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关键词

数字化1

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粒子群优化-反向传播

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有源滤波器

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小波包变换

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GaN

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小信号稳定性

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阻抗测量

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软开关

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分配信号优化

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锁相环1

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电压源变流器

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无线电能传输

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作者

肖文勋

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刘艺涛

(10)
张纯江

(10)
丘东元

(10)
杨媛

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高勇

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孟昭亮

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毛明波

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王萌

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吴向阳

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帅智康

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小波包变换与支持向量机的电力变压器故障诊断方法会员

期刊论文

作者：黄道友 , 任丽佳 , 康健

页码： 251 - 258

摘要

2025/01/01

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针对传统电力变压器故障诊断方法无法实现电力故障准确检测并保证电力变压器正常运行的问题，提出1种小波包变换与支持向量机相结合的电力变压器故障诊断方法。对采集的电力变压器电力信号，利用改进最小噪声分离MNF( minimum noise fraction)变换实施去噪，并通过加权邻域均值法对噪声矩阵进行估计，利用改进的MNF变换有效实现图像降维、去噪处理，提取信号特征；利用小波包变换方法将信号分为低频部分与高频部分，以获取小波包能量特征向量，将所获取小波包能量特征向量输入支持向量机分类器中，利用支持向量机分类器输出结果，实现电力变压器状态识别和故障诊断。实验结果表明，所提方法可有效诊断电力变压器中的铁芯短路、线圈层间短路、套管对地击穿、线圈绝缘电阻下降和套管间放电等故障，故障诊断精度高于98.5%。
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基于交错多地层结构的平面磁集成LCL-EMI滤波器设计与实现会员

期刊论文

作者：叶鑫 , 陆子健 , 刘艺涛

页码： 243 - 250

摘要

2025/01/01

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谐波和电磁干扰EMI( electromagnetic interference)滤波器是并网逆变器中用于抑制谐波失真和EMI噪声的2个重要输出滤波器。因此，提出1种通过平面磁集成的方法组合谐波和EMI滤波器，实现设备体积和质量的减小。首先，选择合适的磁芯将共模电感和差模电感通过PCB绘制平面线圈的方法集成在同一磁芯上，在PCB板层插入电介质板，合理规划层连接方式集成分立电容，实现EMI滤波器的平面电磁集成；其次，采用对称LCL滤波器拓扑结构，取代传统的磁集成非对称结构，进一步通过设计磁芯中柱的气隙和合理布置平面绕组，将LCL谐波滤波器的电感也集成在同一磁芯单元，形成LCL-EMI型平面磁集成滤波器；最后，通过搭建氮化镓单相逆变器平台，对平面磁集成的LCL-EMI滤波器进行实验分析，验证所提平面磁集成方法的可行性。
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基于格子玻尔兹曼方法的功率模块自动布局优化会员

期刊论文

作者：回晓双 , 宁圃奇 , 崔健

页码： 236 - 242

摘要

2025/01/01

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针对在传统的功率模块自动布局优化算法中，方案的电气评估效率低、占用大量计算时间的问题，提出利用格子波尔兹曼方法LBM( lattice Boltzmann method)代替传统评估方法，由于LBM不需要进行多个可逆矩阵的求解，可以更快地进行电气互连合理性判断及电压/电流计算。首先，在基于遗传算法自动布局设计程序的基础上，采用D2Q4格子类型建立二维布局评估方法；然后，通过ANSYS Q3D软件仿真验证了布局方案评估结果的准确性；最后，在Python 3.10环境中进行对比测试，结果表明LBM平均缩短了75.4%的方案电气评估总时间，且评估方案中回路数量越多，LBM的计算优势越大。
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基于PSO-BP神经网络的SiC MOSFET模块寿命预测方法研究与实现会员

期刊论文

作者：毛明波 , 孟昭亮 , 高勇 , 杨媛

页码： 229 - 235

摘要

2025/01/01

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针对目前碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管SiC MOSFET( silicon carbide metal-oxide-semiconductor field-effect transistor)实际工况中在线寿命预测难度大的问题，提出1种基于粒子群优化-反向传播PSO-BP( particle swarm optimization-back propagation)神经网络的SiC MOSFET模块寿命预测数字化实现方法。首先，利用导通压降平台提取SiC MOSFET的导通压降作为温敏电参数，建立基于实验数据的结温预测方案；其次，利用功率循环加速老化实验平台，提取老化特征数据，建立基于PSO-BP神经网络的寿命预测方案；然后，将结温预测方案与寿命预测方案移植到可编程阵列逻辑中，实现SiC MOSFET寿命预测数字化；最后，设计了验证电路。实验表明，数字化显示的结温与真实结温的误差为4.73 ℃，与真实寿命次数的误差百分比为4.1%，证明所提寿命预测方法得到了数字化实现，并能够准确预测SiC MOSFET模块的寿命次数。
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用于SiC MOSFET短路保护的平面型差分罗氏线圈建模与设计方法会员

期刊论文

作者：李腾 , 辛振 , 石亚飞 , 薛聚

页码： 219 - 228

摘要

2025/01/01

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随着宽禁带器件的发展，SiC MOSFET得到广泛应用，对其短路保护的研究成为保障电力电子设备可靠性的重要课题。针对SiC MOSFET短路耐受时间短、短路故障难保护的问题，提出1种基于平面型差分罗氏线圈的SiC MOSFET短路检测方法。该方法通过测量电路的漏源极电流实现对短路故障的快速识别，具有响应速度快、抗干扰能力强、与主电路完全隔离等优点。首先介绍基于平面型罗氏线圈的SiC MOSFET短路检测方法的工作过程，着重研究平面型罗氏线圈的部分元等效电路PEEC( partial element equivalent circuit)建模方法，得到能反映线圈高频特性的等效模型。同时分析平面型罗氏线圈几何结构对线圈性能的影响，提出兼顾高增益及高带宽的优化设计方案，并针对罗氏线圈在强电磁干扰环境中测量准确度较低的问题，提出使用差分线圈方案提高抗扰性能。最后通过实验验证了所设计平面型差分罗氏线圈的抗干扰性能及基于该线圈的短路保护方法的可靠性。
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用于提高GaN基电路振荡稳定性的驱动优化研究会员

