材料色散介質(zhì)板的頻率調(diào)控方法以及阻尼調(diào)控方法，提出一種綜合考慮近場耦合效應、避免諧振頻率偏移、降低螺旋導體內(nèi)阻的超材料設計方法，有效地克服了傳統(tǒng)設計中僅關(guān)注磁導率實部和依賴單元表征整體性能的局限性。最后通過仿真與實驗結(jié)果表明，所提方法在實現(xiàn)磁場高效匯聚的同時顯著降低損耗，具有較高的可實現(xiàn)性與工程適用性。

電機及其系統(tǒng)

作者：林旺煊，陳怡浩，石嘉恒，丁鎮(zhèn)濤，李諍言 等

摘要：現(xiàn)有磁浮交通使用直線電機存在成本高、控制系統(tǒng)復雜等問題，而Halbach永磁輪（PMEDW）結(jié)構(gòu)簡單、工程造價低，能將磁阻力轉(zhuǎn)化為推進力，有望代替直線電機成為一種新型驅(qū)動方式。為實現(xiàn)PMEDW推進力調(diào)節(jié)穩(wěn)定性及系統(tǒng)快速響應，該文提出一種永磁輪電機的改進自抗擾控制（RAM）策略。首先，對永磁輪電機一體化結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化，加入6 mm硅鋼材料，電機磁鏈幅值提升94.97%；然后，通過實驗獲取PMEDW在不同轉(zhuǎn)速下的電磁力特性；構(gòu)建改進永磁輪電機控制系統(tǒng)，相比傳統(tǒng)比例-積分（PI）控制，RAM控制響應時間減小約0.5 s，超調(diào)量減小約22.4%；最后，建立Simulink與Maxwell的聯(lián)合仿真模型。結(jié)果表明，RAM控制策略能夠有效提高永磁輪電機的運行穩(wěn)定性，為新型永磁輪驅(qū)動技術(shù)在磁懸浮交通中的應用提供有力支撐。

作者：蒯松巖，魏偉，吳文楊，李豫魯，胡堃

摘要：為了降低多個電流傳感器導致的驅(qū)動系統(tǒng)成本和體積升高，同時提高電流控制性能，該文提出一種基于單電流傳感器的開關(guān)磁阻電機模型預測控制方法。該方法在電機單相導通區(qū)域，借助單個母線電流傳感器直接獲取導通相電流；而在兩相導通區(qū)域，使用雙矢量合成的方法，在單個控制周期中構(gòu)造出多個開關(guān)狀態(tài)組合。再通過母線電流傳感器多次采樣分離重構(gòu)出各相相電流，同時雙矢量合成方式也有效降低了電流脈動。最后通過實驗驗證單電流傳感器相電流重構(gòu)及電流跟蹤效果。實驗結(jié)果表明，所提方法具有較好的控制效果，且在穩(wěn)態(tài)、負載轉(zhuǎn)矩以及轉(zhuǎn)速突變的情況下，所提單電流傳感器相電流重構(gòu)方法能夠很好地分離重構(gòu)出各相相電流。

作者：李葉松，盧玉清

摘要：針對高精度永磁同步直線電機（PMLSM）的磁阻力、摩擦力等推力波動問題，該文設計了一種基于擾動模型前饋（DMF）與線性擴張狀態(tài)觀測器（LESO）相結(jié)合的推力波動復合補償策略。首先，從PMLSM的物理結(jié)構(gòu)及磁場分布特點，分析了電機動子在運動過程中的受力情況和推力波動的位置、頻率特性。發(fā)現(xiàn)在高速高動態(tài)響應下推力波動存在較高的頻率分量，會導致系統(tǒng)伺服誤差變大，因此提出擾動建模與LESO相結(jié)合的推力波動復合補償策略。其次，使用神經(jīng)網(wǎng)絡對磁阻力進行位置域建模，使用分段線性模型對摩擦力進行速度域建模，使用LESO對建模后殘余的擾動進一步估計并補償，以提高系統(tǒng)在全速域下的推力波動抑制能力。最后，通過PMLSM樣機平臺的位置、速度伺服試驗分析了所提策略對磁阻力各頻率分量補償?shù)挠行裕炞C了所提策略對推力波動的抑制能力以及對電機動子質(zhì)量參數(shù)變化的適應性。結(jié)果表明，該文所提控制策略在穩(wěn)態(tài)、動態(tài)下均具有良好的推力波動補償效果，能夠提高PMLSM系統(tǒng)伺服控制精度，并對電機動子質(zhì)量變化具有良好的魯棒性。

