2020年, 第44卷, 第12期　
刊出日期：2020-12-20

  

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研究与设计
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  隔膜支撑聚合物固态电解质制备及性能研究

  杜建国, 张俊洋, 张健, 郑智勇

  电源技术. 2020, 44(12): 1715-1717. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.12.001

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  使用聚甲基乙撑碳酸酯(PPC)和聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物(PVDF-HFP)作为基体材料,通过溶液浇铸法制备了隔膜支撑的复合聚合物固态电解质,固态电解质的室温离子电导率高达2×10^–4 S/cm。将固态电解质与磷酸铁锂正极和石墨负极制备固态电池,结果显示,该电池常温下在2 C的放电倍率容量保持率为74%,常温下0.1 C放电,电池循环200次,容量保持率为90%,具有优异的循环性能和倍率性能。使用钴酸锂作为正极制备全固态电池,在过充过放条件下电池不鼓胀,在针刺条件下不起火不爆炸,表明电池具有优异的安全性能。
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  锂离子电池存储寿命研究

  郝泽花, 胡欲立, 康传稳

  电源技术. 2020, 44(12): 1718-1721. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.12.002

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  锂离子电池作为水下航行器主要能源,它的寿命是限制装备使用的关键因素之一,并且,水下航行器大部分时间都处于存储搁置状态,为了更好地制定维护使用方案,需要对锂离子电池的存储寿命进行预测。通过分析实验数据,建立寿命预测模型和寿命预测误差模型,使用蒙特卡罗方法进行仿真计算,计算结果表明,在100%SOC、25 ℃存储时,锂离子电池有90%以上的可能性存储寿命超过3年。
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  氧化沉淀-陈化晶化法制备NH₄Fe₂(PO₄)₂(OH)·2H₂O及LiFePO₄

  冯志昊, 唐涛, 应皆荣

  电源技术. 2020, 44(12): 1722-1724. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.12.003

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  以H₃PO₄、FeSO₄·7H₂O、NH₃·H₂O、H₂O₂为原料,在pH=5.0时,采用连续的氧化沉淀法制得类球形非晶态的NH₄Fe₂(PO₄)₂(OH)·2H₂O。将NH₄Fe₂(PO₄)₂(OH)·2H₂O与一定浓度的H₃PO₄溶液混合,在90 ℃陈化2 h,制得结晶完好具有微纳米结构的NH₄Fe₂(PO₄)₂(OH)·2H₂O前驱体。由该NH₄Fe₂(PO₄)₂(OH)·2H₂O制得的LiFePO₄正极材料具有较好的性能。0.2 C时首次充放电比容量分别为162.9和152.8 mAh/g,首次库仑效率为93.8%;1 C和5 C时可逆放电比容量分别大于120和70 mAh/g;具有较好的倍率性能和循环性能。用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)等对NH₄Fe₂-(PO₄)₂(OH)·2H₂O和LiFePO₄的结构和形貌进行表征。氧化沉淀的pH值对前驱体的成份、结构具有重要影响。
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  多孔SiO_x/C/CNTs高性能锂离子负极复合材料

  刘晋捷, 李克, 李彦博, 章曦, 艾凡荣

  电源技术. 2020, 44(12): 1725-1728. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.12.004

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  将微米氧化亚硅进行高温煅烧后,使用HF将其刻蚀成多孔SiO_x。以磺化沥青为前驱体,并掺入CNTs,利用喷雾干燥的工艺对刻蚀后多孔的SiO_x进行包覆。高温碳化后得到壳-核结构的多孔SiO_x/C复合阳极材料。利用扫描电子显微镜(SEM)表征材料的表面微观结构,多孔SiO_x表面均匀分布大量孔隙,一层致密的无定形碳均匀包覆在SiO_x表面,增强了材料导电性的基础上又缓解了电极材料的体积膨胀。所制得的SiO_x/C材料,在300 mA/g的电流密度下,首次放电比容量为425.9 mAh/g,首次循环效率高达80%;在经过22个循环后比容量提升至622 mAh/g,随后比容量一直维持在600 mAh/g以上。100个循环后其比容量依旧高达666.7 mAh/g。
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  三元锂离子动力电池产热特性研究

