搶鮮看｜《電工技術(shù)學(xué)報》2026年第12期目次及摘要

《電工技術(shù)學(xué)報》是中國電工技術(shù)學(xué)會主辦的電氣工程領(lǐng)域綜合性學(xué)術(shù)期刊，報道基礎(chǔ)理論研究、工程應(yīng)用等方面具有國際和國內(nèi)領(lǐng)先水平的學(xué)術(shù)及科研成果。中國工程院院士馬偉明任《學(xué)報》編委會主任，兼《學(xué)報》主編。

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電工理論

作者：付裕恒；李琳

摘要：硅鋼片的磁致伸縮特性與電氣設(shè)備的振動與噪聲密切相關(guān)。硅鋼片在疊裝及運行過程中不可避免地受到應(yīng)力作用，應(yīng)力改變了其原本的磁致伸縮特性且應(yīng)力對硅鋼片磁致伸縮特性具有復(fù)雜的非線性影響，可能會導(dǎo)致更嚴(yán)重的振動與噪聲。該文從熱力學(xué)角度將應(yīng)變表示為吉布斯自由能對應(yīng)力的微分。首先，通過泰勒級數(shù)展開吉布斯自由能，然后根據(jù)磁致伸縮特性進(jìn)行簡化，最終得到考慮機械應(yīng)力的磁致伸縮的一般表達(dá)式。其中，考慮應(yīng)力影響的磁致伸縮能夠表示為無外施應(yīng)力下的磁致伸縮與應(yīng)力引起的附加磁致伸縮之和。無應(yīng)力下的磁致伸縮可表示為與磁化強度M相關(guān)的偶數(shù)階項的疊加，應(yīng)力引起的附加磁致伸縮計算，綜合考慮相同應(yīng)力對不同磁化強度時磁致伸縮的非線性影響，以及在相同磁化強度下，不同應(yīng)力對磁致伸縮的非線性影響。最后，建立了考慮磁-應(yīng)力耦合效應(yīng)的硅鋼片磁致伸縮模型。通過將模型計算結(jié)果與實驗測量結(jié)果進(jìn)行比較，驗證了所提模型對取向硅鋼片和無取向硅鋼片的有效性。

作者：魏吉文；楊旭；李清正；李冰洋；陳文潔

摘要：平面變壓器的繞組設(shè)計與銅損計算往往基于傳統(tǒng)一維模型，然而，對于大多數(shù)平面變壓器繞組具有的環(huán)形的繞組結(jié)構(gòu)，其電磁場并非一維分布的。此外，傳統(tǒng)模型還忽視了平面變壓器勵磁電流的存在，使得銅損的計算具有偏差。該文通過建立柱坐標(biāo)系下的磁準(zhǔn)靜態(tài)場方程，得到了適用于環(huán)形繞組的交直流電阻比公式，證明了在滿足同一層各匝繞組直流電阻相等條件時，環(huán)形繞組的交直流電阻比與一維模型的結(jié)果相同。并且，通過使用相量的形式表示電磁場，將勵磁電流對交流電阻的影響也包含在內(nèi)?；诟倪M(jìn)的模型，該文對多層繞組層疊結(jié)構(gòu)以及勵磁電流對銅損的影響進(jìn)行了系統(tǒng)分析，某些傳統(tǒng)交錯結(jié)構(gòu)此前被認(rèn)為是銅損相當(dāng)，但實際卻存在差異，并且提出了考慮勵磁電流的銅損優(yōu)化方法。最后通過有限元仿真以及實驗驗證了所提模型以及分析的正確性。

作者：馮占昆；戴欣；成奕憬；秦帥；高文浩

摘要：為了提升磁耦合無線電能傳輸系統(tǒng)的信息傳輸能力和抗干擾能力，該文提出一種能量與信號并行傳輸系統(tǒng)的串?dāng)_抑制方法，并給出系統(tǒng)拓?fù)浜痛當(dāng)_抑制方法。利用一對屏蔽鋁板對能量線圈和大地之間的層間分布電場形成信號傳輸回路，有效地降低了能量通道對信號通道的影響，同時不影響能量的傳輸。為了獲得20 Mbit/s的通信速率，建立信號傳輸?shù)碾娐纺Ｐ停治鱿到y(tǒng)的信號傳輸性能，給出層疊方式下能量與信號并行傳輸系統(tǒng)信號支路參數(shù)的設(shè)計方法。為了進(jìn)一步提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?，解決變化磁場在屏蔽極板上感應(yīng)的干擾電壓問題，在數(shù)據(jù)通道中加入濾波網(wǎng)絡(luò)來抑制線圈上變化磁場在屏蔽鋁板上產(chǎn)生的干擾電壓。通過對信號傳輸信道的信道容量分析，給出系統(tǒng)信號傳輸通道所能達(dá)到的最大信號傳輸速率。最后通過搭建的實驗裝置實現(xiàn)了在系統(tǒng)輸出功率達(dá)到1015 W時，信號正向傳輸速度為21.6 Mbit/s和信號反向傳輸速度為21.6 Mbit/s，驗證了所提系統(tǒng)的可行性。