作者：黃濤，張峻濤，韓鎮(zhèn)錨，田兵

摘要：由于優(yōu)異的容錯性能，雙三相永磁同步電機（DTP-PMSM）在多電飛機和電動汽車等領(lǐng)域得到了廣泛關(guān)注。針對缺相容錯運行，可通過構(gòu)建降階解耦變換矩陣和降階解耦模型實現(xiàn)磁場定向控制，但面對任一缺相故障，該方法較為復雜且無法與正常工況實現(xiàn)柔性銜接。為此，該文提出一種自然解耦缺相容錯控制優(yōu)化方法，即沿用正常模式矢量控制技術(shù)，結(jié)合容錯電流、容錯電壓和中性點電壓配置，實現(xiàn)最多任意三相開路容錯控制。具體地，針對自然解耦變換線性無關(guān)基底的容錯電流配置，結(jié)合剩余相電流等幅值與定子銅耗最小約束進行求解；針對線性相關(guān)基底的容錯電壓配置，提出了一種依據(jù)諧波/零序空間電流模型的優(yōu)化設置方法；針對不平衡供電模式，提出一種中性點電壓計算與補償方法。從上述三個層面結(jié)合可控自由度限制，對共中性點雙三相電機的缺相容錯控制進行性能優(yōu)化。最后對單相、兩相和三相開路進行容錯控制實驗，驗證了所提方法的有效性和可行性。

電力電子

作者：彭承奧，王智強，唐樂文

摘要：針對碳化硅功率器件在瞬態(tài)過電流工況下的熱失效問題，首次提出一種相變液浸沒SiC MOSFET芯片的封裝結(jié)構(gòu)。傳統(tǒng)功率器件采用自上而下的層疊式散熱路徑，難以適配碳化硅器件瞬態(tài)熱沖擊特性，其非對稱熱源分布導致局部溫升速率過快，引發(fā)電熱耦合正反饋循環(huán)。該文通過高絕緣相變液體替代傳統(tǒng)硅膠封裝層，構(gòu)建兼具電氣絕緣與動態(tài)熱管理的雙功能封裝結(jié)構(gòu)，利用相變潛熱（大于135 kJ/kg）建立熱緩沖機制。基于Cauer熱網(wǎng)絡模型，提出等效導熱系數(shù)法（核態(tài)沸騰區(qū)誤差小于5.6%）與等效熱容法（高溫區(qū)誤差小于4.0%）雙維度相變建模策略，突破傳統(tǒng)仿真相變界面追蹤的技術(shù)瓶頸。實驗結(jié)果表明，等效導熱系數(shù)法在核態(tài)沸騰階段（Dt＜70℃）預測精度較高，而等效熱容法在高溫區(qū)誤差更小。在2.5倍過電流（500 ms）工況下，相變液浸沒式封裝SiC MOSFET器件結(jié)溫較商用器件降低27.36℃，溫升抑制率達24.78%；3倍過電流時結(jié)溫降幅達40.15℃，驗證了相變材料對瞬態(tài)熱沖擊的顯著衰減作用。在不同過電流倍數(shù)的50次循環(huán)測試中，首末測試結(jié)溫溫升差異始終小于1℃，結(jié)合3倍安全裕度的相變液封裝設計，有效維持氣液動態(tài)平衡，證實了器件在極端工況下的循環(huán)可靠性。該研究為功率器件短時強過電流熱失效防護提供了創(chuàng)新的技術(shù)路徑，具有重要的工程應用價值。