  畅波, 李亚娥, 马志远, 王帝, 张俊英

  电源技术. 2020, 44(12): 1729-1731. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.12.005

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  以商业化的方型三元锂离子动力电池为研究对象,在加速量热仪提供的绝热条件下,通过对电池在不同倍率放电过程中电压、温度等关键参数的采集和计算,分析了电池温度速率与放电深度的关系,及不同放电倍率对电池产热功率的影响,结果表明：随着放电深度的增加,电池的温度速率呈明显的不规律变化,而放电倍率越大,电池的温升及产热功率越高;通过对电池电化学-热耦合模型计算结果的研究发现：在放电过程中,欧姆热基本保持不变,可逆反应热随放电深度增加由吸热转为放热,而极化热受负极的影响较大。
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  新型磷酸铁锂动力电池制备及装车实验研究

  柴慧理, 杨帆, 王少川

  电源技术. 2020, 44(12): 1732-1734. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.12.006

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  负极活性物质微观形貌对锂电池性能的发挥具有很大影响。以四种不同形貌的电池级人造石墨为电池负极活性物质,制备磷酸铁锂电池,研究石墨形貌对电池性能的影响,以比亚迪新能源汽车(SUV)为测试车型进行行驶里程测试。结果表明,二次造粒人造石墨作为磷酸铁锂电池负极活性物质,由于其具有粒径分布良好、取向性佳、一次颗粒较小等特点,能够提供优良的锂离子传输通道,制备的电池其倍率性能和大倍率循环寿命具有明显优势。装车行驶里程测试中二次造粒人造石墨作为负极活性物质制备的电池经过600次循环后,汽车还能行驶40 km,具有更好的高次循环及大倍率性能。该研究为新能源汽车动力锂电池的制备提供了实验参考。
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  SnO_x-Sn/氮掺杂石墨烯气凝胶作为钠离子电池负极

  刘力, 马裕杰, 郑加金, 余柯涵, 韦玮

  电源技术. 2020, 44(12): 1735-1739. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.12.007

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  二氧化锡钠离子电池负极材料在充放电过程中有较大的体积变化和低电导率的问题,而且生成过量的Na₂O会造成不可逆容量损失和低库仑效率。为此,采用热退火处理二氧化锡/氮掺杂石墨烯气凝胶(SnO₂/NGA),通过碳热还原反应使SnO₂部分还原成Sn和SnO,使复合材料中的Sn∶O比例降低。制备出的SnO_x-Sn/NGA(1≤x≤2)钠离子电池负极具有改善的循环稳定性和倍率性能。该电极在电流密度100 mA/g下,放电比容量可达到382.2 mAh/g,并且在2 000 mA/g下循环200次后比容量仍可以维持在96.7 mAh/g。
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  普鲁士蓝材料在凝胶电解质中的性能研究

  王彦华, 曾诗蒙, 迟晓伟, 刘宇

  电源技术. 2020, 44(12): 1740-1743. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.12.008

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  普鲁士蓝类似物(PBA)是一种金属-有机骨架复合物,作为水系钠离子电池的正极材料受到广泛关注,然而比容量低,循环寿命短等问题严重限制了PBA的进一步应用。采用锰、镍元素共掺杂提升PBA的电化学性能,研究发现锰的添加可提供化合价变化,提高材料的比容量;镍的添加可稳定晶体结构从而在一定程度上改善循环稳定性。PBA在水系电解液中易于溶解会导致比容量快速降低,进一步制备了一种钠离子凝胶态电解质,将掺杂后的PBA与之组装成电池并测试了其电化学性能。结果表明凝胶态电解质可有效抑制PBA的溶解,初始比容量达到118 mAh/g,经过450次循环后,放电比容量仍保持114.3 mAh/g,容量保持率达90％。
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  放电深度对铅炭电池正极板栅腐蚀影响的探究

