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关键词

电磁仿真

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改进调制策略

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CDSM

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故障清除

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半双工

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信息双向传输

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副边斩波

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无线电能与信息同时传输

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特征比较

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谐波治理

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无功补偿

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效率

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交错并联 Boost变换器

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电动汽车充电

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数字控制

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系统传输效率

(10)
基尔霍夫方程式

(10)
诺以曼公式

(10)
无线电能传输

(10)
变换器控制

(10)

作者

马皓

(10)
查晓明

(10)
杨沛豪

(10)
武霁阳

(10)
罗永捷

(10)
宋勇辉

(10)
李清

(10)
陈为

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何帅彪

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赵崇焱

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黄海宇

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董芮雯

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闫丽华

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钱强

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王念春

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朱杨林

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任舒琪

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郭波超

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全碳化硅大功率直流电源关键技术研究会员

期刊论文

作者：李志君 , 黄波 , 黄小羽 , 郑琼林 , 李虹 , 邵天骢

页码： 215 - 222

摘要

2021/01/01

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碳化硅SiC（silicon carbide）功率器件的耐压、频率和损耗等特性均优于硅（Si）器件，然而SiC器件抗冲击能力差、电磁干扰大，且SiC器件对整个功率变换系统的贡献尚缺乏分析验证，因此，采用全SiC器件研制高性能的大功率直流电源具有一定挑战。首先针对SiC器件抗冲击能力差的问题，引入嵌入式保护策略，应对直流电源外部冲击扰动和短路故障。其次，针对电磁干扰大的问题，设计了电磁干扰滤波器抑制传导干扰。最后，比较全SiC电源和传统全Si电源，以实验研究的方式验证功率器件使用SiC器件的技术优势。对全SiC大功率直流电源的关键技术进行全面研究和实验验证，为SiC半导体器件在大功率电能变换中的应用提供了有益参考，并为其优异性能提供坚实依据。
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一种改进的IGBT模块结温提取算法及实验研究会员

期刊论文

作者：郭远欣 , 王学梅 , 张波

页码： 205 - 214

摘要

2021/01/01

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IGBT模块目前被广泛应用于电力系统、牵引传动和电动汽车等各个领域，其安全可靠运行对电力电子系统具有重要意义。研究表明，器件的结温与其健康状况有密切的关系，如何实时提取IGBT的结温是在线监测亟需解决的重要问题。在研究IGBT关断期间电流变化率di/dt与结温关系的基础上，提出一种改进的结温提取模型和算法，该方法具有模型简单和准确的特点，并给出了详细的理论推导分析和简化计算模型。最后，通过设计的改进双脉冲实验，验证了模型和算法的正确性与实用性。
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IGBT串联均压方法综述会员

期刊论文

作者：张雪珺 , 黄萌 , 刘佳鸿 , 梁琳 , 查晓明

页码： 192 - 204

摘要

2021/01/01

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绝缘栅双极性晶体管IGBT（insulated gate bipolar transistor）在高电压场合应用时需串联使用满足电压需求。由于器件内部的性能差异和外围电路参数不一致等，引起IGBT模块之间电压不均衡问题，威胁其运行安全。综述了国内外IGBT串联均压方法的发展及其研究现状。根据均压方法机理的不同，将IGBT串联均压方法分为被动均压方法和主动均压方法两种，进一步将主动均压方法归纳为无源控制方法和有源控制方法两类。根据各类方法的基本电路拓扑分析了均压原理，梳理了不同方法在电路拓扑、参数选择和控制策略等方面的优化和最新进展。通过均压效果、附加损耗和可靠性等多方面对不同均压方法进行对比，被动均压方法拓扑简单不需外加控制电路更适合在低频应用场合，在高频应用场合中，准有源栅极控制法以单驱动与无源器件相结合的方式，具有良好的发展前景。最后对IGBT串联均压方法进行了展望。
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基于特征比较的无线充电系统的故障识别方法会员

期刊论文

作者：钱强 , 闫丽华 , 董芮雯 , 黄海宇

页码： 182 - 191

摘要

2021/01/01

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无线充电系统在运行过程中可能会遇到母线接地、开路和元器件损坏等各种故障情况。分析了故障情况下原边母线电流电压、副边母线电流电压与故障原因的特征关系，搭建了3 kW无线充电系统仿真电路，建立了各种故障的比较规则，提出了将该故障特征用于无线充电系统的在线故障识别方法。分析表明，利用该方法可以有效判断系统故障位置，增强系统保护。
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不同拾取端的动态无线电能传输系统研究会员

期刊论文

作者：刘飞飞 , 郭波超 , 任舒琪 , 朱杨林

页码： 173 - 181

摘要

2021/01/01

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为研究不同拾取端对动态无线电能传输系统的影响，首先使用诺以曼公式对互感进行数值分析，以探究耦合机构互感的变化对系统的传输效率和拾取端电压影响；再通过等效电路模型与基尔霍夫方程式，建立动态无线电能传输系统的数学模型，提取出系统传输效率与品质因数、耦合系数、负载和邻近线圈电阻值的关系式；最后通过制作不同拾取端的耦合机构，包括单线圈、串联式和并联式，在动态中对系统传输影响的分析。分析与实验结果相符，证明本文结论的有效性。
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一种副边斩控无线电能与信息同时传输系统会员