作者：何東，王振忠，蔣磊，蘭征，曾進輝

摘要：基于常通型碳化硅（SiC）結(jié)型場效應晶體管（JFET）的固態(tài)斷路器（SSCB）短路故障隔離情況下，主電路與SiC JFET器件寄生參數(shù)耦合作用產(chǎn)生的寄生振蕩會影響SSCB穩(wěn)定性，甚至威脅其安全運行。該文對基于常通型SiC JFET器件級聯(lián)的中壓直流SSCB振蕩穩(wěn)定性進行詳細理論分析，并提出一種穩(wěn)定性提升方法。首先，分析SiC SSCB短路故障關(guān)斷時級聯(lián)SiC JFET器件漏源極、柵源極電壓振蕩現(xiàn)象及關(guān)鍵參數(shù)耦合對其動態(tài)行為的影響。其次，構(gòu)建SiC SSCB小信號模型，推導閉環(huán)傳遞函數(shù)并分析寄生參數(shù)交互作用下的失穩(wěn)機理。再次，為改善短路故障隔離時SiC SSCB的電壓振蕩幅值，提出改進級聯(lián)SiC JFET器件柵源極總?cè)菘狗椒ㄒ詼p小寄生參數(shù)對電壓振蕩的影響。最后，利用搭建的1.5 kV/63 A SiC SSCB實驗樣機及實驗平臺，驗證了所提方法的有效性，為提升SiC SSCB的運行可靠性和級聯(lián)SiC JFET器件動靜態(tài)電壓均衡提供了有力支撐。

作者：田艷軍，宋少鵬，徐小奇，李振

摘要：功率器件是儲能變流器實現(xiàn)電能變化的核心器件，其特性出現(xiàn)疲勞老化會使儲能變流器的損耗增加，運行溫度上升，引發(fā)故障停機或設備損壞，甚至誘發(fā)電池單元的安全問題。IGBT集電極-發(fā)射極飽和壓降Vce是反映IGBT健康狀態(tài)的重要指標，IGBT飽和壓降監(jiān)測可有效觀測IGBT的運行健康狀態(tài)。基于數(shù)據(jù)驅(qū)動建模的監(jiān)測算法對數(shù)據(jù)質(zhì)量與規(guī)模依賴性較大，數(shù)據(jù)質(zhì)量不達標會引起數(shù)據(jù)模型出現(xiàn)顯著偏差。針對上述問題，該文首先提出結(jié)合數(shù)據(jù)優(yōu)化預處理的非線性最小二乘曲線擬合算法，用以實現(xiàn)對IGBT飽和壓降Vce的精確辨識。建立了儲能變流器的離散化數(shù)學模型，并且考慮IGBT死區(qū)效應的影響，使模型精度更高。同時為了減少采樣噪聲對辨識準確性的影響，對采集數(shù)據(jù)進行預處理，構(gòu)建卡爾曼濾波觀測器以減少數(shù)據(jù)偏差與噪聲干擾。最后，通過Matlab/Simulink軟件仿真和實驗驗證了所提IGBT飽和壓降監(jiān)測方法的正確性和有效性。

作者：曹書豪，許建中，周宇權(quán)，陳浩，馮謨可

摘要：大規(guī)模光伏電站的電磁暫態(tài)精細化仿真是觀測其詳細內(nèi)部特性的重要手段，支撐內(nèi)部故障溯源、場站與系統(tǒng)間振蕩等研究。現(xiàn)有對光伏電站的仿真未深入考慮建模方式、并行仿真方法與硬件間的交互關(guān)系，難以兼顧規(guī)模、精度和效率，為此該文提出一種深度融合等值建模和圖形處理單元（GPU）技術(shù)的電磁暫態(tài)細粒度并行仿真方法。首先，根據(jù)GPU軟硬件的架構(gòu)特點，設計模塊化光伏系統(tǒng)并行計算程序基本邏輯。其次，考慮換流器閉鎖模式，利用開關(guān)函數(shù)模型實現(xiàn)光伏單元交、直流側(cè)解耦劃分，基于割集矩陣實現(xiàn)交流側(cè)端口等效，將光伏單元整合為集群等效模型參與系統(tǒng)解算。最后，利用GPU單指令多數(shù)據(jù)特點，在各光伏單元獨立解算任務的粗粒度并行基礎(chǔ)上，疊加元件內(nèi)部更新過程的細粒度并行，將海量模塊化光伏單元同階矩陣進行高效批處理，進而實現(xiàn)大規(guī)模光伏電站的元件級細粒度并行仿真。對比GPU仿真平臺與PSCAD/EMTDC的仿真結(jié)果，驗證了所提并行方法的仿真精度和加速比。