  胡晨, 金翼, 任阳, 崔邴晗, 杜春雨

  电源技术. 2020, 44(12): 1744-1747. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.12.009

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  研究了储能条件下成品铅炭电池在不同放电深度(DOD)时的正极板栅失效行为特征。电化学测试结果显示0.4 C循环过后铅炭电池容量保持率存在很大差异,放电深度越大容量衰减越严重,导致全生命周期总能量存在最优值。扫描电子显微镜法(SEM)分析表明：循环后正极板栅均出现了腐蚀,其中放电深度大的板栅表面及内部产生明显裂纹和孔洞,为体相腐蚀;X射线衍射光谱法(XRD)和X射线光电子光谱法(XPS)则显示放电深度加大时板栅氧化更多并且导电性更差,这归因于较大放电深度增加了板栅表面腐蚀层组成变化和承受的应力,从而导致其腐蚀加剧和循环稳定性下降。
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  预脱硫-火法冶炼回收废铅膏中的铅

  黄朝冉, 黄魁, 黄荃莅, 刘晓芬, 董海丽

  电源技术. 2020, 44(12): 1748-1751. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.12.010

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  以废铅膏为原料,采用预脱硫-火法冶炼工艺回收铅,其中以高温管式炉模拟火法冶炼过程。详细考察了不同因素对铅膏脱硫率和滤液铅浓度的影响,并确定了高温管式炉冶炼得到铅锭的最佳温度。研究发现,综合考虑脱硫率和滤液铅浓度,最佳脱硫剂为碳酸铵,脱硫的最佳条件为：碳硫比(摩尔比)1.5∶1,(质量比)液固比5∶1,搅拌速率600 r/min,反应时间60 min。脱硫后的铅膏经热重-差示扫描量热法(TG-DSC)分析热分解特性表明,废铅膏中的PbSO₄经反应转化成PbCO₃后,分解温度可由833.3 ℃降至330.3 ℃。氩气气氛下,以高温管式炉模拟火法冶炼,铅膏可在较低的750 ℃冶炼得到总铅含量高达99.99%的铅锭,同时达到减少能耗和减少SO₂气体污染的目的。
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  Fe基双金属氧还原电催化剂活性研究

  宋盛, 张晓明, 王素力, 孙公权

  电源技术. 2020, 44(12): 1752-1754. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.12.011

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  采用共掺杂方法制备Fe-M(M=Co,Ni,Cu)双金属有机骨架,并进一步热解获得(Fe,M)-NC双金属掺杂碳氮氧还原电催化剂。X射线衍射仪(XRD)、拉曼光谱仪(Raman)线性扫描伏安法等测试结果表明,热解温度与热解时长会显著影响电催化剂性能,950 ℃热解3 h制得的(Fe,Cu)-NC电催化剂氧还原活性最高,在酸性和碱性条件下均优于Fe-NC和其它两种(Fe,M)-NC电催化剂,且碱性条件下稳定性优于Pt/C。
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  进气方式对阳极闭端PEMFC温度分布及性能影响

  刘康杰, 陈涛, 刘士华, 张城

  电源技术. 2020, 44(12): 1755-1758. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.12.012

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  进气方式是质子交换膜燃料电池(PEMFC)内部的重要工作条件之一,为了研究进气方式对阳极闭端PEMFC温度分布及性能的影响,通过Fluent软件的PEM模块模拟了不同进气方式下的蛇形流道阳极封闭式PEMFC的温度分布及性能。结果表明交替进气方式可以有效改善封闭式质子交换膜燃料电池膜内的温差,提高电池的输出性能,并且在周期性交替进气下可以进一步平衡电池内部温度场,降低膜内的温差,对于维持质子交换膜的长期稳定工作有着重要意义。
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  基于滑模结构的燃料电池控制参数优化研究

