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恒流

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IGBT开路故障

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无线电能传输

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混合算法

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天鹰算法改进的深度极限学习机

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作者

邵明玺

(10)
张陈涛

(10)
邱椿

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苏君平

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朱月婷

(10)
杨静

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门浩

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罗希

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杨天祥

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寇发荣

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师继文

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潘多昭

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胡志超

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常伟

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杨汝(中国电源学会会员)

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周乐保

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赵文卓

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MMC子模块IGBT开路故障与电压传感器故障联合诊断方法会员

期刊论文

作者：刘靖伟 , 马建军 , 陈阳 , 朱淼 , 文书礼

页码： 329 - 341

摘要

2025/12/01

模块化多电平换流器MMC(modular multilevel converter)系统中子模块数量众多，其开关故障与电压传感器故障多发，且部分故障特征相似，影响系统运行可靠性。提出1种基于滑模观测器的子模块IGBT开路和电压传感器故障联合诊断方法。该方法首先利用MMC系统桥臂电压实际值与测量值设计故障检测策略，检测MMC系统是否发生故障并实现桥臂级故障定位。在此基础上，基于滑模观测器，实现故障桥臂内子模块电容电压的在线估计，并与测量值进行对比，实现子模块级故障定位。最后通过仿真验证了所提故障诊断算法的有效性和鲁棒性。
一种基于HHT的交直流微电网故障检测方案会员

期刊论文

作者：张建文 , 包义玖 , 臧甲杰 , 周剑桥 , 施刚 , 杨兴武

页码： 317 - 328

摘要

2025/12/01

交直流微电网能够有效促进可再生能源的应用。然而，由于互联变换器的存在，交流和直流侧之间产生了较强的电气耦合，导致系统内故障特性更加复杂，严重影响系统安全运行。在交直流微电网中，传统的基于互联变换器 IGBT 闭锁后故障特征的故障检测方案，在故障检测灵敏性和速动性方面难以满足系统的故障检测和保护需求。结合系统接地方式和交直流微电网的故障耦合特征，针对故障期间 IGBT 未闭锁暂态过程中交直流系统的特征形态，探索利用希尔伯特-黄变换 HHT( Hilbert-Huang transform )频谱及能量幅值进行交直流微电网故障检测应用的可行性。通过仿真验证，所提基于 HHT 的故障检测方案能够实现 2 ms内对交直流微电网故障类型的快速、准确识别，有效提高了微电网的安全性和可靠性。
CLLC电路变压器圆形利兹线绕组损耗的精确计算会员

期刊论文

作者：周乐保 , 杨汝(中国电源学会会员) , 杨红 , 廖慧

页码： 309 - 316

摘要

2025/12/01

为了快速准确地计算CLLC谐振电路变压器的利兹线绕组损耗，利用集肤效应与邻近效应之间的正交关系，将绕组损耗分为集肤效应损耗和邻近效应损耗分别进行计算，这样可以避免绕组端部效应造成的误差。首先，利用占空比进行邻近效应的损耗计算，通过分析CLLC谐振电路变压器上的电流表达式，将其与集肤效应损耗和邻近效应损耗公式相结合，总结出了CLLC谐振电路变压器绕组损耗的经验计算公式。最后，设计制作了CLLC谐振电路的变压器，并进行了Maxwell仿真与实验测量验证，与修正后的Tourkhani模型进行比较。结果显示，提出的CLLC变压器利兹线绕组损耗模型能够精确计算CLLC变压器中利兹线绕组的损耗，从而实现对CLLC谐振电路中变压器利兹线绕组损耗的准确预测。
基于磁通分流原理的混合磁路电抗器研究会员