作者：陳建良，張益翔，馬恩，辛振

摘要：針對兩電平三相交錯并聯(lián)逆變器高頻運行時開關(guān)損耗大的問題，該文提出一種在任意功率因數(shù)下實現(xiàn)所有開關(guān)器件全范圍軟開關(guān)的自適應斷續(xù)脈寬調(diào)制（DPWM）策略。此策略具有可變調(diào)制切換角和動態(tài)調(diào)整開關(guān)頻率的特點，通過優(yōu)化選擇，確保臨界開關(guān)頻率曲線的連續(xù)性，提高逆變器運行的穩(wěn)定性，降低開關(guān)器件的導通損耗。與傳統(tǒng)固定調(diào)制切換角DPWM的軟開關(guān)策略相比，采用該策略逆變器的導通損耗最大可降低43%。在不增加高頻電流傳感器的條件下，該策略僅通過在線計算即可得出實現(xiàn)零電壓開通所需的調(diào)制切換角和臨界開關(guān)頻率，具有快速的動態(tài)響應性能。最后，通過搭建一臺基于SiC MOSFET的20 kV·A光伏并網(wǎng)逆變器實驗樣機，驗證了所提出策略的可行性，峰值效率高達99.3%。

作者：姜衛(wèi)東，劉圣宇，姜浩然，王金平，嚴效磊

摘要：SWISS整流器是一種三相降壓型單位功率因數(shù)整流器，適用于新能源汽車充電樁以及航空電源等場景。為了解決工程應用中SWISS整流器的控制過程較為復雜的問題，該文提出一種易于工程實現(xiàn)的考慮相位補償和降低輸入電流諧波的控制方法，只需要單個比例積分（PI）控制器用于電壓外環(huán)，單個控制周期內(nèi)的輸入平均電流直接跟蹤三相輸入電流指令，避免了SWISS整流器直流輸出電感電流波動對控制環(huán)路產(chǎn)生的干擾。另外，該控制方法還考慮了濾波電容造成的網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)降低的問題。基于4 kW的實驗樣機展開的不同功率等級的穩(wěn)態(tài)實驗和動態(tài)實驗結(jié)果表明，該文所提的控制方法比傳統(tǒng)的雙PI控制（CDPIC）方法具有更高的網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)和更低的輸入電流諧波，從而證明了所提控制方法的有效性和實用性。

作者：張振，王毅，劉伯文，楊順，高玉華

摘要：結(jié)合器件串聯(lián)與模塊級聯(lián)思想的混合型模塊化多電平換流器（Hybrid MMC）降低了閥體的體積和質(zhì)量，但橋臂片段化正弦波形及電流通路的切換導致其能量平衡問題非常復雜，成為制約其工程推廣的關(guān)鍵因素。該文以輕型化性能較好的橋臂復用型模塊化多電平換流器（AM-MMC）為研究對象，在深入分析其數(shù)學模型并揭示其能量平衡機理的基礎(chǔ)上，提出一種基于環(huán)流優(yōu)化的能量平衡控制策略。該策略利用環(huán)流參與能量平衡控制，其優(yōu)化目標是在保證能量平衡的前提下盡可能地降低環(huán)流對系統(tǒng)性能的影響。通過將環(huán)流作為新的控制自由度實現(xiàn)橋臂能量平衡，有效地避免橋臂電壓控制和諧波電流注入等方法中調(diào)壓范圍受限及硬件電路增加等問題。最后，基于Matlab/Simulink搭建了85 MV·A/±35 kV 33電平AM-MMC高壓直流輸電仿真系統(tǒng)，并基于實時數(shù)字控制器RTU-BOX204構(gòu)建了3.2 kV·A/±150 V的七電平實驗樣機，對所提策略的穩(wěn)態(tài)及動態(tài)性能進行了驗證分析，充分證明了其有效性和優(yōu)越性。