作者：周華康；嚴(yán)仲明；曹桂梅；劉俊

摘要：無線傳能通信一體化技術(shù)以其方便靈活等特點，在生物電磁領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，為解決生物體內(nèi)微電子系統(tǒng)的供能與信息傳遞問題提供了的技術(shù)支撐，但雙通道串?dāng)_降低傳能效率下降、線圈彎曲導(dǎo)致諧振點大幅偏移及傳輸信號還原度低等問題，不同程度地阻礙了該技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展。對此，該文提出一種基于柔性線圈的信能同鏈路分時傳輸系統(tǒng)，通過雙向開關(guān)控制能量和信息交替?zhèn)鬏敚行У乇苊饬穗p通道間的串?dāng)_問題。收發(fā)線圈采用弧段并聯(lián)結(jié)構(gòu)的柔性線圈，有效地抑制了線圈形變對電感的影響，減小了諧振點偏移程度。在傳統(tǒng)的解調(diào)電路上增加峰值檢波及判決電路，使傳輸信號更平滑。通過仿真并搭建實驗平臺，驗證了該文所設(shè)計系統(tǒng)在0～5 mm范圍內(nèi)可實現(xiàn)85%以上的傳能效率及5 Mbit/s的數(shù)據(jù)傳輸速率。結(jié)果表明，該系統(tǒng)在生物電磁領(lǐng)域具有一定的應(yīng)用潛力。

電機及其系統(tǒng)

作者：郝雅麗；劉瑞芳；陳立珂；李知浩；鐘輝

摘要：隨著電動汽車800 V高壓平臺及大功率電力電子器件的廣泛應(yīng)用，電機軸電流引發(fā)的軸承電蝕問題日益突出。因此，精確的軸電流建模對預(yù)測軸承電腐蝕風(fēng)險、提升電動汽車運行可靠性及安全性、降低維護(hù)成本具有重要意義。針對現(xiàn)有軸電流綜合模型容性回路采用簡單集中參數(shù)和感性回路建模存在誤區(qū)的問題，該文提出一種更高精度的容性和感性軸電流綜合建模方法。給出了模型參數(shù)的提取方案；針對一臺220 kW電動汽車異步電機，搭建了電機軸電流的測試平臺和綜合仿真模型；開展了僅有容性軸電流和同時有容性、感性軸電流下的軸電測試；對比了共模電流、軸電壓和軸電流的測試和仿真波形。結(jié)果表明，該文建立的軸電流綜合模型不僅能準(zhǔn)確復(fù)現(xiàn)各頻段的阻抗特性，還可以有效預(yù)測實際運行中的容性和感性軸電流，為電機軸承電蝕問題的分析與抑制提供了理論依據(jù)和工程指導(dǎo)。

作者：黃蘇丹；符瑞星；曹廣忠；胡宏錦；梁得亮

摘要：大行程雙邊直線開關(guān)磁阻電機因強非線性、時變參數(shù)及不確定性干擾導(dǎo)致動態(tài)模型失配，嚴(yán)重制約了其高性能運動控制。為此，該文提出一種基于分段參考模型的模型參考自適應(yīng)速度控制方法。采用速度前饋控制與比例積分速度反饋控制相結(jié)合的復(fù)合策略，構(gòu)建了電機速度可調(diào)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。建立了勻速和加減速工況下的分段參考模型，并確定了分段參考模型的穩(wěn)定參數(shù)范圍?；诶钛牌罩Z夫穩(wěn)定性理論，將速度跟蹤問題轉(zhuǎn)化為廣義狀態(tài)向量的漸進(jìn)收斂問題，推導(dǎo)得到電機自適應(yīng)控制律。依據(jù)可調(diào)系統(tǒng)與其參考模型匹配準(zhǔn)則，確定電機自適應(yīng)控制律參數(shù)初值。實驗結(jié)果表明，在負(fù)載質(zhì)量為運動平臺質(zhì)量1.5倍的工況下，所提方法在300 mm/s和100 mm/s參考速度下的速度波動分別為0.82%和3.09%，相較于參數(shù)不可調(diào)的速度前饋與比例積分反饋復(fù)合控制方法，其勻速段速度波動分別降低了3.53%和2.83%，相較于參數(shù)可調(diào)的模糊比例積分控制方法，則分別降低了38.35%和42.13%；在空載與帶載、高速與低速工況下，所提方法在勻速穩(wěn)態(tài)過程的平均最大絕對速度誤差均小于其他兩類方法。實驗結(jié)果驗證了所提方法的有效性。

