作者：张贵辰，兰云政，周京华，陈明城
单位：北方工业大学北京市变频技术工程技术中心(北方工业大学电气与控制工程学院)
摘要：随着可再生能源的发展，直流微电网越来越备受关注。双有源桥（DAB）变换器具有零电压导通等优点，能够实现控制的高效率，因此在直流微电网中起着重要的作用。本文针对电压传输比不匹配时，单移相控制使得部分开关管失去零电压导通的能力，提出了一种多工作模式切换方法，以实现全负载范围的零电压开通。首先，分析并推导了扩展移相内部、外部模式下传输功率和电感电流有效值表达式，其次，通过拉格朗日极值法获得移相比和传输功率的优化曲线，以保证DAB变换器实现全范围软开关的同时，满足全负载范围下的切换。最后，搭建了硬件在环平台，通过该平台验证了优化调制策略的可行性和优越性。
关键词：双有源桥变换器; 软开关; 优化曲线; 硬件在环; 拉格朗日法
作者：陈荣亮，梁海燕，刘艺涛
单位：深圳大学机电与控制工程学院
摘要：在电力电子设备中，高速开关经常会导致严重的电磁干扰（EMI）问题严重影响了电力电子系统的可靠性。为了解决这些EMI问题，EMI滤波器是一种常用的解决方案。插入损耗作为噪声衰减能力的评价指标，其模型的准确性直接影响EMI滤波器的参数设计精度。为了提高EMI滤波器插入损耗模型的预测精度，准确描述系统行为并预测EMI滤波器滤波性能，提高EMI滤波器设计效率，利用反向传播神经网络对单级差模EMI滤波器的插入损耗进行建模。所提出的神经网络模型预测精度相较于理想模型和高频电路的行为模型具有更好的实际应用价值，旨在为EMI滤波器的设计和优化提供指导，可以快速的评估EMI滤波器的实际插入损耗，以提高EMI滤波器设计效率。
关键词：寄生参数; 差模EMI滤波器; 插入损耗; 人工神经网络
作者：郭鹏旭1，赵理1,2，张丰硕1
摘要：锂电池健康状态（State of Health，SOH）估计在电动汽车的电池管理系统中承担着至关重要的作用，当前大部分SOH估计方法往往需要较长时间的充放电数据，实时性较差。针对该问题，本文提出一种基于随机充电片段的SOH估计方法，该方法先从恒流充电过程中不同电压区间提取健康指标，接着对提取的健康指标与SOH进行相关性分析，然后将这些指标作为输入来训练经过粒子群优化算法（PSO）优化过的BP神经网络，通过随机充电片段提取的特征就能估计电池SOH。通过NASA数据集和Oxford数据集进行验证，结果表明在使用本文提出的健康指标的PSO-BP神经网络模型具有较高的估计精度。
关键词：锂电池; 健康状态估计; 充电片段; 健康指标; 数据驱动
作者：赵航1，贾静1，陈小飞1，安媚1，杨磊2，陈学娜2
单位：1.国网陕西省电力有限公司咸阳供电公司；2.西安理工大学电气工程学院
摘要：无人机的航行安全依赖于其电子设备和传感器的正常运行。电磁干扰可能导致飞行控制系统的误差或失败，影响飞行路径和稳定性。采用金属材料可以有效电磁屏蔽，但引入金属会改变系统的磁场特性，导致补偿网络失谐，使得供电系统输出功率偏差大、效率低。为研究铝-铁氧体电磁屏蔽效果和该屏蔽结构对磁耦合谐振式无线供电系统电气参数的影响，首先研究铝板对空间磁场的影响，分析对线圈自感、互感以及非工作区域内的磁感应强度的变化规律。再加入铁氧体改善电气参数，使得线圈自感互感接近初始数值。最后，仿真验证了非工作区域内的电磁辐射满足安全标准，再搭建实验平台，分析输出参数特性，验证了该屏蔽结构的有效性。
关键词：磁耦合谐振式无线电能传输; 无人机; 电磁屏蔽; 金属干扰
作者：常伟，胡志超，潘多昭，师继文
单位：南通乐创新能源有限公司
摘要：电池的健康状态（State Of Health，SOH）和剩余使用寿命（Remaining Useful Life，RUL）是衡量电池性能和状态的重要指标，对它们的准确预测具有很高的实用价值。电池的电化学阻抗谱（Electrochemical Impedance Spectroscopy，EIS）测试能够揭示电池内部的电化学反应和过程，为评估电池的健康状况提供了重要的信息。EIS可用于预测SOH和RUL，但测试成本高、数据量少。采用变分自编码器（Variational Autoencoder，VAE）进行数据增强，可以扩充EIS数据的数量，这有助于提升模型的泛化能力并减少过拟合的风险。由于EIS数据通常是高维的并且可能包含冗余信息，主成分分析（Principal Component Analysis，PCA）可以用来降低数据的维度，同时保留关键信息。卷积神经网络（Convolutional Neural Network，CNN）能够识别EIS数据中的空间特征，而双向长短期记忆网络（Bidirectional Long Short-Term Memory，BiLSTM）能够捕捉时间序列数据中的特征。注意力（Attention）机制则可以加强模型对数据上下文关系的理解。研究结果表明，结合PCA、CNN、BiLSTM和Attention的模型，在加入增强数据后，能够更有效地预测电池的SOH和RUL。这种EIS数据增强方法也可以被应用于其他模型中，以提高预测性能。