作者：劉戰(zhàn)，李全艮，周樺，付佳偉，林志芳

摘要：模塊化多電平電池儲能系統(tǒng)（MMC-BESS）是一種具有高可靠性的變換器系統(tǒng)。針對該系統(tǒng)的傳統(tǒng)模型預測控制（MPC）方法存在權(quán)重因子整定復雜和計算量大的問題，該文提出一種無權(quán)重變舍入電平控制（WI-VRLC）方法。該方法采用輸出電流和環(huán)流兩個獨立的代價函數(shù)實現(xiàn)了分層控制，既保證了出色的環(huán)流性能，又降低了電流總諧波畸變率（THD）。在輸出電流MPC層中，上橋臂和下橋臂電壓參考值通過變舍入方法得到三組橋臂子模塊投入組合，之后利用代價函數(shù)選出該階段的最優(yōu)橋臂組合。在環(huán)流MPC層中，環(huán)流參考電壓采用變舍入方法得到兩個用于環(huán)流控制的子模塊投入數(shù)，之后利用代價函數(shù)選出最優(yōu)投入子模塊數(shù)。該方法在每個采樣周期的計算復雜度均為5且與子模塊數(shù)量無關(guān)。基于該方法，在荷電狀態(tài)（SOC）均衡方面改進了定環(huán)流法的切換條件，實現(xiàn)了SOC差異非均勻分布條件下的SOC快速均衡。仿真和實驗結(jié)果驗證了所提方法的有效性。

作者：王程錦，何晉偉，張嘉正，張宸宇，洪蘆誠

摘要：為了應對低壓配電網(wǎng)多場景、多容量電壓暫降補償?shù)男枨螅撐奶岢鲆环N不含儲能的模塊化動態(tài)電壓恢復器（DVR）并聯(lián)系統(tǒng)及控制方法。首先，通過領(lǐng)航模塊快速檢測電壓暫降并下發(fā)狀態(tài)切換指令至各跟隨模塊，使各模塊以準同步方式實現(xiàn)旁路晶閘管強迫關(guān)斷。其次，在領(lǐng)航模塊中部署電壓調(diào)節(jié)器生成電流參考，通過以太網(wǎng)通信下發(fā)電流參考和前饋電壓信號至各跟隨模塊，實現(xiàn)模塊化DVR并聯(lián)系統(tǒng)對電壓暫降的有效補償。為了克服通信延遲等對系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響，該文定量分析不同并聯(lián)模塊數(shù)、通信延遲、控制器參數(shù)下系統(tǒng)穩(wěn)定裕度的變化規(guī)律。最后，通過RT-Lab硬件在環(huán)仿真平臺驗證了所提系統(tǒng)及控制方法在多組工況和參數(shù)下的有效性和穩(wěn)定性。

作者：馬輝，李昊軒，陳偉濤，向昆，范李平

摘要：該文提出一種基于有限時間觀測器的改進超螺旋滑模控制策略，旨在提升三相混合變換器的動態(tài)響應速度與抗干擾能力。首先，在電壓外環(huán)設計了改進超螺旋滑模控制器，通過引入自適應增益機制，在保持響應速度的同時降低系統(tǒng)抖振。其次，設計有限時間擴展狀態(tài)觀測器，對系統(tǒng)集總擾動進行精確估計與實時補償，實現(xiàn)預設時間內(nèi)觀測誤差的收斂，有效提升控制系統(tǒng)的動態(tài)性能。在電流內(nèi)環(huán)設計中，針對混合變換器中無源模塊引發(fā)的周期性電流突變問題，使用PI-重復控制，實現(xiàn)了總輸入電流的正弦化跟蹤及低頻諧波消除。最后，通過設計PI控制、傳統(tǒng)超螺旋滑模控制以及該文所提控制方法的對比實驗，驗證了所提控制策略的有效性。