  贠海涛, 魏永琪, 许鑫, 魏世通

  电源技术. 2020, 44(12): 1759-1762. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.12.013

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  质子交换膜燃料电池是一种以氢气和氧气作为原料的绿色设备,空气压缩机是燃料电池系统最为核心的设备之一,因此实现空压机的优化控制,降低燃料电池系统辅助设备的功耗是目前空压机重大研究方向之一。基于滑模控制理论,利用搭建的实验台架,对离心式空压机主要参数(过量空气系数、转速、背压阀开度)做出调整,并对调整前后燃料电池堆状态和空压机的功率消耗做了分析。实验结果表明：过量空气系数的选取范围要考虑燃料电池工作温度,调节背压阀开度增加阴极侧空气压力值,建立空压机转速与燃料电池输出电流的关系曲线,对于提高离心式空压机的性能从而使燃料电池系统工作状态平稳是比较有效的。
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  电解液循环工况对镁空气电池产物沉积影响

  张博文, 袁比飞, 杨哲, 屈文涛

  电源技术. 2020, 44(12): 1763-1765. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.12.014

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  镁空气电池在反应过程中生成的氢氧化镁易沉积在空气阴极表面影响电池性能,为改善此现象,通过对电解液不循环、电解液持续循环、电解液间歇循环三种工况下的恒压测试,并结合反应后的空气阴极表面微观形貌和能谱分析,表征三种工况对改善氢氧化镁沉积现象的影响。结果表明：电解液间歇循环工况可使恒压放电电流/输出功率维持在2.4 A/1.5 W以上,反应后的空气阴极微观形貌下观测到的氢氧化镁也相对其他两种工况较少。因此电解液间歇循环工况可以有效改善氢氧化镁在空气阴极表面沉积现象,使镁空气电池长时间以较大功率输出。
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  UMM三结砷化镓太阳电池辐照衰降电致发光分析

  姚元鑫, 万荣华

  电源技术. 2020, 44(12): 1766-1769. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.12.015

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  电致发光(EL)是一种直接将电能转化成光能的过程。主要利用电致发光研究UMM三结砷化镓太阳电池在经历电子辐照后,各个子电池EL光谱及EL发光强度的变化,进一步了解电子辐照对太阳电池的影响。研究目的是开发有效快捷的方法用以分析并得到三结太阳电池各个子结受辐照的影响,了解辐照后太阳电池性能的退化机制,这对发展高品质的多结砷化镓太阳电池具有重要意义。
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  磷酸铁锂电池组不同工作模态的均衡管理研究

  谢伟, 王正义, 王尚, 赵洋

  电源技术. 2020, 44(12): 1770-1774. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.12.016

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  在Buck-Boost电路基础上设计了基于功率电感的双向均衡电路,以单体电压差为均衡控制信号,设定阈值,使电池组静置、充电和放电,不同工作模态下实现高效的能量转移。搭建电池组均衡管理实验平台,用磷酸铁锂电池组进行实验,验证了该均衡电路和均衡策略可行。
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  一种提高锂电池脉冲充电能量利用率的方法

  吴铁洲, 路成东, 黄柱越

  电源技术. 2020, 44(12): 1775-1778. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.12.017

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  极化是影响锂离子电池快速充电的重要因素,而正负脉冲法是一种常见的去极化方法。目前使用正负脉冲法对锂离子电池充电时,普遍使用电阻放电法消耗充电过程中放出的高能负脉冲,这种方法存在能量利用率低的问题。提出使用超级电容吸收并存储正负脉冲充电过程中放出的高能负脉冲的方法,当超级电容存储的电量达到设定值时,再将这部分电量用于对锂离子电池恒压充电。通过理论分析及仿真实验验证,提出的方法与传统的正负脉冲法相比,能量利用率提高了19%。
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  基于模糊神经网络的动力电池故障诊断研究

  唐奇, 谢长君, 曾苗苗, 石英

  电源技术. 2020, 44(12): 1779-1783. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.12.018