作者：高澤坤；原浩；高騰；呂鋼強

摘要：針對永磁同步電機（PMSM）易受集總擾動影響而導(dǎo)致系統(tǒng)性能下降甚至不穩(wěn)定的問題，該文提出一種結(jié)合有限時間擾動觀測器（FTDOB）與新型非奇異終端滑模控制（NNTSMC）的方法。建立含有參數(shù)變化與負(fù)載轉(zhuǎn)矩的集總擾動的數(shù)學(xué)模型，并轉(zhuǎn)化為狀態(tài)空間方程。設(shè)計時變縮放函數(shù)，確保擾動觀測器的有限時間收斂性，實現(xiàn)對集總擾動的統(tǒng)一觀測和動態(tài)補償。將擾動估計量引入滑模面，增強系統(tǒng)對擾動的魯棒性。對滑模面進(jìn)行分段設(shè)計，遠(yuǎn)離平衡點時冪次項使系統(tǒng)狀態(tài)快速趨近，平衡點附近切換為線性項進(jìn)行平滑過渡，避免奇異性問題并有效抑制抖振現(xiàn)象。Lyapunov理論證明了FTDOB、NNTSMC和全局閉環(huán)系統(tǒng)的有限時間穩(wěn)定性。實驗結(jié)果驗證了所提控制方案能對系統(tǒng)擾動進(jìn)行準(zhǔn)確估計和有效抑制，實現(xiàn)快速收斂，顯著提高抗干擾能力和跟蹤性能。

作者：楊明亮；程遠(yuǎn)；杜博超；崔淑梅

摘要：電機軸承電腐蝕已成為亟需解決的行業(yè)共性問題，嚴(yán)重威脅電驅(qū)系統(tǒng)的可靠性。因此，該文提出一種基于共模變壓器原理的非接觸式主動抑制方法，創(chuàng)新之處在于將電機轉(zhuǎn)軸作為單匝二次繞組，向電機內(nèi)部軸承電壓耦合路徑中注入補償電壓對消掉軸承電壓，從而消除軸承電腐蝕。首先，在軸承電壓高頻模型的基礎(chǔ)上，提出了抑制方法的電路結(jié)構(gòu)、工作原理、控制策略和參數(shù)設(shè)計方法。其次，針對死區(qū)效應(yīng)和開關(guān)不同步導(dǎo)致的電壓殘留問題，提出了死區(qū)補償策略和驅(qū)動電阻的設(shè)計方法，進(jìn)一步提高抑制性能。然后，詳細(xì)闡述共模變壓器的設(shè)計過程，并與其他抑制方法進(jìn)行對比。最后，以一臺60 kW車用永磁同步電機為實驗對象進(jìn)行驗證。實驗結(jié)果表明，所提抑制方法能夠完全消除穩(wěn)態(tài)階段的軸承電壓，并使開關(guān)瞬態(tài)階段的軸承電壓尖峰降低85%。在實驗過程中，軸承未出現(xiàn)擊穿放電現(xiàn)象，驗證了該方法在抑制軸承電腐蝕方面的有效性。

作者：鄭長明；邵高；謝淼；鐘巖；公錚

摘要：帶LC濾波器的永磁同步電機（LC-PMSM）系統(tǒng)的高階特性易引發(fā)轉(zhuǎn)矩諧振問題，使得傳統(tǒng)預(yù)測轉(zhuǎn)矩控制難以直接適用。為此，該文提出一種新型諧振抑制預(yù)測轉(zhuǎn)矩控制（RS-PTC）策略。首先，考慮到傳統(tǒng)歐拉離散法無法有效構(gòu)建LC-PMSM系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩磁鏈預(yù)測模型，提出了基于改進(jìn)歐拉法的離散預(yù)測模型，提升了預(yù)測精度。其次，為了實現(xiàn)轉(zhuǎn)矩和磁鏈的快速跟蹤及諧振的有效抑制，基于轉(zhuǎn)矩和定子磁鏈幅值無差拍原理推導(dǎo)了逆變器電壓參考，并通過嵌入濾波電容電流反饋有源阻尼構(gòu)建了一種無權(quán)重RS-PTC方法。然后，為進(jìn)一步降低轉(zhuǎn)矩脈動，提升系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能，設(shè)計了低復(fù)雜度三矢量最優(yōu)占空比求解策略。最后，實驗結(jié)果驗證了所提RS-PTC方法的優(yōu)越性。

作者：朱元；徐世寒；孟令；金昶明；王偉達(dá)

摘要：高頻注入法被廣泛用于永磁同步電機電感識別或無位置傳感器控制，目前少有研究基于同一條注入序列同時實現(xiàn)兩種功能。該文首先介紹了雙三相電機和傳統(tǒng)三相電機的電壓方程，并考慮了交叉耦合效應(yīng)的影響。其次，基于注入電壓與響應(yīng)電流之間的關(guān)系以及所設(shè)計的注入方波形式，明確定義并分離了響應(yīng)電流中的自激勵和耦合激勵成分。然后，將轉(zhuǎn)子位置誤差引入電壓方程，進(jìn)一步分析了增量電感在線辨識和交叉耦合角在線計算方法，并針對內(nèi)置式三相電機和表貼式雙三相電機凸極率不同的情況，適配了兩種無位置控制路線。最后，在內(nèi)置式三相驅(qū)動電機和表貼式雙三相電機臺架上分別通過多種運行工況驗證了所提增量電感辨識和無位置控制的有效性與準(zhǔn)確性。

