电工电能新技术

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基于DenseNet和ViT的三电平中点钳位型逆变器功率器件栅极驱动开路故障诊断方法

阎彦, 张思仪, 李晨, 吴家奇, 史婷娜

电工电能新技术. 2025, 44(6): 1-14. https://doi.org/10.12067/ATEEE2312063

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栅极驱动开路故障是功率器件的一种典型故障，准确诊断此类故障有助于提升电力电子变换器的运行可靠性。针对已有故障诊断方法的不足，本文提出基于DenseNet-ViT网络的逆变器功率器件栅极驱动开路故障诊断新方法。首先，对采样数据做归一化和增强处理，形成训练集、验证集和测试集等三类数据集；其次，构建DenseNet-ViT模型以实现故障特征的增强和提取，并采用故障数据训练该模型；最后，用验证集实施模型测试，遴选最佳模型。所述方法被应用于一台三电平中点钳位型（NPC）逆变器，基于这一特定功率变换器拓扑，介绍了其调制原理和故障诊断模型建模过程，说明了模型训练过程中采用的随机梯度下降函数，并搭建了实验平台进行实验验证。实验结果表明，与其他主流诊断方法相比，本文所提方法在浮点计算量、模型参数量和算法运行时间等方面具有一定优势。

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基于改进型VSVPWM逆变器的无差拍鲁棒预测控制

孙华泽, 刘春喜, 洪方瑞, 徐金荣

电工电能新技术. 2025, 44(6): 15-23. https://doi.org/10.12067/ATEEE2405015

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针对中点钳位型逆变器采用无差拍预测电流控制时电感参数失配和使用虚拟空间矢量脉宽调制分别导致控制精度低和共模电压大的问题，提出一种基于新型虚拟空间矢量脉宽调制的无差拍鲁棒预测控制方法。首先，通过有源阻尼方法消除LCL型滤波器所带来的谐振问题。其次，设计降阶型扩张状态观测器，可在系统出现扰动时进行补偿。最后，重新定义虚拟电压空间矢量脉宽调制，即忽略正小矢量，采用负小矢量和中矢量进行合成。实验结果表明，该方法可提高系统的鲁棒性和抑制共模电压。

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Boost推挽式双向DC/DC变换器的效率最优运行区间分析

孟宪慧, 张纯江, 赵策, 郭忠南, 阚志忠

电工电能新技术. 2025, 44(6): 24-34. https://doi.org/10.12067/ATEEE2405003

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为了提高Boost推挽式双向DC/DC变换器的传输效率，本文通过对变换器工作特性的分析，推导出了其效率最高的运行区间。首先根据系统工作过程中驱动信号占空比和移相比的关系，提出变换器的12种工作模式，详细分析了每种模式的传输电感电流有效值、功率传输特性、回流功率、软开关特性。其次，根据驱动信号占空比D和初、次级移相角φ的关系推导出能够使变换器实现全负载范围内软开关、无回流功率运行的工作区间，从而使系统传输效率达到最优。最后，搭建实验平台，验证了所推导结论的正确性，为Boost推挽式双向DC/DC变换器的电路参数和控制参数的设计提供了一定的理论依据。

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基于功率开关对称移相调制的直流配电系统DAB变换器能/信同传方法

徐阳, 李明雪, 于东升

电工电能新技术. 2025, 44(6): 35-44. https://doi.org/10.12067/ATEEE2404032

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模块化双有源全桥(DAB)DC/DC变换器具有快速响应、电气隔离和高功率密度的优势，是直流配网系统中实现电压调节的核心装置。不同节点之间的通信是保障直流配网系统可靠运行的关键。本文提出一种基于功率开关对称移相调制的电能与信号同步传输通信方法，通过切换相同传输功率下的功率开关一组对称移相比，使得输出电压谐波相位按照一定规律变化，从而将特定相位的纹波信号嵌入到输出侧母线电压，并以该纹波信号作为数据载波实现了电能与信号的同步传输。同时，分析了对称移相调制纹波的等效信号表达式，推导了相应的数据解调判据。实验验证了本文提出基于功率开关对称移相调制的电能与信号同步传输通信策略的有效性。