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  电池故障诊断系统是电动汽车能够安全运行的重要保证,对其进行建模具有重要意义。采用自适应神经模糊网络(ANFIS),对磷酸铁锂电池组故障诊断系统进行建模。根据原有的专家经验确定电池的主要故障症状和原因;利用减法聚类算法确定模型的初始模糊规则和隶属度数量,减少网络中参数数量;利用由最小二乘估计算法和误差反向传播算法构成的混合学习算法对模糊神经网络的参数进行学习,完成诊断系统参数的训练和构建,该模型分类准确率可达92.7%。最后将ANFIS模型和传统BP神经网络模型的测试结果进行对比,结果表明：在针对48 V动力电池组的故障诊断中,ANFIS模型比传统BP神经网络模型分类准确率高出6.9%左右。
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  基于LSTM-SVR的锂电池健康状态预测研究

  王宇胜, 陈德旺, 蔡俊鹏, 潘伟靖

  电源技术. 2020, 44(12): 1784-1787. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.12.019

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  锂电池健康状态(SOH)是表征电池衰退的重要指标,也是新能源汽车运行寿命的一个重要指标。为了提高锂电池健康状态SOH的预测精度,采用深度学习LSTM与SVR结合的算法来对锂电池健康状态进行预测,并利用网格搜索(GS)搜索SVR超参数。首先,使用平均放电电压、平均放电温度、容量作为健康因子(HI);其次,利用以往锂电池数据集对算法进行验证。实验结果表明：使用LSTM-SVR算法相比于LSTM算法在RMSE指标和拟合程度上更优,其均方根误差在0.6以内,平均绝对百分误差在0.6%以内。
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  基于主动均衡的锂电池管理系统设计

  祝令阵, 孙秀娟, 王传江, 贾旺

  电源技术. 2020, 44(12): 1788-1791. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.12.020

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  针对串联电池组中各单体电池在使用过程中存在的不一致性问题,设计了一种基于主动均衡的锂电池管理系统。该系统的主动均衡电路通过三次串联准谐振完成储能电容的充电、放电和极性反转以控制能量的转移,解决了开关电容法在均衡末期因压差较小导致的均衡速度慢、效率低的问题。对整个系统进行了硬件和软件设计,并在MATLAB/Simulink中建立了主动均衡的仿真模型,以滑动平均滤波算法处理后的滤波电压为一致性进行实验,仿真和实际实验测试结果表明所设计的电池管理系统具有均衡速度快、能量损耗低的优点,可实现电池间的零压差均衡。
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  基于MC9S12GRMV1的电池管理系统设计

  向丹, 兰晓东

  电源技术. 2020, 44(12): 1792-1795. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.12.021

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  介绍了一种运用于微型电动车的电池管理系统设计方案。针对锂离子电池在使用过程中安全性不高,利用效率低等问题,设计了以MC9S12GRMV1为核心控制器的硬件电路,实现了对电池组的单体电压、温度及绝缘电阻的监控。针对SOC估算不精确的问题,对传统粒子滤波算法重采样进行改进,最后以二阶Thevenin电池模型进行仿真,仿真表明改进型粒子滤波算法在SOC估算精度上有提高。
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  一种基于Boost并联结构的新型DMPPT系统设计

  秦虓, 王涛, 卢禹卓

  电源技术. 2020, 44(12): 1796-1799. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.12.022

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  光伏发电站工作时,常常会受到外界环境和元器件不匹配等诸多问题的影响,从而会影响发电的效率。分布式最大功率跟踪(DMPPT)概念的提出,在一定程度上弱化了上述影响。但是现有DMPPT架构直接可用于并网发电的较少,因此提出一种基于新型DMPPT架构的光伏并网发电系统。对MPPT一个光伏串列,再给每个光伏串列配备一个DC-DC变换器,并联后获取统一的直流电压,紧接着通过一个大功率逆变器将电能输送给电网。该系统大大减少了光照不均、阴影遮挡对系统发电效率的影响,降低了对系统控制的复杂程度和成本。通过仿真验证了此控制方法的有效性。
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  一种带有追踪定位功能的光伏电池模拟器设计