作者：黃文聰，蔣煊焱，饒?zhí)毂耄Ｓ攴迹瑖缿殉?br/>

摘要：針對單級式雙有源橋（DAB）微逆變器在輕載工況下全開關(guān)器件軟開關(guān)困難與軟開關(guān)復位電流增加無功回流的問題，該文提出一種基于模式切換的混合調(diào)制控制策略。該策略通過變頻控制與擴展移相控制相結(jié)合，擴展DAB微逆變器的零電壓軟開關(guān)（ZVS）范圍的同時優(yōu)化回流功率。首先，分析DAB微逆變器兩種擴展移相調(diào)制模式的ZVS特性，通過設計勵磁電感擴展了模式切換點處的ZVS范圍，提出了ZVS范圍內(nèi)回流功率最小的移相軌跡。然后，設計了變頻控制律，該控制律根據(jù)輕載和重載條件動態(tài)調(diào)整開關(guān)頻率，擴展了輕載時的ZVS范圍，降低了重載時的關(guān)斷損耗。此外，設計了擾動補償以實現(xiàn)輸出電流的精準控制。最后，搭建400 W實驗平臺，通過實驗驗證了所提算法性能的優(yōu)越性。

作者：李國華，張文興，鄔澤華

摘要：針對不同的變換器之間進行信息交互較為困難的問題，該文提出一種基于雙DC-DC變換器實時雙向能量信息協(xié)同傳輸方法。通過對變換器的功率控制環(huán)中疊加所需要傳輸?shù)亩M制數(shù)據(jù)信息序列，將其耦合到驅(qū)動變換器開關(guān)管的脈沖寬度調(diào)制（PWM）信號中，利用變換器輸出側(cè)的電壓紋波和輸入側(cè)電流紋波作為天然信息載體，構(gòu)建雙紋波傳輸數(shù)據(jù)信息通道；提出一種紋波峰值檢測（RPD）的解調(diào)方法，通過實時追蹤紋波峰值變化特征，有效增強了數(shù)據(jù)信息解調(diào)的準確性；進一步地，為了促進信息傳輸?shù)亩嘣瓿闪藢崟r雙向傳輸相同和不同信息的實驗驗證。首先，解釋PWM門極驅(qū)動信號與紋波頻率之間的關(guān)聯(lián)性；其次，闡述電壓與電流紋波作為通信載體進行實時雙向傳輸數(shù)據(jù)的可行性；然后，給出基于二進制頻移鍵控（2FSK）的載波調(diào)制以及新的解調(diào)方法；最后，搭建實驗平臺進行驗證，結(jié)果表明，所提方法的實時雙向傳輸速率可以達到10 kbit/s，且發(fā)送與解調(diào)得到的信息之間延遲40 ?s，驗證了該方法的有效性和可靠性。

作者：鄭佳杰，鄭樂，林家見，徐輝，劉崇茹

摘要：在含高比例逆變器資源（IBR）的新型電力系統(tǒng)中，構(gòu)網(wǎng)型逆變器（GFM）和跟網(wǎng)型逆變器（GFL）共存。各種IBR之間不同時間尺度的控制器經(jīng)過電網(wǎng)的閉環(huán)反饋作用相互影響，這使得IBR的同步動態(tài)（SD）特性變得越發(fā)復雜，對IBR的頻率支撐強度分析提出了挑戰(zhàn)。該文提出一種基于擴展阻抗模態(tài)分析（EMAI）的IBR頻率支撐強度的量化評估方法。首先，證明了阻抗參與因子（IPF）和導納參與因子（APF）的統(tǒng)一性，從而將能夠分析IBR內(nèi)部電磁動態(tài)（ED）和SD的EMAI方法的適用范圍擴展到了含GFM和GFL的混合電源電力系統(tǒng)。其次，根據(jù)EMAI計算IBR中SD的主導模式擾動程度的最小允許放大倍數(shù)定義了頻率支撐裕度（FSM），確定了IBR的頻率支撐強度。在此基礎(chǔ)上，通過FSM分析不同因素對IBR頻率支撐強度的影響，為頻率支撐強度的提升奠定了基礎(chǔ)。最后，通過對單GFM/GFL無窮大系統(tǒng)和改造的IEEE 14母線系統(tǒng)進行仿真，結(jié)果驗證了所提方法的有效性。根據(jù)信息的可獲取性，所提方法可靈活地選擇數(shù)據(jù)驅(qū)動或模型驅(qū)動的方式實現(xiàn)簡便的計算，具有較好的工程應用價值。

