《电工技术学报》是中国电工技术学会主办的电气工程领域综合性学术期刊，报道基础理论研究、工程应用等方面具有国际和国内领先水平的学术及科研成果。中国工程院院士马伟明任《学报》编委会主任，兼《学报》主编。
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抢鲜看｜《电工技术学报》2022年第22期目次及摘要
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“特种电机系统及其智能计算”专题
“特种电机系统及其智能计算”专题特约主编寄语
特约主编：郑萍 教授
特种电机系统作为关键基础部件，广泛应用于工业、国防、航空航天等领域，其基础理论和应用技术创新可带动相关学科和领域的发展与进步。同时，以人工智能、大数据、云计算等为代表的智能计算相关理论和技术的不断发展也为特种电机系统的理论与技术创新带来了巨大的生机和助力。
为了反映国内外学者在“特种电机系统及其智能计算”方面的最新研究成果，在《电工技术学报》编辑部和特约编委的共同努力与大力支持下，本次专题应运而生。自征稿通知发布以来，本次专题工作得到国内学者的积极响应，经过专家的认真评审和严格把关，本次共收录了11篇精选论文。
这些论文涉及新型电机拓扑结构、精细建模方法、关键参数及特性分析计算、多目标优化设计、先进控制策略等方面内容，体现了近年来特种电机系统及其智能计算领域的最新研究进展。此外，还有部分投稿论文仍在评审过程中，由于刊出时间限制，无法收录到本专题中。
希望本次专题的刊出能够为相关领域的专家学者提供交流平台，进一步推动我国特种电机系统及其智能计算领域的进步与发展。
衷心感谢众多专家学者对本次专题的大力支持，衷心感谢各位审稿专家及编委团队的默默付出，特别感谢《电工技术学报》编辑部为本专题顺利出版所付出的辛勤劳动。
高磁路饱和永磁同步电机永磁体负载磁链动态估算
作者：高剑；李承栩；黄守道；汪逸哲；陈志博
摘要：永磁同步电机通常由于安装空间和自重的限制,要求其具有较高的电、磁负荷,导致电机内部出现严重的磁路饱和,而在高磁路饱和的情况下,永磁体磁链会随电流的改变而发生非线性变化。为了准确估算电机负载状态下的永磁体磁链,该文首先描述了dq轴电流对永磁体磁链的影响,并结合定子铁心局部磁饱和特性,分析了气隙磁动势和铁心磁动势之间的比例关系,提出了基于磁链系数的永磁体磁链模型。接着根据测量的相电压以及定子铁心材料的磁导率曲线,提出了一种考虑磁路饱和的永磁体负载磁链动态估算方法。最后搭建了300kW内置式永磁同步电机实验平台,通过有限元仿真和实验验证了该文所提出的估算方法的有效性和准确性。
考虑运行工况的模块化双永磁游标电机多工作点优化设计
作者：吉敬华；沈人洁；徐亮；赵文祥
摘要：双永磁游标电机基于双向磁场调制效应原理运行,在转矩密度提高的同时,存在电机损耗较大的问题。采用传统以电机额定点为优化对象的优化方法,仅能提升额定工作点的性能,难以保证电机实际运行工况下多个工作点高效运行的需求。为此,该文提出考虑运行工况的电机多工作点优化方法,设计了低损耗模块化双永磁游标电机。采用K聚类法精确提炼代表工作点及其权重,为了使优化过程更加高效化,采用灵敏度分析法将变量分区定性优化减少设计空间,结合响应面法与具有高收敛性的基于变异算子的多目标差分进化算法确定高敏参数的全局最优解,从而实现运行工况下高效准确的电机参数优化。仿真与实验结果验证了设计方法的有效性。