電力電子

作者：劉軒儀；耿江海；王平；侯思祖；林捷慧

摘要：功率模塊的失效主要由溫度因素引起，為提高功率模塊的可靠性，熱網(wǎng)絡(luò)模型被廣泛應(yīng)用于實時預(yù)測芯片溫度。然而，傳統(tǒng)熱網(wǎng)絡(luò)模型在不考慮熱耦合效應(yīng)時，計算精度較為有限；而基于熱擴散角判斷熱耦合并進(jìn)一步構(gòu)建熱網(wǎng)絡(luò)模型的方法需要進(jìn)行繁瑣的計算，導(dǎo)致建模效率低。因此，該文提出一種基于支路送值算法和自剪枝策略，構(gòu)建考慮熱耦合效應(yīng)的功率模塊三維混合型熱網(wǎng)絡(luò)模型的高效方法，并通過低頻及高頻性能測試實驗對所提策略優(yōu)化后的模型進(jìn)行驗證。結(jié)果表明，在低頻響應(yīng)方面，優(yōu)化后的模型平均誤差減少約63.8%；在高頻響應(yīng)方面，優(yōu)化后的模型平均誤差減少約64.6%。與基于熱擴散角優(yōu)化策略進(jìn)行比較，所提方法的計算效率提升70.3%，平均誤差減少54.9%，為提升功率模塊熱網(wǎng)絡(luò)模型的建模效率與精度提供了新思路。

作者：趙牧天；葛瓊璇；趙魯；朱進(jìn)權(quán)；陳煒鑫

摘要：在高載波比工況下，大功率三電平有源中點鉗位（3L-ANPC）牽引逆變器采用異步調(diào)制策略。在低調(diào)制比區(qū)，逆變器非線性因素造成的輸出電壓諧波和幅值偏差較大，且相電壓脈沖寬度較小，影響器件的正常開斷。隨著電機速度的提升，逆變器調(diào)制比逐漸增大，在不同的調(diào)制比區(qū)應(yīng)設(shè)計合適的調(diào)制算法，以提升電機控制性能。該文提出全調(diào)制比范圍優(yōu)化異步空間矢量脈寬調(diào)制（SVPWM）策略：在低調(diào)制比區(qū)，提出考慮非線性特性的三電平相電壓頻譜解析方法和基于改進(jìn)擴張狀態(tài)觀測器（ESO）的非線性補償策略，可對非線性造成的直流擾動和交流擾動同時進(jìn)行補償；為拓展逆變器的調(diào)制范圍，該文提出實現(xiàn)簡化的雙模式過調(diào)制策略，僅需調(diào)制比和電壓矢量相位即可實現(xiàn)過調(diào)制。實驗結(jié)果驗證了所提非線性補償策略可消除電機起動時的電流振蕩和低速階段的電流諧波，所提過調(diào)制策略能有效增大相電壓基波幅值，且在調(diào)制策略切換時可實現(xiàn)避免相電壓兩電平跳變，實現(xiàn)平滑過渡。

作者：王玉；陳劍飛；李承志；遲佳琦；李鴻達(dá)

摘要：針對四電平中點鉗位（NPC）型逆變器中點電位平衡與效率優(yōu)化難以兼顧的問題，該文提出一種基于變參考調(diào)制與雙零序電壓注入的混合調(diào)制方法。首先，通過構(gòu)建四電平NPC逆變器中點電流的數(shù)學(xué)解析模型，系統(tǒng)揭示傳統(tǒng)層疊載波調(diào)制方法導(dǎo)致中點電位失衡的內(nèi)在機理，并定量分析變參考調(diào)制方法下中點電位的低頻脈動特性。其次，提出基于正/負(fù)參考分量解耦的零序補償策略，通過重構(gòu)中點電流的流通路徑，實現(xiàn)全功率因數(shù)和全調(diào)制比工況下直流側(cè)電容電壓三倍頻脈動的主動抑制。進(jìn)一步地，結(jié)合開關(guān)序列推導(dǎo)出零序電壓的統(tǒng)一表達(dá)式，并通過動態(tài)調(diào)節(jié)零序電壓系數(shù)，實現(xiàn)功率器件的主動鉗位控制，使其等效開關(guān)頻率降低至33.3%。最后，通過實驗驗證了所提方法在提升系統(tǒng)效率與改善中點電位平衡兩方面的有效性。