作者：鄒溈爾，胡亮燈，劉自程，龍齊杰，雷鑠

摘要：針對船舶推進對隱身性能的嚴苛要求，該文聚焦于中高壓三電平十二相H橋變頻器在窄脈沖抑制（NPS）與中點電位平衡（NPB）控制中的強耦合難題，提出一種協(xié)同控制策略，通過優(yōu)化NPS閾值并協(xié)同調(diào)整NPB調(diào)節(jié)方向重構(gòu)調(diào)制波，在有效實現(xiàn)NPS的同時精確維持NPB，并揭示了NPS優(yōu)化前后對多相開繞組電機的振動影響機理。基于雙重傅里葉分析，詳細推導了傳統(tǒng)窄脈沖固定值剔除下三電平H橋變頻器的低頻諧波數(shù)學模型，通過電流矢量和分析，明確23次和25次諧波是誘發(fā)十二相電機低頻電磁振動的主要因素。相較于傳統(tǒng)固定閾值方法，所提策略有效降低了輸出電流中的低次諧波以及23次和25次諧波含量。最后，基于25 kW三電平十二相H橋變頻多相電機仿真模型和實驗平臺進行驗證，結(jié)果表明，所提方法在確保NPS效果的同時，使電機24倍基頻振動加速度級降低21.5 dB，中點電壓波動幅值減小48%。該研究提出的NPS與NPB協(xié)同控制策略可推廣用于其他三電平H橋型電力電子裝備。

作者：汪鳳翔，湯小雪，于新紅，柯棟梁，張禎濱

摘要：在弱電網(wǎng)環(huán)境下，電網(wǎng)等效阻抗增加將導致LCL型并網(wǎng)逆變器的諧振峰偏移，進而影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性與功率傳輸容量。為解決這一問題，該文提出一種基于電容電壓估算法的諧振阻尼優(yōu)化預測控制策略。根據(jù)線性等效原理設計電容電壓估算法替代傳統(tǒng)電容電壓傳感器，節(jié)省硬件成本。在此基礎(chǔ)上，設計負一階高通濾波器動態(tài)重構(gòu)逆變器超局部模型，優(yōu)化諧振頻率下的主動阻尼特性，增強對電網(wǎng)阻抗波動的適應性。進一步設計兩步預測電流控制策略，提升系統(tǒng)動態(tài)響應性能。實驗結(jié)果表明，所提策略具有較高的魯棒性和較快的動態(tài)響應，能夠適應弱電網(wǎng)環(huán)境下電網(wǎng)等效阻抗變化，在極弱電網(wǎng)環(huán)境下能實現(xiàn)穩(wěn)定運行并顯著提升功率傳輸容量。

