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小波阈值降噪

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智能驱动

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Boost DC-DC变换器

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荷电状态

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双层模糊控制

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零电流开关

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SOC均衡控制

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Boost变换器

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作者

鲁迎春

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王伟胜

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于瑞

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陈晓娇

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黄连生

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贺宇航

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张铭锐

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鲍刚

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刘闻仲

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杨婕

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薛晨博

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孙含笑

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王春生

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环形电感磁场泄漏分析与改善会员

期刊论文

作者：邱智勇 , 傅恺宁 , 陈为

页码： 360 - 368

摘要

2025/07/01

环形电感的不同绕组绕制方式会影响自身的磁场泄漏情况，而磁场泄漏会加剧电磁干扰EMI(electromagnetic interference)滤波器的近场耦合。采用部分元等效电路法分析环形电感的等效径向电流和切向电流产生磁场泄漏的情况发现，由切向电流合成的等效电流环是环形电感轴向磁场泄漏的主要来源。为此，提出一种绕组绕制方法，该方法使用双磁芯夹PCB的方式，使PCB上下面绕组产生反向电流环进行磁场抵消。实验环节中，通过三维有限元仿真表明，所提方案能够在与传统方案电感量基本一致情况下，进一步减少轴向磁场泄漏；通过阻抗测试与EMI滤波器的插入损耗测试，验证了所提方案相比于传统方案能够弱化高频寄生参数对电感阻抗特性的影响，能进一步优化EMI滤波器的高频滤波性能。
EMI滤波器宽频段建模与滤波特性优化会员

期刊论文

作者：陈为

页码： 350 - 359

摘要

2025/07/01

电磁干扰 EMI( electromagnetic interference )滤波器是抑制电磁干扰的有效手段，受高频寄生参数的影响，EMI滤波器对较高频段范围内的电磁干扰难以有效抑制。分析EMI滤波元件( 共模电感和X电容 )的高频寄生参数特性，建立反映滤波元件宽频段阻抗特性的高频模型，进一步分析铁氧体磁芯的磁导率频变特性对寄生参数抵消效果的影响，分析共模电感等效并联电容的提取方法，优化共模电感抵消电容的选取，实现共模电感的宽频段噪声滤波。通过有限元仿真预测整个EMI滤波器的宽频段噪声滤波特性，结合插入损耗仿真与测试，验证所提EMI 滤波器频域建模方法和所提考虑磁导率频变特性的共模电感抵消电容选取依据的有效性。
HIRFL-CSRe二极铁高精度直流电源的研制会员

期刊论文

作者：吴保宁 , 陈改霞 , 柴正勇 , 蔺满强 , 卢军祥 , 杨亚洲

页码： 341 - 349

摘要

2025/07/01

HIRFL-CSRe 是兰州重离子加速器装置 HIRFL( heavy ion research facility in Lanzhou )的后加速冷却储存环 CSR( cooler storage ring )系统中的实验环部分，其中的二极铁磁铁对电源的性能提出了更高的要求。为满足此类磁铁电源高精度指标需求并解决其技术难点，研制高精度直流电源装置。电源主回路采用多重化电路拓扑结构，控制部分采用多变量耦合的数字模拟混合控制策略，工艺结构采用功率变换器等关键部件标准化设计。实验结果表明，电源输出电流稳定度≤5×10⁻⁶/8 h，电源的其他性能指标也达到了加速器物理设计的要求，并通过了验收测试。
改进小波阈值函数在高功率电源信号去噪中的应用会员

期刊论文

作者：孙克仲 , 鲁迎春 , 杨笑笑 , 黄连生 , 陈晓娇

页码： 332 - 340

摘要

2025/07/01

当对高功率电源输出信号(电压/电流)进行数据采集时，不可避免地会受到电磁噪声的干扰，影响对电压/电流信号的分析。因此，对高功率电源信号进行降噪处理是必要环节。针对高功率电源输出信号的特征分析，提出1种改进小波阈值函数叠加形态滤波算法的去噪方法。改进小波阈值降噪方法可通过调节参数对随机噪声进行滤除，能够在兼顾软、硬阈值函数优点的基础上，更加有效地从含噪信号中恢复出有用信号，减少不必要的失真；形态滤波则主要用于对脉冲型干扰进行滤波。通过仿真验证，该算法在对高功率电源信号进行降噪时，效果较为明显，可极大程度地保留实际信号的特征。将所提方法与形态滤波叠加其他改进小波算法对比，信噪比提升了17.5%，实验结果进一步验证了所提算法的优越性。
新型磁控变压器的特性分析会员

期刊论文

作者：赵国生 , 高权威 , 郑晓雷 , 潘俊鹏

页码： 322 - 331

摘要

2025/07/01

传统的有载调压技术会存在产生电弧、响应速度慢、调节精度低等不足，影响变压器运行可靠性。新型电力电子变压器虽具有无弧、响应快的优势，但其损耗高、成本高。基于此，提出1种新型单相四柱式磁控变压器结构，由磁控电抗器和变压器串联连接组成。根据磁控电抗器拓扑结构分析该磁控变压器工作原理，并推导出电路方程与电磁方程。该结构的右旁轭可以提供交流磁通回路，不受直流磁通干扰。利用Ansys软件Maxwell与Simplorer进行模型场路耦合多物理域联合仿真分析其调压能力，并在Simulink中对输出电压进行谐波分析。结果验证了该新型磁控变压器可以无弧、无级、连续平滑地调节输出电压，谐波含量低。
基于SiC MOSFET的固态断路器栅极失效及老化特性研究会员