基于相位分析的双定子低速大转矩永磁同步电动机转矩脉动研究
作者：鲍晓华；朱然；刘佶炜；李仕豪
摘要：针对双定子低速大转矩永磁同步电动机的转矩脉动问题,该文基于相位分析研究了内外定子槽数配合以及内外定子相对位置对双定子永磁同步电动机转矩脉动的影响。利用叠加原理,将整个电机分为两个部分,即内、外两个电机分开研究转矩脉动。在内外定子槽数不同的情况下,通过分析反电动势,发现谐波的绕组系数正负性会对内外电机反电动势的相位产生影响,基于此,对内外电机反电动势相位进行了预测,并进一步预测内外电机各自的纹波转矩相位,分析了内外电机纹波转矩相位对整个电机纹波转矩的影响。在内外定子槽数相同时,基于电动势和电流的转矩模型,论证了内外定子A相轴线的相对位置会影响整个电机的转矩脉动大小。通过有限元仿真,验证了以上的理论预测。
多工况下电动悬浮系统直线发电机电磁特性研究
作者：吕刚；郭曦临；楚志恒；周桐；于旺
摘要：直线发电机是高速磁悬浮系统中无接触车载供电的关键设备,该设备在多工况下的输出特性是发电能力的主要衡量指标。利用空间谐波法对超导磁体三维磁通进行表征,建立直线发电机磁动势分布模型。通过分析超导磁体与轨道侧壁悬浮线圈间的电磁耦合关系,得出悬浮线圈电流和悬浮线圈谐波磁场磁通密度的表达式。进一步地,将悬浮线圈谐波磁场作为集电线圈激励,推导出适用于多工况下直线发电机感应电动势的数值解析表达式。最后,通过将数值解析结果与日本山梨线试验数据的对比,验证了磁动势分布模型和电磁解析模型的准确性。该工作为高速磁悬浮系统直线发电机的设计和控制提供了相关理论基础。
横向错位磁场调制型无刷双转子电机的工作机理与性能分析
作者：王于涛；隋义；刘国鹏；梁晓宇；郑萍
摘要：针对传统对转推进电机旋转绕组带来的散热困难、可靠性差、动平衡难以保证等瓶颈问题,提出一种横向错位磁场调制型无刷双转子电机（TDMFM-BDRM）。该电机基于三维磁场调制原理进行工作,定子绕组因沿轴向均布而使定子侧不受周向力作用,使得电机两个转子受到实时等大反向电磁转矩作用,非常适用于对转推进领域。此外,TDMFM-BDRM采用无端部的环形绕组结构,节省了大量空间。该文首先介绍TDMFM-BDRM的拓扑结构并分析其工作机理和运行特性;然后通过有限元仿真分析其三维气隙磁场调制行为和电磁特性;最后对比传统对转推进电机与TDMFM-BDRM的结构特点和电磁性能,结果表明,TDMFM-BDRM具有更强的转矩输出能力和更高的可靠性。
考虑PWM谐波损耗的车用扁线内嵌式永磁同步电机效率图简化工程计算
作者：朱洒；曾峰；陆剑波；于吉坤；梁欣
摘要：该文提出一种快速计算脉冲宽度调制（PWM）电压源型逆变器供电下扁线内嵌式永磁同步电机中PWM谐波损耗的简化工程算法。该算法是作者前期提出的硅钢片与永磁体中PWM谐波损耗快速算法的简化,它基于谐波损耗正比于电压二次方的基本规律,无需采用复杂的解析模型,直接使用频域小信号时谐场分析法提取各部分谐波损耗与谐波电压二次方之间的函数关系,最终实现以定、转子坐标系下的PWM电压频谱为输入快速计算定、转子上各部分的PWM谐波损耗。除了硅钢片与永磁体中的PWM谐波损耗之外,针对扁线电机,该文还将基于频域小信号分析的PWM谐波损耗快速算法首次推广用于实现PWM谐波交流铜耗的快速计算。应用该快速算法,仅需几分钟的计算时间即可实现全工况PWM谐波损耗的快速计算。通过对比正弦电流供电下计算的效率图、考虑PWM谐波损耗计算的效率图和实测效率图,发现将所提方法计算的PWM谐波损耗考虑在内,不仅在低速轻载时可将正弦电流供电下最大4个百分点的计算效率偏差降至1个百分点左右,而且有效提升了整个工作区内效率的计算精度。