作者：楊之青；詹繼楊；齊賢斌；吳周宇；李賀龍

摘要：CLLLC諧振變換器憑借其軟開關(guān)、高效率、高功率密度和雙向運行等顯著優(yōu)點，在電動汽車、車載充電機（OBC）領(lǐng)域受到廣泛的關(guān)注和研究。聚焦OBC應(yīng)用中CLLLC諧振變換器寬負(fù)載下寬電壓增益和高效率要求，該文提出一種變頻-內(nèi)移相混合調(diào)制及數(shù)模混合同步整流方法。針對變頻調(diào)制輕載降壓挑戰(zhàn)，以及傳統(tǒng)變頻-內(nèi)移相調(diào)制零電壓軟開關(guān)（ZVS）丟失問題，優(yōu)化設(shè)計變頻調(diào)制與內(nèi)移相調(diào)制的切換界，實現(xiàn)寬增益、寬負(fù)載范圍內(nèi)的ZVS全范圍覆蓋。在此基礎(chǔ)上，針對變頻-移相混合調(diào)制下同步整流（SR）挑戰(zhàn)，進(jìn)一步提出一種開通延遲的數(shù)?；旌蟂R方法，減少硬件電路，實現(xiàn)SR的準(zhǔn)確動作，提高變換器效率。通過電熱聯(lián)合仿真，分析了變換器的效率分布情況。最后，搭建了一臺1.65 kW的實驗樣機，通過實驗對所提方法做了詳細(xì)驗證，樣機峰值效率達(dá)97.6%。

作者：董鑫；張長坤；俞萬能；廖衛(wèi)強；陳垚

摘要：DC-DC變換器作為船舶直流電網(wǎng)中源-載之間的核心調(diào)節(jié)單元，在動態(tài)負(fù)載環(huán)境下采用閉環(huán)控制時，存在電壓波動加劇、動態(tài)響應(yīng)遲滯，甚至對母線電壓的振蕩抑制能力劣于開環(huán)控制的問題，為此，該文提出一種面向動態(tài)負(fù)載環(huán)境的船舶直流變換器自適應(yīng)控制策略。首先，基于混雜系統(tǒng)理論對DC-DC變換器進(jìn)行數(shù)學(xué)建模，并采用遞推最小二乘法在線求解系統(tǒng)參數(shù)，實現(xiàn)系統(tǒng)參數(shù)辨識；基于辨識結(jié)果，在Matlab/Simulink搭建仿真模型，分析開環(huán)與閉環(huán)控制下系統(tǒng)P-V曲線特性，明確閉環(huán)控制存在負(fù)載依賴性，結(jié)合全負(fù)載范圍內(nèi)的動態(tài)響應(yīng)參數(shù)指標(biāo)評估結(jié)果，確定PI參數(shù)的優(yōu)化范圍；基于該優(yōu)化范圍，構(gòu)建小信號模型及其輸出阻抗傳遞函數(shù)，設(shè)計包含幅值與相位誤差的多目標(biāo)優(yōu)化函數(shù)，通過引入加權(quán)系數(shù)提高擬合精度，并采用遺傳算法對多目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行全局優(yōu)化，獲得適應(yīng)動態(tài)負(fù)載環(huán)境的最優(yōu)PI參數(shù)組合。最后，通過硬件平臺驗證了參數(shù)辨識精度和所提自適應(yīng)控制策略的控制效果。研究結(jié)果表明，參數(shù)辨識結(jié)果與實測結(jié)果誤差低于4%，自適應(yīng)控制方法可使負(fù)載引起的電壓突變值平均降低30%，系統(tǒng)從振蕩恢復(fù)至穩(wěn)態(tài)的時間縮短18%以上，對母線電壓的振蕩抑制能力平均提升30%，有效提升了船舶電網(wǎng)在負(fù)載突變工況下的動態(tài)響應(yīng)性能。

作者：楊苓；朱滌凡；何奇峻；連晨曦；羅堅強

摘要：在逆變器并網(wǎng)系統(tǒng)中，頻率耦合效應(yīng)使系統(tǒng)呈現(xiàn)“多輸入多輸出”特性，使系統(tǒng)穩(wěn)定性分析復(fù)雜化。抑制頻率耦合的核心目標(biāo)是實現(xiàn)“主增耦減”，即在主對角線子系統(tǒng)增大或不變的同時減小耦合子系統(tǒng)，使后者遠(yuǎn)小于前者，從而實現(xiàn)解耦。然而，強耦合作用常導(dǎo)致兩種子系統(tǒng)僅能發(fā)生同向變化。為此，該文提出利用頻域卷積在正負(fù)序分量上的符號差異來實現(xiàn)“主增耦減”的思想：先后利用q軸電壓、電流變量和q軸卷積運算在正負(fù)序分量上的符號差異，分別實現(xiàn)導(dǎo)納矩陣中同一行和同一列子系統(tǒng)的反向變化，從而達(dá)到“主增耦減”的控制目標(biāo)?；谶@一思想，對直流電壓環(huán)進(jìn)行q軸補償，設(shè)計基于改進(jìn)電壓控制的頻率耦合抑制方法。該方法可在小幅提升主對角線子系統(tǒng)幅值的同時，大幅降低耦合子系統(tǒng)幅值，實現(xiàn)對頻率耦合效應(yīng)的強力抑制。此外，“主增耦減”效果不僅通過伯德圖進(jìn)行展示，還從數(shù)學(xué)機理層面進(jìn)行了量化分析。最后通過實驗驗證所提方法的有效性。