作者：俞文俊，林俊杰，蔡世龍，陸超，李笑倩

摘要：針對傳統(tǒng)牽引供電系統(tǒng)中列車再生能量利用率低、柔直變流器的無功調(diào)節(jié)能力利用不足、交流網(wǎng)電壓波動顯著等問題，該文提出一種城市軌道交通柔直變流器參與電網(wǎng)無功補償?shù)亩鄷r間尺度協(xié)同優(yōu)化技術(shù)。首先，在日前時間尺度，以網(wǎng)損、電壓偏方差及離散型調(diào)壓設備動作成本最小化為優(yōu)化目標，采用改進粒子群算法進行求解，以獲得最優(yōu)的無功優(yōu)化策略；其次，在日內(nèi)時間尺度，構(gòu)建柔直變流器模型及無功補償能力求解方法，充分利用其四象限可調(diào)無功補償特性，以網(wǎng)損和電壓偏方差最小化為目標函數(shù)，采用二階錐規(guī)劃方法進行求解，從而實現(xiàn)更精細的無功優(yōu)化；最后，通過多變流器協(xié)同優(yōu)化策略，實現(xiàn)變流器間無功功率協(xié)同互濟，解決設備長期高載問題。采用北京地鐵13 A線接入的北京昌平區(qū)域電網(wǎng)算例仿真驗證了該方法可有效提高電網(wǎng)的經(jīng)濟性與安全性。

高電壓與放電

作者：董華軍，李東恒，李金金，丁庚鑫，程永磊

摘要：真空開關(guān)關(guān)鍵結(jié)構(gòu)在循環(huán)沖擊載荷下發(fā)生損傷破壞是導致設備機械性能退化乃至失效的重要因素之一。針對真空開關(guān)機械結(jié)構(gòu)疲勞破壞難題，該文提出了一種沖擊荷載與機械結(jié)構(gòu)時變效應耦合的損傷過程數(shù)值模擬方法。以12 kV真空開關(guān)為研究對象，構(gòu)建了彈簧操動機構(gòu)動態(tài)特性計算模型，并結(jié)合顯示動力學軟件模擬了真空開關(guān)傳動結(jié)構(gòu)工作期間的沖擊現(xiàn)象，得到了傳動結(jié)構(gòu)的危險應力區(qū)域。基于FRANC3D與Ansys軟件數(shù)據(jù)聯(lián)動過程構(gòu)建了融合即時狀態(tài)更新機制的真空開關(guān)傳動結(jié)構(gòu)裂紋擴展模型，深入研究了連板結(jié)構(gòu)疲勞破壞機理，在此基礎(chǔ)上提出了連板結(jié)構(gòu)抗損設計方案。計算結(jié)果表明：增加連板高度雖可以提高結(jié)構(gòu)整體疲勞壽命，但不能有效阻止疲勞裂紋的快速擴展進程；在裂紋擴展方向上設置加強筋板可改善裂紋尖端應力強度因子的分布狀態(tài)，進而延緩裂紋擴展過程。該文研究可在理論層面為真空開關(guān)結(jié)構(gòu)抗損設計提供參考與支持。

作者：馮明路，李昊旻，劉志遠，耿英三，王建華

摘要：真空沿面閃絡是制約真空滅弧室向更高電壓等級和小型化發(fā)展的主要瓶頸。該文提出在真空滅弧室瓷殼端部三交界區(qū)域保護屏蔽罩收口側(cè)（簡稱屏蔽罩端部）構(gòu)建氧化鋁涂層以抑制初始電子發(fā)射，進而實現(xiàn)真空滅弧室沿面閃絡電壓的大幅提升。通過大氣等離子體噴涂在屏蔽罩端部構(gòu)建了數(shù)十?m級厚度的氧化鋁涂層，研究了氧化鋁涂層對電場強度分布、正極性沖擊電壓下真空滅弧室沿面絕緣特性以及閃絡后屏蔽罩的表面形貌的影響。結(jié)果表明，氧化鋁涂層可顯著改善屏蔽罩表面的電場分布，將屏蔽罩表面的最大電場強度降低了89.4%。屏蔽罩表面功函數(shù)從4.51 eV提升至5.39 eV，提升了19.5%。在正極性雷電沖擊電壓下，當屏蔽罩端部涂層厚度為40 mm時，真空滅弧室相較于無涂層時的最大耐受電壓提升12.8%，閃絡電壓U50提升17.3%。屏蔽罩表面氧化鋁涂層抑制了爆炸性電子發(fā)射產(chǎn)生的電流脈沖，并作為物理屏障阻擋了爆炸性電子發(fā)射進入真空。該研究為真空滅弧室沿面絕緣提升及小型化提供了理論依據(jù)。

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