改进型IF控制结合有效磁链法的永磁同步电机全速域无位置传感器控制策略
作者：付康壮；刘计龙；麦志勤；牧雅璐；李科峰
摘要：该文所提的改进型IF控制与永磁同步电机高频注入无位置传感器控制相比,具有实现简单、适配电机广泛、不产生附加振动噪声的优势。然而传统IF控制只作为永磁同步电机的低速区起动策略使用,起动完成后不再参与电机调速过程,导致采用传统IF控制起动的永磁电机不能实现全范围调速,限制了其推广应用。针对这一问题,该文提出一种基于改进型IF控制结合有效磁链法的全速域无位置传感器控制策略,实现了IF控制与有效磁链法在正转与反转、进入与退出工况下的平滑切换。通过在虚拟d轴设置电流给定作为转矩储备,解决了永磁电机零速穿越问题。在电机加减速过程中,设置了基于滞环切换的转速过渡区。电机运行在过渡区时,一边应用有效磁链法实现闭环控制,一边在虚拟d轴上做好电流储备,为随时进入IF控制区域做好准备。通过该文所提控制策略,实现了永磁同步电机全速域稳定平滑运行,且具有近似于高频注入法的全速域调速效果。最后在一台三相永磁同步电机驱动平台上对所提控制方法的有效性进行实验验证。
磁路互补型横向磁通切换直线电机电磁推力计算与特性分析
作者：付东山；吴康伊；郑萍；王祥瑞；伍小杰
摘要：有铁心永磁直线电机由于齿槽、边端效应及电枢电流谐波等,不可避免地会产生较高的电磁推力波动,电磁推力波动直接影响直线电机运行精度和平稳性。该文对具有磁路互补特征的横向磁通切换直线电机展开电磁推力特性研究,通过等效磁路法分析其磁场分布规律,得出该电机次级具有等磁位的电磁特性;基于气隙磁动势-磁导分析方法,揭示互补磁路条件下,该有铁心电机消除齿槽推力波动,实现有铁心电机无齿槽效果的机理;基于该电机磁场分布特征,建立其许-克变换气隙磁场计算模型,提出定位力、电枢绕组磁阻力及永磁推力等电磁推力快速准确的计算方法,获得该电机各电磁推力特性;对样机进行了空载感应电动势和电磁推力的测试实验,对比实验和仿真结果,验证了理论分析模型及计算方法的有效性和准确性。
永磁同步电机转矩与定子磁链模型预测控制预测误差补偿方法
作者：周奇勋；刘帆；吴紫辉；龚豪；杜光辉
摘要：针对永磁同步电机有限集模型预测控制过程中对电机参数鲁棒性较差的问题,提出了一种具有预测误差补偿的鲁棒型模型预测控制方法。分别考虑了转矩与定子磁链两个回路,采用延迟补偿的方式,将k时刻的预测值与实际值之间的误差值作为补偿因素反馈到k+1时刻的预测模型中。为了保证预测误差补偿的准确性,重点研究了在一个控制周期内得到所有电压矢量对应的转矩与定子磁链误差的计算方法。仿真和实验结果表明,在电机参数失配情况下,通过该补偿方法能够获得可靠的转矩与定子磁链预测值,提升了电机参数在模型预测控制中的鲁棒性。
基于改进滑模控制策略的开关磁阻电机直接瞬时转矩控制方法
作者：韩国强；陆哲；吴孟霖；于东升