作者：劉承易；方天治；金啟源；劉昊；劉夢雨

摘要：針對光伏陣列低壓輸出與中壓配電網(wǎng)之間的電壓匹配問題，采用輸入并聯(lián)輸出串聯(lián)（IPOS）型并網(wǎng)逆變系統(tǒng)可有效降低對高變比升壓變壓器的依賴。針對IPOS型并網(wǎng)逆變器系統(tǒng)的多重控制目標(biāo)，該文在選取逆變器側(cè)電感電流與電容電壓作為控制變量的基礎(chǔ)上，構(gòu)建iL1-vC下垂控制的無互聯(lián)線控制策略，無需額外增加控制變量，僅通過優(yōu)化控制結(jié)構(gòu)，即可實現(xiàn)無互聯(lián)線控制在內(nèi)的四大控制目標(biāo)協(xié)同優(yōu)化。在進(jìn)一步研究中，通過建立精確數(shù)學(xué)模型，揭示了下垂系數(shù)的雙重作用：增大系數(shù)雖可提升功率均衡性能，但過大的下垂系數(shù)會引入右半平面極點，不利于系統(tǒng)穩(wěn)定。為解決這一矛盾，提出基于虛擬電容的阻抗校正策略，通過調(diào)節(jié)正阻區(qū)域，優(yōu)化系統(tǒng)穩(wěn)定裕度，并通過嚴(yán)格推導(dǎo)建立下垂系數(shù)與虛擬電容參數(shù)的定量化設(shè)計準(zhǔn)則。最后，在實驗室搭建了一臺兩模塊IPOS型并網(wǎng)逆變系統(tǒng)樣機，實驗結(jié)果表明：系統(tǒng)并網(wǎng)功率因數(shù)保持在0.98以上，模塊間均壓精度小于1%，驗證了所提策略在實現(xiàn)多重目標(biāo)協(xié)同控制方面的有效性，體現(xiàn)了理論正確性與工程可行性。

作者：高家元；黃帥；詹潤坤；姜飛；涂春鳴

摘要：并網(wǎng)逆變器多饋入系統(tǒng)交互作用機理復(fù)雜，涉及逆變器自身控制參數(shù)、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)以及電網(wǎng)阻抗等關(guān)鍵因素，極易誘發(fā)系統(tǒng)發(fā)生諧波振蕩，威脅系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。為此，該文充分考慮多饋入系統(tǒng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、線路阻抗、電網(wǎng)阻抗等因素，從節(jié)點電流閉環(huán)的全新視角出發(fā)，構(gòu)建了具有不同控制參數(shù)的并網(wǎng)逆變器多饋入系統(tǒng)電流振蕩模態(tài)增益模型，并識別關(guān)鍵諧波振蕩源，具有結(jié)構(gòu)清晰、物理意義明確的建模優(yōu)勢。同時，以識別的振蕩源逆變器為斷面，構(gòu)建面向振蕩源的等效“源-荷”多輸入多輸出（MIMO）系統(tǒng)，并從主對角線阻抗矩陣元素的交互特性出發(fā)解析了諧波振蕩現(xiàn)象。在此基礎(chǔ)上，提出鎖相環(huán)正反饋環(huán)抑制與q軸相位補償協(xié)同的不對稱阻抗重塑穩(wěn)定性提升方法，并完成補償環(huán)節(jié)控制參數(shù)的整定設(shè)計，實現(xiàn)了并網(wǎng)逆變器多饋入系統(tǒng)諧波振蕩的高效抑制，顯著提升多饋入系統(tǒng)對電網(wǎng)阻抗的適應(yīng)能力。最后，通過實驗驗證理論分析的正確性與有效性。

作者：趙強松；王啟帆；夏元清；王軍；盧利軍

摘要：傳統(tǒng)自抗擾控制具有較強的魯棒性，但因其擴張狀態(tài)觀測器帶寬有限而難以抑制并網(wǎng)逆變器中的高頻周期諧波擾動，導(dǎo)致并網(wǎng)電流畸變，而重復(fù)控制因含有多周期信號的內(nèi)模能有效跟蹤或抑制周期信號。為了提高系統(tǒng)的魯棒性，同時對多頻次諧波擾動進(jìn)行高精度觀測與補償，該文將重復(fù)控制嵌入擴張狀態(tài)觀測器中，提出一種基于重復(fù)擴張狀態(tài)觀測器的自抗擾控制策略。首先，分析并網(wǎng)逆變器系統(tǒng)廣義擾動中的物理量以及影響自抗擾控制精度的因素；其次，設(shè)計重復(fù)擴張狀態(tài)觀測器的結(jié)構(gòu)、補償器和帶寬，并分析擾動觀測的收斂性；接著，對基于重復(fù)擴張狀態(tài)觀測器的自抗擾控制進(jìn)行性能分析和參數(shù)優(yōu)化設(shè)計；最后，在一臺1.5 kW的并網(wǎng)逆變器實驗平臺上進(jìn)行了驗證。實驗結(jié)果表明，所提出的控制策略在逆變器系統(tǒng)存在大量諧波擾動和模型不確定性的情況下，仍能實現(xiàn)良好的穩(wěn)態(tài)性能與魯棒性。