期刊论文

作者：梅超 , 吴鹏 , 杨富尧 , 韩钰 , 苏海林 , 邹中秋

页码： 302 - 308

摘要

2025/12/01

干式铁心电抗器作为无功补偿的核心装置在电力系统中被大规模使用，但由于铁心磁致伸缩效应导致的振动噪声问题，成为限制其在城区室内变电站使用的主要因素。利用磁通分流原理，采用低磁致伸缩系数的软磁复合材料和硅钢共同作为电抗器铁心材料，考虑到二者材料有效磁导率的不同，合理调控磁通量在铁心中的分布，使硅钢部分流入较大磁通量，而软磁粉芯部分承担较少的磁通。基于上述设计思想，设计并制造了混合磁路电抗器样机。研究结果表明，在相同容量情况下，混合磁路电抗器的铁心损耗低于纯硅钢电抗器，并且其振动噪声均不超过60 dB(A)，低于硅钢电抗器。
基于VAE模型的EIS数据增强的锂电池SOH和RUL预测会员

期刊论文

作者：常伟 , 胡志超 , 潘多昭 , 师继文

页码： 293 - 301

摘要

2025/12/01

电池的健康状态SOH(state-of-health)和剩余使用寿命RUL(remaining useful life)是衡量电池性能和状态的重要指标，对它们的准确预测具有很高的实用价值。电池的电化学阻抗谱EIS(electrochemical impedance spectroscopy)测试能够揭示电池内部的电化学反应和过程，为评估电池的健康状况提供重要信息。EIS可用于预测SOH和RUL，但测试成本高、数据量少。采用变分自编码器VAE(variational autoencoder)进行数据增强，可以扩充EIS数据的数量，有助于提升模型的泛化能力并减少过拟合的风险。EIS数据通常是高维的且可能包含冗余信息，主成分分析PCA(principal component analysis)可以用来降低数据的维度，同时保留关键信息。卷积神经网络CNN(convolutional neural network)能够识别EIS数据中的空间特征，而双向长短期记忆BiLSTM(bidirectional long short-term memory)网络能够捕捉时间序列数据中的特征。注意力(Attention)机制则可以加强模型对数据上下文关系的理解。研究结果表明，结合PCA、CNN、BiLSTM和Attention的模型，在加入增强数据后，能够更有效地预测电池的SOH和RUL。所提EIS数据增强方法也可以被应用于其他模型，以提高预测性能。
基于混合储能荷电状态监测的直流微网能量管理策略会员

期刊论文

作者：张帅 , 张继红 , 王庆宇 , 吴振奎 , 张自雷

页码： 284 - 292

摘要

2025/12/01

针对单一储能系统在功率与能量需求上的不足及管理效率低、经济性差的问题，分析了储能滤波时间常数对工作效率的影响，重点研究了传统混合储能分频控制方法并提出1种基于荷电状态监测的多模式协调控制策略。通过动态调整滤波时间常数和划分储能不同工作区域，实现直流微网中储能功率分配的灵活性，提升工作效率；同时，根据源-荷功率差及储能荷电状态，设计4种运行模式，优化源-荷-储协调控制策略，减少电池充放电次数，提升系统经济性。实际微网测试结果表明，所提控制策略效率更高、经济性更好，具有工程推广应用价值。
基于融合EKF与改进DELM的锂电池SOC实时估计会员

期刊论文

作者：陈晓飞 , 蒋淑霞 , 崔祥波 , 赵文卓 , 王思思

页码： 273 - 283

摘要

2025/12/01

针对单一算法在估计锂电池荷电状态SOC(state-of-charge)时估计性能低的问题，提出1种结合天鹰算法改进的深度极限学习机AO-DELM(aquila optimizer-deep extreme learning machine)与扩展卡尔曼滤波EKF(extended Kalman filter)算法优势的混合算法，用于锂电池SOC估计。首先，采用带遗忘因子的递推最小二乘法辨识电池模型参数；然后，基于高加速循环(US06)工况数据，将电流、电压与EKF算法提取到的多种电池状态特征作为输入、实际SOC作为输出训练AO-DELM；最后，将训练完成的AO-DELM模型与EKF算法组成闭环的SOC实时估计系统。结果表明，在4种动态工况下，所提的AO-DELM-EKF算法较EKF算法、DELM-EKF算法显著提升了SOC估计精度，均方根误差不超过0.49%。
信号二次分解联合机器学习的锂电池剩余寿命预测会员