摘要：基于传统滑模控制策略的开关磁阻电机直接瞬时转矩控制方法存在抖振大、动态时间长等问题,且利用机械方程获取参考转矩时需要实时观测系统负载。为解决以上问题,提出了一种基于改进滑模控制策略的直接瞬时转矩控制方法。在传统滑模面和滑模趋近律的基础上引入状态变量,降低了不同工况下电机的转矩波动和电机动态过程调整时间。为有效避免实时计算电机负载转矩,将负载转矩引起的系统变化映射到滑模面的变化,并在滑模控制器中引入负载转矩观测值自适应律,有效抑制了负载变化时的系统抖振并加快了系统动态响应。通过李雅普诺夫函数证明了改进滑模控制器的稳定性。为了验证所提方法的有效性,进行了仿真和实验,结果表明,该方法在稳态和变速变载工况下具有良好的性能。
超声波电机夹心式定子结构含损耗机电等效电路建模与分析
作者：董晓霄；黄肖肖；夏博；袁越
摘要：Langevin夹心式结构被广泛应用于超声波电机定子结构设计中,其压电振子工作于厚度方向振动模态,现有等效电路模型由于没有充分考虑压电振子固有损耗特性,因此无法实现对机械品质因数的准确评估。为此,该文首先建立压电振子含三类损耗的解耦机电等效电路模型,研究压电振子三类固有损耗对机械品质因数的影响规律;再进一步建立Langevin夹心式结构的机电等效电路模型,分析材料特性参数和结构参数对于共振频率、反共振频率和有效机电耦合系数等关键性能指标的影响。最后制作Langevin夹心式结构性样机,并分别对其阻抗-频率特性和振动特性进行测试,通过实验结论证实理论模型的准确性。该研究通过揭示压电振子固有损耗对其输出特性的差异性影响规律,为设计具有高机械品质因数的振子结构,并进一步开发高性能超声波电机提供理论支撑。
电工理论
直流偏置对磁致伸缩材料高频动态损耗及磁特性的影响分析
作者：黄文美；郭萍萍；郭万里；翁玲；周严
摘要：直流偏置磁场会造成磁致伸缩材料磁滞回环的畸变与不对称,影响材料的损耗数值与磁滞特性,且现有的磁能损耗模型无法对变直流偏置磁场下的损耗进行准确的表征和计算,因此有必要研究直流偏置对磁致伸缩材料磁特性的影响规律及数学表述,这对提高大功率磁致伸缩器件的输出性能具有重要意义。该文在变直流偏置激励条件下,测试了Terfenol-D样品在不同交流激励频率和磁通密度幅值下的动态磁滞回线,发现了其变化规律并提取了损耗特性和磁滞特性参数;基于Bertotti损耗分离理论和实测数据,采用Levebverg-Marquard算法,建立计及直流偏置影响的磁致伸缩材料高频损耗计算模型,该模型采用多元参数回归方法,通过引入直流偏置相关项对损耗系数进行修正;多种工况下的损耗计算值与实验值对比分析表明了计及直流偏置影响的磁致伸缩材料高频动态损耗特性模型的准确性。
机械应力对取向硅钢片综合磁性能影响的实验研究
作者：赵小军；张凌云；刘洋；董立春；仪卓
摘要：变压器铁心在运行时长期承受外施应力和高频激励的影响,由此导致的振动噪声和铁损问题日益严峻。为深入研究取向硅钢片在不同频率和应力下的综合磁性能,该文搭建了软磁材料综合磁性能测量平台,首先利用单片磁特性测量装置和应力施加装置,得到了工频下拉应力和压应力对取向硅钢片磁致伸缩、磁滞回线及铁损特性的影响。进一步研究了应力和不同激励共同影响下硅钢片综合磁性能的变化趋势,得到了不同激励、应力对取向硅钢片磁特性、磁致伸缩特性及噪声特性的影响规律。测量结果及其分析表明,拉应力对硅钢片的磁性能影响相对较小,而压应力对其影响较大;在压应力作用下,随着频率的升高取向硅钢片的磁致伸缩量有所减小,但频率、谐波含量、谐波次数和压应力的增大均导致取向硅钢片噪声增大。