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永磁同步电机风冷结构设计与分析

尚亚涛, 刘世界, 薛明, 李龙女, 朱高嘉

电工电能新技术. 2025, 44(6): 45-54. https://doi.org/10.12067/ATEEE2403008

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随着永磁同步电机功率密度的提高，合理设计其冷却结构来抑制温升，已成为电机设计中的要点。本文以一台2.1 kW、3 600 r/min的永磁同步电机为对象，基于流体力学和传热理论，建立三维流固耦合共轭传热模型，采用有限体积法研究电机内部流体流动和温升分布情况。针对电机永磁体的散热难题，提出一种在转子轴向设置多个螺旋形通风孔的全封闭自循环冷却系统；螺旋通风口随转子同步旋转，其管壁可视为轴流式风扇驱动冷却风形成循环。针对该自循环风冷结构，分析不同螺旋孔周向跨角对散热性能的影响，完成全封闭自循环冷却方案设计。本文的研究工作对改善永磁同步电机的散热性能可提供一定参考价值。

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永磁直驱式风力发电系统轴系振荡机理分析

伍双喜, 张阳, 刘洋, 桂睿, 李佳朋, 李宇骏

电工电能新技术. 2025, 44(6): 55-63. https://doi.org/10.12067/ATEEE2309024

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大规模风电并网使得永磁同步风力发电机（PMSG）得到了广泛的应用，但PMSG风电并网存在轴系振荡问题，长时间的轴系振荡不仅会缩短轴系的寿命而且会对电网稳定性造成危害。因此，建立了PMSG风电并网系统的数学模型，通过阻尼转矩分析法（DTA）推导出了系统阻尼转矩的解析表达式，分析了不同参数对轴系振荡阻尼的影响规律，基于并网换流器设计了有功功率附加阻尼控制策略，并通过Matlab/Simulink仿真验证了所提方法的正确性。

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基于Buck-Boost变换器和高频信号耦合注入的无刷直流电机低速无位置传感器控制

孙兴龙, 金雪峰, 李晨

电工电能新技术. 2025, 44(6): 64-73. https://doi.org/10.12067/ATEEE2410027

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针对现有无位置传感器控制方法在无刷直流电机低速运行时，存在检测精度低、噪声大等问题，本文提出了一种基于Buck-Boost变换器和高频信号耦合注入的无刷直流电机低速无位置传感器控制方法。本方法利用外部的高频信号源发出低压高频检测信号，将其通过耦合电路与逆变器输出的驱动电压同时注入到电机绕组，通过采集电机绕组反馈的高频电压信息确定转子位置。本文提出的方法算法简单，可以提高电机在低速运行时的位置检测精度，减小检测脉冲带来的电机噪声。实验结果验证了方法的可行性。

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电机槽内绕组温度特性与瞬态测温滞后性研究

陈雅婷, 熊斌

电工电能新技术. 2025, 44(6): 74-82. https://doi.org/10.12067/ATEEE2407063

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面对电机短时过载时定子绕组内部瞬态温度难以实时监测的挑战，明晰电机槽内绕组温度特性和绕组绝缘对瞬态温度测量的影响是亟待解决的关键性问题。本文针对电机定子绕组绝缘层导热性较差导致瞬态温度测量具有滞后性的问题，设计了槽内绕组传热模型模拟电机定子绕组内部温升的方案，计算了绕组漆膜和浸渍漆的等效材料参数并进行仿真分析，探究了加载不同电流持续不同时长槽内绕组绝缘内温度分布特性和绝缘外测温滞后性的规律，并通过实验验证了温度特性及变化规律。仿真与实验结果均表明：在电机运行时，槽内绕组绝缘内部温度分布均匀，各测点温度相近；在加载不同电流、持续相同时长，绕组绝缘外侧的测温滞后时间相同；研究表明可以通过选择高导热系数、低密度和低比热容的绝缘材料来增加热传导速率，减少测温的滞后时间。本研究为电机定子槽内绕组瞬态温度测量数据的评估提供了依据，同时也为电机过载时的瞬态温度预测提供了参考。

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一种可控磁饱和式磁控变压器结构与调压机理分析

项恩新, 郑嘉扬, 聂永杰, 王科, 邱杨鑫, 史训涛, 柯清派, 姬世奇

电工电能新技术. 2025, 44(6): 83-91. https://doi.org/10.12067/ATEEE2407032

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有载调压变压器在传统配电网中应用广泛，然而其调压次数有限、调压过程不连续、机械分接头产生电弧等问题对电力系统的稳定运行造成了影响。本文基于直流磁通控制磁饱和的原理，提出了一种新型可控磁饱和式磁控变压器结构，通过调节一次侧等效漏感和励磁电感来实现无级调压。建立了可控磁饱和式磁控变压器的线性磁路、电路模型，推导了磁控变压器等效调压电路，分析了其调压机理，建立了调压范围的定量描述。利用Simulink软件搭建磁控变压器仿真模型，验证了不同工况下磁通、电压波形以及整体调压范围的变化，搭建10 kV·A磁控变压器样机，实验验证了直流磁通控制调压的可行性。