期刊论文

作者：桂雷 , 庞士宝 , 王勇

页码： 316 - 321

摘要

2025/07/01

基于 SiC MOSFET 的直流固态断路器 SSCBs(solid-state circuit breakers)因其具有快速分断故障电流的能力而广受瞩目，然而 SiC MOSFET 的失效机理较为复杂，有别于传统功率半导体器件的热失效模式，SiC MOSFET 具有特殊的栅极失效及老化特征，但是相关特性及机理尚不明确，为固态断路器的失效及老化判别带来了较大困难。针对上述问题，以基于SiC MOSFET的400 V直流固态断路器为研究对象，探究器件在断路器这一特殊工况下的单次及多次硬开关特性，验证了SiC MOSFET在单次或多次动作过程中均有可能发生栅极失效，且出现了栅极电压降低这一新的老化特性。采用有限元仿真进行器件级分析，得到其内部在动作过程中的温度分布及热应力分布情况，结果表明器件栅极结构附近的温升接近1000 K，并会产生1.4 GPa的热应力。通过对失效器件的开封、切片及电镜扫描处理，确认了栅极氧化层的裂缝存在，验证了SiC MOSFET由于热应力导致栅极结构开裂，并导致栅极失效及老化的机理。
基于热耦合分析的IGBT损耗与结温估算研究会员

期刊论文

作者：熊刘涛 , 李国丽 , 孙泽辉

页码： 306 - 315

摘要

2025/07/01

电机控制器 IGBT 模块是实现电能转换和电机控制的重要组件之一，通常在复杂工况下工作，其可靠性对整个电驱动系统的稳定至关重要。一般情况下，IGBT的损耗分析采用手册公式法直接求取，忽略了温升对IGBT模块的影响。针对此问题，提出1种热耦合分析的方法，首先建立IGBT模块的损耗计算模型，在此基础上构建热网络模型进行结温估算，再用温升估算结果修正损耗计算模型；搭建了电机控制器仿真模型，对IGBT结温和损耗进行仿真，并通过电机温升实验，验证了该热耦合分析方法的有效性。
考虑寄生电容和电感影响的SiC MOSFET三相全桥损耗计算方法会员

期刊论文

作者：

页码： 295 - 305

摘要

2025/07/01

忽略开关过程中SiC MOSFET寄生电容和电感的损耗和导通过程中占空比变化所导致的导通损耗会降低三相全桥逆变器的损耗计算精度。为了解决上述问题，提出了1种考虑寄生电容、电感的SiC MOSFET物理模型，通过数据手册分段取值和振荡法获得寄生电容和寄生电感，计算了开关过程中寄生电容和寄生电感产生的损耗，推导出在空间矢量脉宽调制SVPWM(space vector pulse width modulation)下的平均导通损耗公式，得到三相全桥损耗。最后在基于SiC MOSFET的永磁同步电机控制系统上进行实验，分析了PWM频率对三相全桥损耗的影响，验证了SiC MOSFET物理模型参数的准确性，且基于SiC MOSFET物理模型的损耗计算方法能提高逆变器的损耗计算精度。
基于移相策略的半桥型锂电池均衡器会员

期刊论文

作者：刘俊 , 阚加荣 , 彭思敏 , 张春富 , 吴云亚

页码： 286 - 294

摘要

2025/07/01

基于升降压变换器的锂电池均衡器只能实现能量的逐级传递，能量传输路径长，均衡效率低。研究了1种双有源半桥锂电池均衡器，分析了影响半桥型均衡器组内电池单体及组间电池单体能量流动的关键因素，并由此提出移相控制策略。采用移相控制的双有源半桥锂电池均衡器，可以在高频工作状态下实现半桥组间电池单体之间能量的快速转移，因均衡器工作在高频状态，极大地减小了均衡器的体积和重量。重点推导了均衡器组内电池单体和组间电池单体间等效均衡电流的表达式，并搭建了仿真模型和实验样机对其进行验证。仿真和实验结果表明，基于移相控制的双有源半桥型锂电池均衡器能够快速实现电池单体间的电压均衡。
基于SSA-VMD和双层模糊控制的火储联合调频策略会员

期刊论文

作者：于会群 , 林涛 , 戚明鑫

页码： 274 - 285

摘要

2025/07/01

可再生能源的大量并网给电网带来火电机组调频容量不足、调频效果不佳等一系列问题。为此，基于电池储能系统提出1种火储联合调频策略。首先，利用变分模态分解VMD(variational mode decomposition)对区域控制误差ACE(area control error)调频信号进行分解；结合未来负荷预测数据，通过麻雀搜索算法SSA(sparrow search algorithm)滚动优化VMD算法中的分解模态数K和惩罚因子α；将高频信号分配给储能系统，低频信号分配给火电机组。其次，设计双层模糊控制器，第1层模糊控制将区域控制误差高频信号及其变化率作为输入量，改善系统的动态调频性能；第2层模糊控制考虑荷电状态的影响，防止储能产生过充、过放的问题。最后通过仿真分析验证所提控制策略的有效性。

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电源学报 2025年07月 第23卷 第4期

电源学报 2025年07月第23卷第4期