高電壓與放電

作者：趙鵬博；余占清；魏曉光；袁志昌；王小華

摘要：基于全控逆阻型IGCT（RB-IGCT）器件的混合換相換流閥（HCC）可實現(xiàn)橋臂主動關(guān)斷，具備百分百抵御網(wǎng)側(cè)電壓擾動引起換相失敗的能力。HCC主動關(guān)斷受避雷器能量限制，但傳統(tǒng)通過避雷器動作次數(shù)監(jiān)測避雷器狀態(tài)的方案對避雷器能量利用率低，且直接在閥內(nèi)對橋臂或避雷器回路進(jìn)行監(jiān)測較為困難。該文提出一種基于換流閥外部電流檢測的避雷器能量監(jiān)測方法，通過交流側(cè)電流和橋臂電流對應(yīng)關(guān)系反演橋臂電流，并建立主動關(guān)斷之后的橋臂電流暫態(tài)模型，分析橋臂不同電流關(guān)斷下RC回路與避雷器之間的配合關(guān)系，得到不同關(guān)斷電流下的電流分布規(guī)律，進(jìn)而對避雷器能量積累進(jìn)行校正，實現(xiàn)了從閥外測點監(jiān)測避雷器能量。最后，通過PSCAD/EMTDC電磁仿真及RTDS試驗，在連續(xù)6次主動關(guān)斷工況下避雷器能量積累最大誤差為4.01%，6次主動關(guān)斷后避雷器剩余能量比例從0升至最高95.98%，大幅提升了避雷器能量的利用率，降低了避雷器容量對主動關(guān)斷的限制。

作者：王震遠(yuǎn)；陳磊；萬書亭；胡玉耀；姜寧波

摘要：針對斷路器故障樣本稀缺導(dǎo)致診斷模型在不平衡數(shù)據(jù)下識別能力不足的問題，該文提出一種基于帶有梯度懲罰的改進(jìn)型Wasserstein生成對抗網(wǎng)絡(luò)（IWGAN-GP）的斷路器故障診斷方法。IWGAN-GP利用梯度懲罰機制提升訓(xùn)練穩(wěn)定性，并深度融合卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)提取振動信號的深層特征，有效生成了多樣且接近真實的故障樣本。利用生成數(shù)據(jù)擴充訓(xùn)練樣本集后，所構(gòu)建的故障診斷模型在測試中達(dá)到了98.00%的準(zhǔn)確率，性能顯著優(yōu)于僅使用原始不平衡數(shù)據(jù)訓(xùn)練的模型。該方法為故障數(shù)據(jù)稀缺情況下的斷路器智能診斷提供了魯棒性更強的解決方案。

電能存儲與應(yīng)用

作者：富嘉興；韋曉廣；高仕斌；羅嘉明；米佳雨 等

摘要：隨著新能源系統(tǒng)與儲能系統(tǒng)接入牽引供電系統(tǒng)，構(gòu)建“網(wǎng)-源-儲-車”協(xié)同供能系統(tǒng)是推動軌道交通綠色低碳發(fā)展的重要舉措之一。然而，由于新能源出力的波動及不確定性以及電力機車功率的沖擊性，增加了協(xié)同供能系統(tǒng)的實時能量管控難度。為了解決上述問題，該文提出一種基于多主體依互和在線學(xué)習(xí)的圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能量超前管控方法，實現(xiàn)新能源、儲能和電力機車的能量實時最優(yōu)交互。首先，通過對多主體進(jìn)行工況劃分，分析不同主體不同運行工況的轉(zhuǎn)移關(guān)系；其次，通過構(gòu)建優(yōu)化模型，構(gòu)建多主體內(nèi)部和多主體間的最優(yōu)工況轉(zhuǎn)移關(guān)系，依據(jù)運行工況轉(zhuǎn)移關(guān)系，構(gòu)建多主體依互的圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并利用圖卷積網(wǎng)絡(luò)和注意力機制提取時空特征信息，建立了多層級的特征提取網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了能量實時高效地超前管控；最后，為了增強圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的適用性和魯棒性，提出在線學(xué)習(xí)策略，通過實時樣本數(shù)據(jù)動態(tài)更新鄰接矩陣和增加特征信息，實現(xiàn)圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的在線自更新學(xué)習(xí)。仿真結(jié)果表明，提出的能量管控方法可精確地預(yù)測不同主體的運行工況，有效提升了新能源系統(tǒng)的就地消納能力以及再生制動能量的吸收效率，降低了電力機車峰值功率對牽引網(wǎng)的功率沖擊，對協(xié)同供能系統(tǒng)的高效穩(wěn)定運行具有重要意義。