电机及其系统
基于逐相旋转坐标变换的无刷直流电机转子磁场定向瞬时转矩控制技术
作者：李珍国；王鹏磊；孙启航；贾益丞
摘要：转子磁场定向无刷直流电机等效模型所具有的d轴转子磁链为恒值、q轴转子磁链始终为零的特征,是构建高性能无刷直流电机瞬时转矩控制系统的有利条件。但是传统的等功率3s/2r坐标变换无法使无刷直流电机得到转子磁场定向等效模型。为此,提出一种基于逐相旋转坐标变换的转子磁场定向方法,即对每相转子磁链逐一进行旋转坐标变换得到各相绕组的转子磁场定向等效模型,再以功率守恒为原则进行三相合成,得到无刷直流电机转子磁场定向等效模型。鉴于该转子磁场定向等效模型中电磁转矩仅与q轴电流成正比而与d轴电流无关,理论推导出直轴电枢反应磁动势、瞬时电磁转矩各自与d、q轴电流之间的关系式,构建了具有无增磁/去磁电枢反应的瞬时转矩控制系统。最后,通过Matlab仿真和DSP驱动实验,验证了所提控制技术的可行性和有效性。
双绕组永磁同步电机滑模变结构控制
作者：于艳君；崔明恺；柴凤
摘要：双绕组永磁同步电机通过绕组串、并联重构能有效提升系统的运行范围。然而绕组不同模式下的参数变化造成传统PI控制器无法满足系统高品质运行要求。该文针对此类电机的运行特点,研究了一种集转速环控制和抗扰观测的复合滑模变结构控制器,有效抑制了电机参数变化及绕组重构引起的转速动态波动问题。首先,分析了双绕组永磁同步电机不同模式下的工作机理、绕组重构时转速波动产生的原因。其次,设计了滑模变结构控制器以实现控制参数的自适应,快速满足重构瞬间电流关系以抑制动态波动。最后,利用小型原理样机,对采用PI控制器和滑模变结构控制器方案进行了典型工况下的对比实验,验证了所提控制策略的有效性和可行性。
高速磁悬浮永磁电机三电平无速度传感器控制
作者：张丹；姜建国
摘要：针对中点钳位（NPC）三电平变换器在高频状态下的中点电压不平衡问题,采用基于GH坐标系的三电平调制方式和基于比例调节因子的中点电压平衡控制方法。针对高速磁悬浮永磁电机高频状态下的转速辨识与高速稳定运行问题,采用适用于高速旋转磁场的磁悬浮永磁电机无速度控制方法。对所提控制方法进行仿真验证,并进行现场应用。实测结果表明,所提控制策略能够实现无位置传感器情况下高速磁悬浮永磁电机的转子位置定位和低速起动控制,并实现高速稳定运行。所提高速磁悬浮永磁电机控制方法具有很好的实际应用价值。
基于积分滑模的高速磁悬浮列车谐波电流抑制策略
作者：曹学谦；葛琼璇；朱进权；赵牧天；王晓新
摘要：高速磁悬浮列车采用长定子直线同步电机驱动,列车运行时电机定子相电流存在大量的谐波,这将影响列车的牵引控制性能并造成牵引力波动。该文针对谐波含量较高的5次和7次谐波电流推导双端供电模式下长定子直线同步电机的谐波电压数学模型,通过坐标变换与低通滤波的方式提取出谐波电流,设计基于积分滑模的谐波控制器,并在控制系统中增添谐波电流环,从而抑制电机定子电流中的5次和7次谐波分量。最后,对所提出的控制策略与传统谐波抑制策略分别进行硬件在环实验,通过对实验结果进行对比,证明所提出的策略具有更强的谐波抑制能力。
电力电子
一种结构对称型电磁集成电磁干扰滤波器分析与设计
作者：江师齐；王卫；王盼宝；徐殿国