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基于Cauer网络的涡流场改进有限元降阶算法

李英琦, 李琳

电工电能新技术. 2025, 44(6): 92-100. https://doi.org/10.12067/ATEEE2406002

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高频电机和电磁器件中瞬态涡流问题的有限元仿真计算成本极高，采用有限元模型降阶方法是一种能够提高计算效率的简化计算方法。Cauer梯形网络法作为最近发展出的模型降阶方法，能够在宽频率范围内生成涡流问题的等效电路，可以作为模拟计算涡流场的一种有力工具。相比于传统Cauer梯形网络方法借助有限元软件计算磁矢量势，本文利用有限差分法与Cauer梯形网络理论结合来直接求解，能够达到进一步降低计算成本的目的。通过求解平行双导线二维涡流问题模型，将准静态电磁场表示为一系列静态电场和磁场的加权和，实现模型降阶简化计算，结果显示本文所提方法的仿真结果与有限元计算结果的电阻参数最大误差不超过2.39%，电感参数最大误差不超过4.24%，计算效率较传统有限元法有部分提升，表明了该方法的有效性。

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基于GO改进的微电网优化调度算法

滕俊生, 梁泉, 李炜鑫, 黄新宇

电工电能新技术. 2025, 44(6): 101-111. https://doi.org/10.12067/ATEEE2312057

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微电网具有减小化石能源利用、改善环境污染的潜力，然而，由于微电网具有随机性、波动性以及分布式电源出力管理困难等问题，可能导致能源浪费。针对这一问题，本文建立了并网模式下的微电网模型，综合考虑系统各分布式电源的约束，并引入分布式电源和失负荷的惩罚成本，以微电网运行成本、污染物处理成本以及失负荷惩罚成本为目标函数，提出了一种成长优化算法(GO)的改进方案。仿真结果表明，改进后的成长优化算法可以有效地减少微电网的综合运行成本。

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计及多端口储能智能软开关的弹性配电网故障恢复策略

黄缙华, 李志勇, 郑晓光, 赵伟, 周芷怡, 李更丰

电工电能新技术. 2025, 44(6): 112-119. https://doi.org/10.12067/ATEEE2311004

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频发的极端事件对配电网造成了严重的影响，提升配电网在极端事件下的快速恢复能力至关重要。而多端口智能储能软开关(E-MSOP)是一种由传统柔性智能软开关与储能系统深度耦合的多端口互联功率变换存储装置，可以实现配网故障恢复过程中馈线间能量互济与功率支撑，从而有效提升配网快速恢复能力。因此，本文针对极端事件对配电网造成的严重影响，提出一种极端事件下计及E-MSOP的弹性配电网故障恢复策略。首先，构建了四端口E-MSOP的数学模型；在此基础上，建立一种基于E-MSOP的弹性配电网灾后重构恢复模型，并将其转化为混合整数二阶锥模型(MISOCP)求解；最后，通过扩展的IEEE-33节点系统对所提的重构模型和求解方法进行了分析与验证，结果表明E-MSOP的接入能够有效改善极端事件后的负荷恢复率。

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基于局部放电日盲紫外信号相位特征的跟踪监测方法

杨燚虎, 刘胤康, 项恩新, 段生江, 王科, 陈文良, 杨金培, 任明

电工电能新技术. 2025, 44(6): 120-128. https://doi.org/10.12067/ATEEE2402021

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局部放电是导致电力设备绝缘劣化的主要成因，放电阶段的准确研判对于故障诊断和运维检修具有重要意义。本文提出一种基于局部放电日盲紫外信号相位特征的跟踪监测方法。首先，搭建典型绝缘缺陷的局部放电实验平台，使用光谱响应位于日盲紫外波段的光学传感器采集局部放电光信号；然后，通过分析正负极性脉冲次数随电压等级的增长趋势，将击穿前的局部放电过程划分为不同阶段，并对每个阶段的局部放电相位分布特征进行分析；最后，根据相基统计图谱构建数据集，采用反向传播神经网络和支持向量机对不同类型放电下的发展阶段进行跟踪。结果表明，不同放电阶段的光脉冲相位分布差异明显，反向传播神经网络模型的阶段跟踪效果较好，对悬浮放电的跟踪准确率可达98.8%。

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中英文目录（2025年第6期）

电工电能新技术. 2025, 44(6): 129-130.

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2025年, 第44卷, 第6期　刊出日期：2025-06-23

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