期刊论文

作者：代佳骏 , 刘云冰 , 陈贵词 , 王文波

页码： 262 - 272

摘要

2025/12/01

剩余寿命能够监控锂电池使用能力与使用安全的瞬时状态。因此，掌控锂电池的剩余寿命情况对电池使用的安全性具有十分重要的意义。针对锂电池容量初次分解中高频振荡分量预测优度低的问题，提出1种基于高频信号二次分解联合机器学习预测模型的非线性非平稳信号处理办法。首先将原始信号由完全自适应噪声集合经验模态分解CEEMDAN(complete ensemble empirical mode decomposition with adaptive noise)算法分解，再将其中的高频随机扰动信号利用变分模态分解算法二次分解，然后由长短期记忆LSTM(long short-term memory)网络对分量预测。基于美国国家航天局NASA(National Aeronautics and Space Administration)的4个数据集实验验证，结果表明目标方法具有很高的预测精度。相对于一次分解预测模型CEEMDAN-LSTM，序列预测的拟合优度决定系数R²相对提高了1.25%；平均绝对误差MAE(mean absolute error)、均方根误差RMSE(root mean square error)与平均绝对百分比误差MAPE(mean absolute percentage error)分别相对降低了39.34%、49.43%和41.44%。通过马里兰大学高级生命周期工程中心CALCE(Center for Advanced Life Cycle Engineering)的2个数据集证明目标方法对高频信号的有效预测具有鲁棒性。
基于改进型Buck变换器的电池组主动均衡方法研究会员

期刊论文

作者：邵明玺 , 张浩 , 陈翔 , 燕绍九 , 王晓娟 , 张薇

页码： 254 - 261

摘要

2025/12/01

均衡技术对于电池管理系统至关重要，广泛采用的被动均衡存在效率低、均衡时间长等缺点，而更高的主动均衡存在控制复杂和成本高等问题。针对该情况，提出1种基于改进型Buck变换器的双层均衡拓扑电路，匹配性设计了其电路参数和均衡策略，详细分析了其工作原理，并对比分析了其经济成本，验证了该方案的可行性和经济性。MATLAB/Simulink模型仿真分析表明，该方案的均衡时间相比于传统相邻单体均衡系统减少了40.4%。搭建的电池组均衡实验结果表明，该方案具有结构简单、控制简便的优点，可快速实现26650磷酸铁锂电池的均衡，将4串电池组最大压差从141mV控制到50mV以内仅需20.4min。
基于ISSA-ELM算法的锂电池SOC估计会员

期刊论文

作者：寇发荣 , 杨天祥 , 罗希 , 门浩

页码： 246 - 253

摘要

2025/12/01

为提高锂离子电池荷电状态 SOC(state-of-charge)估计精度，提出1种基于改进麻雀搜索算法优化极限学习机的SOC估计方法。针对人为给定的极限学习机隐含层神经元数量不当导致估计精度不理想的问题，选用麻雀搜索算法对极限学习机隐含层神经元数量进行寻优；为避免麻雀搜索算法随机生成种群多样性差和后期易陷入局部最优的问题，引入Tent混沌映射和模拟退火算法中的Metropolis准则对麻雀搜索算法改进，以提高麻雀搜索算法的全局搜索能力。通过常温下美国联邦城市运行FUDS(federal urban driving schedule)工况仿真试验，验证了所提算法较传统极限学习机和长短期记忆网络在精度和效率上的优势。最后利用搭建的dSPACE硬件在环试验平台在0℃和25℃环境城市道路循环UDDS(urban dynamometer driving schedule)工况下进行在线验证，结果表明：所提算法在2种环境温度下SOC估计误差均保持在1.3%以内，均方根误差较传统极限学习机分别降低了46.7%和51.8%，验证了该算法的可行性与优越性。

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电源学报 2025年12月 第23卷 第8期

电源学报 2025年12月第23卷第8期