摘要：针对电力电子变换器高频化发展趋势下电磁干扰（EMI）问题及其给高功率密度化设计带来的挑战,该文利用柔性多层带材（FMLF）技术,提出一种结构对称型EMI滤波器电磁集成设计方案。此方案通过共模（CM）电容-线电感和差模（DM）电容-CM电感基本集成单元推演出基于UU型磁心的L/N对称型EMI滤波器全集成结构,并采用合理的端口配置方式实现CM和DM滤波元件功能解耦,从而简化CM和DM集总等效电路,进而简化其参数分析、整定和设计。以一台输出功率为500W的SiC-MOSFET高频电压源逆变器为实验平台,在利用Maxwell软件进行合理性验证的前提下,分别设计分立型、磁集成型和电磁集成型EMI滤波器样机并进行对比实验,验证了所提方案的可行性和有效性。实验结果表明,在CM和DM插入损耗设计目标相同的情况下,所提电磁集成方案可有效减小体积和质量,有助于提升系统功率密度。
基于响应面的车用功率模块Pin-Fin优化设计
作者：张嘉伟；曾正；孙鹏；王亮
摘要：集成Pin-Fin散热器可以降低功率模块的结-流热阻,提升车用电机控制器的功率密度和可靠性,是车用功率模块先进热管理技术的发展趋势。然而,Pin-Fin散热器的设计面临电-热-流多物理场耦合的挑战,难于解析表征与定量优化,设计的周期长、成本高。基于响应面优化方法,该文提出一种集成Pin-Fin散热器的模型化设计方法,建立集成Pin-Fin形貌结构与阵列排布的数学描述,给出Pin-Fin散热器热-流性能的理论模型,建立Pin-Fin的多目标优化模型,获得Pin-Fin散热器结构的最优设计。为了验证理论模型和优化设计的可行性和有效性,搭建面对面变流器对拖实验平台,对标商业化车用功率模块的Pin-Fin设计,采用大量固定工况,以及实际车用工况实验结果,对比验证优化后的Pin-Fin能降低车用功率模块7.62%的结-流热阻,减小65%的功率模块损伤,提升车用电机控制器寿命1.8倍,为车用功率模块低热阻集成Pin-Fin散热器提供新的研究思路。
高电压与放电
电压稳定剂及其含量对高压直流用500kV XLPE电缆材料绝缘性能的影响
作者：石逸雯；陈向荣；孟繁博；洪泽林；朱汉山
摘要：该文研究了4-正丙基苯甲酸电压稳定剂及其含量对高压直流用500kV交联聚乙烯（XLPE）电缆材料绝缘性能的影响。采用500kV XLPE直流电缆料,通过溶液共混法和热压法制备电压稳定剂含量分别为0%、1%、3%和5%的XLPE试样,对试样进行了空间电荷、直流电导率、直流击穿、介电性能、机械性能和差示扫描量热实验。结果表明：添加4-正丙基苯甲酸电压稳定剂可以有效抑制XLPE试样中空间电荷的积累,减小材料的直流电导率并提高其绝缘寿命指数,且电压稳定剂含量为1%时XLPE试样的直流击穿场强和寿命指数最大;随着电压稳定剂含量的增加,试样的直流击穿场强先增大后减小,相对介电常数和介质损耗逐渐增加,且频率对材料相对介电常数作用更加明显;试样的机械性能和结晶度呈现出相反的变化趋势。量子化学计算表明,电压稳定剂具有正电子亲和能和较窄的分子带隙,电压稳定剂分子极性较大,添加后有利于在试样内部引入陷阱,从而有效提升了电缆绝缘材料的电气性能。
含二氧化钛的脉冲气液放电特性及降解四环素研究
作者：周子凯；卢旭；王森；方志