期刊论文

作者：张楠 , 李艳 , 赵方玮

页码： 209 - 218

摘要

2025/01/01

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相比传统的硅Si( silicon)器件，氮化镓GaN( gallium nitride)器件具有更低的寄生参数、更快的开关速度和更小的导通电阻，但也导致器件在开通过程中更容易发生持续振荡现象，带来电路的不稳定问题。为了抑制这种现象，建立常规驱动方式下桥式电路的负电导模型，分析电路的振荡稳定性，建立在常规驱动方式基础上增加优化方式的负电导模型，分别选择以改变关断电阻、增加磁珠为代表的串联阻尼和以RC( resistor-capacitance)阻尼器为代表的并联低阻抗的优化方式。通过此模型可以判断出驱动优化方式的加入对电路振荡稳定性产生的影响，并通过实验结果验证了加入优化方式前、后电路的振荡稳定性变化，为驱动回路选择合适的驱动优化方式提供了参考。
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低成本具备最大效率追踪功能的WPT系统会员

期刊论文

作者：王长清 , 蒋帅 , 贺坤宇 , 王萌 , 耿直 , 王振玲

页码： 200 - 208

摘要

2025/01/01

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为解决电动汽车动态充电过程中因负载电阻和耦合系数时刻波动造成的系统恒压输出不稳和效率低下的问题，提出1种新型双边控制方案。通过调节发射端高频逆变器脉宽角θ实现恒压控制输出，通过调节接收端可控整流器脉宽角φ实现系统最大效率追踪控制。理论分析证明当导数∂[sin(θ/2)]/∂[sin(φ/2)]为1个特定常数时，系统可以始终工作在最大效率运行条件下。与同类型最大效率追踪控制方案相比，该方案不需要在发射端安装昂贵的电流或功率传感器，一定程度上降低了系统的开发成本。为验证所提方案的合理性，搭建了1台额定功率为360W的验证性实验装置，实验结果充分证明所提方案的合理性和有效性。
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植入式医疗设备无线供电技术综述会员

期刊论文

作者：陈浩 , 丘东元 , 张波 , 肖文勋 , 陈艳峰

页码： 188 - 199

摘要

2025/01/01

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随着医疗技术的不断进步，植入式医疗设备IMD( implantable medical devices)在临床上的应用越来越多。由于传统的电池供电方式会给患者带来额外的组织损伤和手术成本，采用无线电能传输WPT( wireless power transfer)技术对IMD供电将成为今后的趋势。然而，如何在有限的空间内设计出高效率的IMD-WPT系统具有较大的挑战性。为此，对比了5种适用于IMD的WPT技术的性能特点；然后以磁谐振式WPT技术为例，具体介绍了磁谐振式IMD-WPT系统设计中的关键问题；最后结合部分磁谐振式WPT技术在一些典型IMD中的应用现状，讨论了IMD-WPT技术未来的研究方向。
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基于遗传算法的高压直流供电系统管理效率优化研究会员

期刊论文

作者：吴军 , 母国辉 , 刘文俊 , 李梦琪

页码： 181 - 187

摘要

2025/01/01

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高压直流供电系统供电负荷易受到信号中断的影响而造成供电系统无法稳定运行，为了有效提高供电系统管理效率，提出1种基于遗传算法的高压直流供电系统管理效率优化方法。将管理效率优化转化为负荷分配问题，采用效率优化的负荷分配控制策略合理地分配高压直流供电系统中的负载电流；采用遗传算法对高压直流供电系统管理效率进行优化处理，实现高压直流供电系统管理效率最优化。实验结果表明：可以通过双电源独立运行来调节系统管理效率，从而达到提高供电系统效率的目的；所提方法运行时间可保持在90~120 s，优化时间短、效率高。
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电力电子化电力系统电压功角动态稳定性建模分析方法会员

期刊论文

作者：徐文林 , 肖湘晨 , 张璨辉 , 徐慧婷 , 卜龙敏 , 肖英

页码： 173 - 180

摘要

2025/01/01

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为了避免电力电子化电力系统在运行中因动、静态负荷引起的动态问题，影响系统稳定性，提出1种电压功角动态稳定性建模分析方法。首先使用延拓法追踪电力系统平衡解流形，采用小扰动分析法计算电压功角状态矩阵，对电压功角动态稳定性进行判断；然后采用电力系统稳定模式判别方法，对失稳状态中电压功角状态变量关联情况进行分析，判定系统失稳类别，实现电压功角动态稳定性模型的构建与分析。实验结果表明：负荷模型直接关系着电子化环境下电力系统动态失稳类型，静态负荷模型易造成功角失稳，动态负荷模型易造成电压失稳，时域仿真结果与状态变量参与因子判别结果相吻合；通过功角失稳与电压失稳的测试对发电机角度与节点电压情况进行分析，证明了所提方法在电压功角动态稳定性分析中具有较好的效果，对电力系统工程领域的研究具有一定的参考价值。
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2025年第1期