为了更好地满足卫星电源系统的供电需求，针对现有的航天器功率调节系统存在的局限性，提出了基于混合功率调节的卫星电源功率调节系统。该系统综合了混合型和S4R型功率调节系统的优势，并在此基础上增加了冗余供电，通过混合功率调节控制策略的设计，使得整个电源系统能够高效、可靠地供电；同时在Dymola平台上搭建了系统模型，通过仿真测试，验证了卫星电源系统功率调节的合理性和供电的安全可靠性。

对电力电子器件进行可靠性的在线监测是提高其可靠性的有效手段。PCB型罗氏线圈能够实现对电力电子元件中di/dt应力的监测，且其易于与PCB进行集成实现较高的功率密度，因此被广泛应用于电力电子器件的在线监测中。随着电力电子应用对装置运行与测试环境的要求越来越高，在线监测系统运行的温度范围要求也随之提高，但目前尚缺少对PCB型罗氏线圈的温度特性以及误差分析。本文具体设计了一种适用于在线监测的PCB型罗氏线圈，并对其建立了有限元模型，分析了其在电热耦合应力下的物理形变，并进一步利用形变分析结果对不同温度下的罗氏线圈测量误差进行了研究，得到其在不同温度下的误差曲线。由本文仿真分析结果可知，罗氏线圈具有较好的温度耐受性，在所研温度范围内具有较小的测量误差。

针对并网系统中发生故障时并网变流器直流母线电容的温升机理，计算推导了电压跌落故障时采用低电压穿越控制下直流母线电容的温度计算公式。根据此公式，分析了变流器交流侧运行工况对直流母线电容温升的影响，分析影响故障下电容温升的关键指标，构建满足温度约束的工况指标集，并由此推导出直流母线电容在极限温度下约束下的运行工况边界表达式模型。通过对该边界模型中的参数影响进行分析，提出了改善该边界范围、扩大直流母线电容热可靠性运行范围的措施。

飞机供电系统的可靠运行是保障飞机安全飞行的重要因素。以某飞机高压直流供电系统为例，介绍一种适合大型飞机供电网络的可靠性评估方法。以保障多汇流条获得供电为目标，方法利用图论等相关知识，将飞机的供电网络转化为有向有圈的根通信网络，从而将问题转化为求解网络的根通信可靠度；接着使用因子分解公式对生成的根通信网络进行分解逐步缩减网络规模，并提出一种选点规则能够提高算法效率；最后，在生成树的过程中可以得到网络整体的可靠度函数，从而可以计算可靠度与平均无故障工作时间等典型参考指标。本文方法可以为飞机供电系统网络的设计与维护时间设计提供定量参考。

数字孪生是物理实体的虚拟模型，通过虚实交互可以准确模拟实体在现实环境中的性能和行为，数学模型是数字孪生模型的重要基础。二极管箝位型（NPC）三电平逆变器由于优良的输出特性，在众多领域得到了广泛应用。本文以NPC三电平单相逆变器为研究对象，首先基于电路拓扑、载波层叠调制策略等建立了该逆变器的数字孪生数学模型。其次，通过龙格—库塔算法求解了所建模型的数值解，并在MATLAB/Simulink中搭建了仿真模型。最后，搭建了NPC单相三电平逆变器实验平台并对所建模型进行了实验验证，仿真与实验结果一致，表明了本文所建数学模型的精确性。

模块化DC-DC变换器具有结构灵活、易于标准化等优点，适用于各类高压大功率的直流变换场合。但该类变换器中存在着大量电容，其高失效率对变换器的可靠工作带来严重威胁。为实现对电容健康状态的监测，本文充分利用了模块化系统易于冗余的特点，主动使特定模块退出系统，在瞬态过程中创造出易于提取电容信息的模态。该方法易于实现，所需信息均来自于已有的传感器，且该过程可规律性地重复进行，便于积累有效数据，提升判断精度。本文对所提方法的基本原理、仿真结果进行了阐述，并在基于正激变换器的三模块样机中进行验证。

双馈风机(double fed induction generator, DFIG)在电网严重故障期间会在暂态电流指令中注入一定的自由分量和负序分量以提高可控低电压穿越(low-voltage ride through, LVRT)能力。然而，这两种分量在dq坐标系下将分别为50Hz和100Hz的交流分量，因此，经典的比例积分(proportional-integral, PI)控制器无法精确跟踪该交流电流指令。为此，本文提出了一种基于指令前馈的电流控制方法(feedforward current references control, FCRC)来改善系统的暂态控制性能，该方法在转子电流环中引入电流指令前馈来提高电流环对交流参考电流的跟踪能力，从而实现精确的暂态控制。此外，该方法不影响原电流环的稳定性，且实现简单，并对电机参数漂移和电网频率波动都有较强的鲁棒性。最后，通过仿真和实验验证了所提控制方法的有效性。

为提高三相400Hz中频逆变电源的可靠性与波形质量，本文采用基于PR控制的电容电压外环、电感电流内环的双环控制方案，考虑数字控制延时的影响，外环加入了3、5、7次等低次谐波谐振控制器，结合系统稳定性判据给出了控制器参数的设计方法。最后，搭建一个25kVA的400Hz/115V逆变器仿真模型，仿真结果表明所设计的PR控制器参数能很好地控制输出电压，稳态误差小，谐波含量少，具有较好的动静态性能。

并网逆变器在运行过程中，不可避免地面临包括电容参数在内的多种关键参数不确定的情况，多参数不确定性会导致并网逆变器运行风险。电容老化是电容参数偏差的重要原因，因老化导致的电容参数偏差可能使初始设计稳定的系统面临失稳运行风险，评估电容参数老化时的系统运行风险是变换器设计运行需要考虑的问题。本文提出利用结构奇异值方法评估多参数不确定的逆变器运行风险，借助离散应力-强度干涉模型分析电容老化过程中的逆变器运行风险，算例分析结果验证了本文所提方法的有效性。

In order to ensure the reliability of power electronic devices, it is necessary to make a comprehensive knowledge of the thermal analysis for power devices. However, the junction temperature calculation of IGBT is an enormous challenge in thermal analysis. First of all, in order to analyze its characteristics and calculate junction temperature accurately, the systematic and thermal model is established in MATLAB. The parameters of the model are easy to obtain and the calculation process is simplified. Then, through ANSYS Icepak, the comparison is conducted with or without consideration of transverse heat conduction (THC). The results show that the consideration of THC can make calculation become more accurate. Finally, in order to verify the junction temperature estimation method for a two-level voltage source inverter (2L-VSI), through the simulation analysis of the model, it is concluded that the calculation error of the model considering THC is smaller, and the parameters are easy to obtain, which provides theoretical help for junction temperature calculation.