作者：方斯頓；林俊珂；孔賴強；牛濤；廖瑞金

摘要：隨著對電池組安全可靠性的日益重視，準(zhǔn)確估計其健康狀態(tài)（SOH）至關(guān)重要，而由于條件限制，目前電池組仍不能實現(xiàn)對單體電池的全面監(jiān)測，導(dǎo)致電池組SOH估計難以準(zhǔn)確計及單體電池不一致性的影響。針對這一問題，該文提出一種適用于有限監(jiān)測條件的鋰離子電池組不一致性特征提取與SOH估計方法。首先，通過分析可監(jiān)測電池充電電壓變化趨勢，利用電池組內(nèi)單體間特征的強相關(guān)性，選取單體電池健康特征，并從電化學(xué)機理層面探討特征與單體間關(guān)聯(lián)的內(nèi)在機制。然后，基于提取的可監(jiān)測電池單體健康特征，估計未監(jiān)測電池單體健康特征，并構(gòu)建反映電池組老化和不一致性的組內(nèi)特征，且通過隨機森林算法選擇出最優(yōu)特征子集。最后，建立基于AdaBoost算法集成支持向量機（SVM）模型，以電池組最優(yōu)特征子集為輸入，對不同一致性程度電池組的SOH進(jìn)行精確估計。此外，還分析了該模型對可監(jiān)測單體電池數(shù)量與布置位置的敏感性。研究結(jié)果表明，所提模型能有效地提高電池組SOH的估計精度，并為大型電池組的傳感器配置提供有價值的建議。

作者：范興明；黃文喜；張鑫；諸葛致

摘要：鋰離子電池健康狀態(tài)（SOH）的精確預(yù)測是電池管理系統(tǒng)實現(xiàn)狀態(tài)評估與安全預(yù)警的關(guān)鍵技術(shù)。針對現(xiàn)有預(yù)測方法存在的特征表征能力不足以及超參數(shù)敏感等問題，該文提出一種結(jié)合圖注意力網(wǎng)絡(luò)（GAT）、條件生成對抗網(wǎng)絡(luò)（CGAN）、改進(jìn)白鯨優(yōu)化算法（IBWO）和隨機森林回歸（RFR）的鋰離子電池SOH預(yù)測方法。首先，通過GAT深度挖掘充放電曲線中的時變退化特征，結(jié)合皮爾遜相關(guān)系數(shù)篩選出具有強關(guān)聯(lián)性的健康特征（HF）。然后，采用CGAN進(jìn)行HF增強，進(jìn)一步提升HF的表征能力。同時，使用IBWO對RFR超參數(shù)進(jìn)行自適應(yīng)尋優(yōu)，構(gòu)建基于增強HF的SOH預(yù)測模型。其中，IBWO通過Circle混沌映射、準(zhǔn)反向?qū)W習(xí)及動態(tài)權(quán)重調(diào)整策略有效提升種群多樣性、收斂速度和尋優(yōu)精度。最后，在NASA和MIT公開電池數(shù)據(jù)集上的實驗結(jié)果表明，所提方法的預(yù)測誤差指標(biāo)均控制在0.6%以內(nèi)，具有較高的預(yù)測精度、泛化能力和適應(yīng)性。

作者：申江衛(wèi)；徐攀；舒星；魏福星；陳崢

摘要：多及時檢測并精準(zhǔn)識別電池組內(nèi)發(fā)生內(nèi)短路的故障電池，對于保障電動汽車及電池儲能系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行具有重要意義。該文提出了一種基于故障特征增強與混合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的鋰離子電池組內(nèi)短路狀態(tài)估計方法，在保證高精度的同時有效地提升了算法效率。首先，面向內(nèi)短路早期電壓差異微弱的特點，構(gòu)建平均-差異模型，通過計算每個單體電池與“平均電池”之間的端電壓差，構(gòu)建差異電壓特征序列，該特征能突出單體相對于電池組整體行為的異常偏移，有效反映微小的電池狀態(tài)變化，從而顯著提高內(nèi)短路征兆在特征空間的可檢測性，實現(xiàn)針對性的故障特征增強。在此基礎(chǔ)上，基于該模型在仿真平臺中對不同內(nèi)短路程度進(jìn)行系統(tǒng)性建模與參數(shù)注入，生成三種故障級別的高可信模擬故障數(shù)據(jù)集，并與實驗故障數(shù)據(jù)相融合，有效地擴展了故障特征樣本，為后續(xù)狀態(tài)分類奠定了堅實的基礎(chǔ)。隨后，在使用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（CNN）提取局部空間特征基礎(chǔ)上，引入雙向長短時記憶網(wǎng)絡(luò)（BiLSTM）以捕捉時序信息，構(gòu)建混合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型實現(xiàn)對內(nèi)短路故障特征的深層建模，并對不同程度的內(nèi)短路狀態(tài)進(jìn)行識別。最后，開展了鋰電池內(nèi)短路模擬實驗，從模型精度、不同模型性能對比以及數(shù)據(jù)增強的有效性三個方面對所提方法進(jìn)行了試驗驗證。結(jié)果表明，所構(gòu)建的模型在微短路、中度短路和嚴(yán)重短路工況下的分類準(zhǔn)確率分別達(dá)到96.0%、98.3%和99.0%，充分驗證了該算法在內(nèi)短路故障識別任務(wù)中的準(zhǔn)確性與有效性。