摘要：利用光催化剂耦合气液放电等离子体可以有效提高水中有机污染物的降解效率,而催化剂添加会影响放电特性进而影响等离子体的应用效果。为了探究TiO2添加对气液放电特性的影响,该文采用脉冲电源激励大气压空气中的气液放电,通过电学和光学诊断研究含TiO2和未添加TiO2的放电特性及等离子体特性,并利用紫外可见分光光度计检测溶液中活性粒子浓度及四环素去除率,讨论TiO2光催化对放电特性及其降解四环素的影响机制。结果表明,含TiO2条件下,脉冲持续时间内的峰值电流较未添加TiO2时有所增大,且电流增大幅度随着电压的增大而增大,当电压为10kV时,TiO2的添加使峰值电流增强了2.8倍。含TiO2条件下的发光强度、N2(C-B)、Hα和O(3p-3s)的光谱强度与溶液中活性粒子浓度相比于未添加TiO2时也明显增强,在电压10kV和频率1kHz时,添加TiO2后H2O2浓度增大了7倍。此外,TiO2的添加可以显著提高降解四环素的能力和能量效率,在电压7kV时,处理10min后四环素的降解率为85.9%,相比未添加TiO2时增长了33.48%。
电能存储与应用
基于超声时域特征及随机森林的磷酸铁锂电池荷电状态估计
作者：刘素贞；袁路航；张闯；金亮；杨庆新
摘要：荷电状态（SOC）是电池管理系统中的重要监测指标。磷酸铁锂电池因开路电压与SOC曲线过于平坦而导致电信号对SOC变化不敏感,从而难以实现精确估计。超声信号可以检测电极材料物理性质变化,继而建立构效关系来表征电池状态。该文融合高相关性超声特征和低复杂性回归模型提出了一种磷酸铁锂电池平台期SOC估计方法。首先,分析超声波发射频率、电流倍率和温度等不同条件下常规超声特征与SOC的一致性和相关性变化;然后,基于超声结构特征进一步扩展多维高相关性超声时域特征;最后,对比多种数据驱动和模型驱动方法后提出一种基于随机森林的SOC精确估计方法。实验结果显示,不同动态工况下SOC估计的方均根误差和平均绝对误差分别低于1.9%和1.6%,验证了此方法进行SOC估计的可靠性与准确性。
基于状态与模型参数联合估计的老化电池可充入电量估计方法
作者：孙金磊；唐传雨；李磊；朱金大；朱春波
摘要：在电力系统中,电池储能得到了广泛的应用,为了保证电池储能系统的运行效果,有必要对电池状态进行准确估计,电池实际可以充入的电量在一定程度上决定了电池的能量存储能力,然而仅通过电池电压、电流和温度等外部特性参数难以准确体现电池实际可充入电量状态,尤其在电池健康状态衰退的不同阶段其可充入电量估计问题一直以来都难以得到有效解决。因此,该文以Thevenin等效电路模型为基础,提出了电池可充入电量的概念,构建了可充入电量与电池开路电压（OCV）的对应关系曲线,分析了电池老化后直流内阻变化对电池可充入电量的影响,提出了基于双自适应双扩展卡尔曼滤波（ADEKF）的电池状态和模型参数联合估计方法,实现了任意老化状态电池的可充入电量在线估计。以3节不同老化程度的三元锂电池为研究对象,在联邦城市运行工况（FUDS）下验证电池状态和模型参数估计结果,在0.5C倍率恒流充电工况下验证可充入电量损失的估计结果。实验结果表明,对于新电池,FUDS工况下可充入电量估计误差小于1%,对于实验用老化电池,最大可充入电量估计误差为2.7%。通过3节不同老化程度电池在恒流0.5C倍率恒流充电下的状态估计结果比较,进一步验证了所提方法对可充入电量估计的有效性。
🔗 哈尔滨工业大学王高林教授：无电解电容永磁电机驱动控制技术
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