关键词：变分自编码;阻抗谱; EIS; SOH; RUL; PCA; CNN; BiLSTM; Attention
作者：杨湛晔1,2，韦延方3，赵靖雯4，王鹏5，曾志辉3
单位：1.海南绿色能源与环境工程技术研究院；2.海南海控能源股份有限公司；3.河南理工大学电气工程与自动化学院；4.国网河南省电力公司超高压公司；5.河南省电力公司科学研究院
摘要：柔性直流配电网具有故障电流上升速度快且幅值高等特点，因此，直流线路故障的快速可靠识别是直流配电网亟需突破的关键技术。针对现有柔性直流电网单端保护选择性差、多端保护速动性差的问题，提出一种基于Canberra距离的柔性直流电网故障保护方法。首先，根据柔性直流电网发生区内、外故障时双端电流微分正负极性的差异性，引入Canberra距离计算线路两端采样的故障电流微分的极性相似度，以此来进行故障区域的诊断；其次，根据故障发生时故障线与非故障线的故障特征，利用两极线路电流微分的数值差异性构造比值来进行故障选极；最后，设置不同的故障情况，验证该方法对于不同工况的适用性。仿真结果表明：该保护方案在不同故障位置，不同限流电抗以及不同过渡电阻下均能实现正确故障定位和选极。
作者：连振珠1，傅恺宁1,2，陈为3
摘要：共模电感是由绕组和磁芯组成。锰锌铁氧体可以作为共模电感的磁芯，其高频参数的频变特性使共模电感的阻抗特性在150kHz～30MHz内呈现非线性。传统共模电感集总电路模型与实测阻抗特性存在较大偏差，难以准确预测共模电感在高频段阻抗特性。该文分析磁芯材料参数与绕组绕制方式对共模电感高频阻抗特性的影响，从共模电感分布电容特性的角度阐述磁性材料参数与绕组结构对分布电容大小的作用机理，提出考虑磁芯相关频变参数的共模电感宽频段阻抗仿真建模方法，结合阻抗测试验证所提共模电感宽频段阻抗仿真建模方法的有效性。
关键词：共模电感; 分布电容; 阻抗特性; 仿真建模
作者：许明亮1，姚友素2，杨洋2，杭丽君1
摘要：模块化多电平矩阵变换器(modular multilevel matrix converter，M3C)具有级联型的模块化结构，适用于中高压、大功率，频率范围较宽的场合，如高压大功率电机的驱动和柔性低频输电系统，但由于系统器件众多，并且包含悬浮电容，于是M3C存在控制难度大的问题，特别表现在对系统内众多悬浮电容的均压和纹波抑制方面。提出一种基于桥臂能量控制的策略，具有直观性，简化了控制层数。主要通过设定桥臂能量参考值并以负反馈的形式实时控制当前桥臂能量，来实现直接控制变换器每条桥臂能量的目标。针对桥臂内级联子模块，对每个子模块设计均压控制器。最后，通过仿真验证了所述控制策略的可行性。
关键词：模块化多电平矩阵变换器; 桥臂能量控制; 子模块电压纹波抑制
作者：陈晓飞1，蒋淑霞1，崔祥波1，赵文卓2，王思思1
单位：1.中南林业科技大学机械与智能制造学院；2.电子科技大学机械与电气工程学院
摘要：针对单一算法在估计锂电池荷电状态（SOC）时的估计性能低的问题，本文提出一种结合天鹰算法改进的深度极限学习机(AO-DELM)与扩展卡尔曼滤波（EKF）算法优势的混合算法，用于锂电池SOC估计。首先，采用带遗忘因子的递推最小二乘法（FFRLS）辨识电池模型参数；然后，基于高加速循环（US06）工况数据，将电流、电压与EKF算法提取到的多种电池状态特征作为输入、实际SOC作为输出，训练AO-DELM；最后，将训练完成的AO-DELM模型与EKF算法组成闭环的SOC实时估计系统。结果表明，在四种动态工况下，本文所提的AO-DELM-EKF算法较EKF算法、DELM-EKF算法显著提升了SOC估计精度，均方根误差不超过0.49%。
关键词：锂电池; SOC估计; EKF算法; AO-DELM; 混合算法
作者：班明飞，周滔，李振杰，刘一琦
单位：东北林业大学计算机与控制工程学院
摘要：充电效率是衡量无线充电系统（Wireless Charging System，WCS）性能优劣的重要指标。为了提升双发射线圈层叠式磁耦合无线充电系统的充电效率，本文提出了一种基于电流比例的双环控制方法，在实现恒压、恒流输出的同时可提高约4%的系统效率。文章首先阐述了关于LCC-S补偿网络的双发射无线充电系统工作原理，建立了互感模型并推导了输出电压、电流关系；然后研究了互感变化和系统效率之间的耦合关系，提出基于最佳电流比的效率优化策略和外环控制实现恒流、恒压输出，内环控制电流分配实现效率优化的双闭环控制方法；最后，通过仿真和250 W实验平台验证了效率最优双闭环控制策略的可行性。
关键词：无线电能传输; 效率优化; 恒压、恒流充电; 电流控制
2024年第3期已出刊，可登录期刊网站：www.jops.cn 查看及浏览相关论文。
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