期刊论文

作者：武洁 , 赵崇焱 , 何帅彪 , 金楠

页码： 165 - 172

摘要

2021/01/01

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针对在无线电能传输系统中实现原、副边之间信息通讯的问题，提出一种基于电能传输通道的副边斩控无线电能与信息同时传输新结构及其控制方法，其结构简单，副边仅有一个全控器件。通过理论分析得到副边全控器件导通角与负载电压的关系，副边通过反馈控制调节全控器件导通角实现负载电压恒定输出；通过改变电能传输频率和副边全控器件开关频率进行信号调制，分别实现信息的正向和反向传输。搭建实验平台验证了所提出的副边斩控无线电能与信息同时传输方式，实现负载电压50 V恒定输出，同时5 kbit/s的速率双向传输信息。
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一种高偏移容限的无线电能传输系统设计会员

期刊论文

作者：张朱浩伯 , 徐德鸿 , Philip T. Krein , 马皓

页码： 155 - 164

摘要

2021/01/01

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针对电动汽车充电应用的感应式无线电能传输技术凭借其安全可靠、灵活方便的特点受到广泛研究。该技术所使用的松散耦合变压器通常存在较大的漏感，从而大幅降低变压器的耦合系数和系统的功率传输能力，当变压器的原副边在电动汽车泊车后发生偏移时，该特性尤为突出。提出了一种具有高偏移容限特性的感应式无线电能传输系统设计，其松散耦合变压器结合了螺线管型和双解耦绕组型线圈结构的耦合特性，可以实现更大的偏移范围；另外，给出了与所提变压器结构相匹配的电路拓扑适用条件，并分析总结了原副边采用不同的补偿拓扑以及电路输出端采用不同的连接方式时系统的输出特性。通过三维有限元仿真工具，在正对以及偏移条件下对变压器的耦合特性进行仿真分析，并在具有200 mm气隙间距的3 kW实验平台上进行实验验证。
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全方向无线电能传输电磁耦合系统仿真分析会员

期刊论文

作者：谢文燕 , 陈为

页码： 142 - 154

摘要

2021/01/01

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近年来，全方向无线电能传输技术由于具有位置鲁棒性好、安全可靠性高和环境亲和力强等独特优势，受到国内外研究机构和科研院所的广泛关注。高性能的电磁耦合系统作为全方向无线电能传输系统的关键环节，对实现高效的系统能量传输有着至关重要的作用。首先，运用电路理论建立了全方向线圈结构的等效电路模型，得到系统输出电压和输出功率的表达式，并给出了系统激励源的控制方案；其次，对全方向无线电能传输的充电场景进行分析，分析了三维正交圆环形线圈结构方案的弊端，提出了正方体线圈结构方案；最后，建立两种磁耦合线圈结构方案的数学模型，得出互感与接收线圈的位置、充电场景和旋转角度的关系。通过仿真实验验证了理论分析的正确性，为全方向无线电能传输电磁耦合系统的设计提供了参考和借鉴。
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一种改进CDSM拓扑开关损耗不均的调制策略会员

期刊论文

作者：李清 , 宋勇辉 , 罗永捷 , 彭光强 , 武霁阳

页码： 133 - 141

摘要

2021/01/01

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为了实现柔性直流系统直流侧双极短路故障清除，目前已有不少具有故障阻断能力的子模块，如钳位型双子模块CDSM（clamped double sub-module）等的拓扑被提出。由于新型子模块结构区别于半桥型子模块HBSM（half-bridge sub-module），导致其调制策略并不能完全适用。在传统最近电平调制NLM（nearest level modulation）策略的基础上，提出了适用于CDSM的NLM策略。针对CDSM拓扑存在2种输出UC电平的情况，设计了一种改进的NLM调制策略，可以有效地避免器件导通概率不同导致的功率损耗不均问题。最后，以CDSM拓扑为例，在PSCAD/EMTDC软件中搭建CDSM-MMC仿真模型，验证了所提调制策略的正确性。
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不平衡电网下SVG和APF共母线联合运行系统会员

期刊论文

作者：董彦杰 , 付子义

页码： 126 - 132

摘要

2021/01/01

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针对不平衡电网下并联混合有源电力滤波器APF（active power filter）和无功补偿装置体积过大和系统损耗的问题，提出一种在不平衡电网下的静止无功发生器SVG（static var generator）和APF并直流母线联合运行系统。其中，SVG主要用来快速补偿无功和电网不平衡，APF滤出电网和SVG的特定次谐波。该联合系统通过并直流母线减小了电容的体积，使系统总体积减小；降低SVG的开关频率使系统损耗减少。对系统环流抑制策略进行了分析，确定了在从模块上加入环流进行抑制环节，并解决了并联系统中出现的环流问题。最后通过Matlab/Simulink仿真验证了该联合系统的可行性。
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2021年第1期