  孟令卓超, 丁惜瀛, 蓝天翔

  电源技术. 2020, 44(12): 1800-1803. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.12.023

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  为使光伏系统性能测试时不受环境因素影响,现提出一种带有追踪定位功能的光伏电池模拟器的实现方法。该方法通过上位机LabVIEW和下位机可编程电源实现,可模拟实验需要的各种温度和光照条件,实现“全天候”正常工作的能力。可随时提取负载状态,使其输出电压追踪光伏电池伏安特性曲线,并可在曲线上实现最大功率点和负载静态工作点的定位追踪。该方法可在线观测并可灵活变更参数,创新地采用先构建特性曲线再插值求工作点的方法实现追踪定位,成本低廉且方便高效,为光伏发电系统的各项理论验证和特性测试提供了实验基础。
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  基于ACPSO算法在光伏MPPT控制中的应用

  白雪冰, 武云鹏, 林鑫

  电源技术. 2020, 44(12): 1804-1808. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.12.024

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  光伏阵列在局部阴影的条件下会呈现多峰值输出曲线,导致传统最大功率跟踪算法跟踪失效。为解决该问题,对光伏阵列占空比曲线进行分析,提出一种基于自适应混沌粒子群算法(ACPSO)的MPPT算法。将混沌序列引入到粒子群算法中,可以丰富算法寻优时粒子种群的多样性,避免粒子早熟。并且通过改进传统粒子群算法的参数,增加寻优终止策略,加快算法收敛并减少系统进入稳态之后的震荡。通过仿真实验结果表明,ACPSO算法能有效地跟踪到光伏阵列在各种情况下的最大功率点,并且较传统粒子群算法能有更快的跟踪速度和更加精准的跟踪值,提升了光伏阵列应对阴影遮挡环境下的发电效率。
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  天气分类和BP神经网络的光伏短期出力预测

  蒋小波, 徐小艳, 刘乐平, 杨忠明

  电源技术. 2020, 44(12): 1809-1813. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.12.025

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  光伏发电系统输出功率受天气因素影响,呈现随机性、波动性和间歇性。并网时可能影响电网稳定可靠运行。对此构建一个基于天气分类和改进反向传播(BP)神经网络算法的光伏出力预测模型。模型采用地表地外辐照强度相关系数、波动系数和波形熵三维特征,对33种天气类型进行量化,提取特征向量,用K-MEANS算法对特征向量进行自适应聚类,得到兼顾模型复杂度和泛化能力的4种天气类型;用遗传模拟退火(GSA)算法对BP神经网络模型的权值和阈值进行全局寻优,确保其收敛于全局最优解。依据实际光伏发电系统发电历史数据,用上述方法做出力预测,结果表明该方法预测数据与各种天气类型实际发电数据基本一致,表明该方法具有一定的推广应用价值。
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  PV系统中并联PFC Boost变换器的建模及稳定性设计

  薛城, 周宇飞, 徐文斌

  电源技术. 2020, 44(12): 1814-1817. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.12.026

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  研究了太阳能PV系统下的并联结构PFC Boost变换器,与单模块PFC Boost变换器比较,并联多模块PFC Boost变换器结构更为复杂,为系统分析与设计带来了障碍。对多模块PFC Boost变换器建立了数学模型,此模型既可适用同步切换模式也可适用异步切换模式。n个多模块并联PFC Boost变换器并联工作于同步切换模式,即多模块的变换器可等效为单模块的变换器,简化了系统的建模方法,使电路的分析更为简单。由于输入电压波动范围比较大,存在占空比大于0.5的情况,必然会导致快标分叉,可对参考电流进行适当的斜坡补偿设计,以避免快标分叉的发生。通过simulink仿真,在相同斜坡幅值补偿下,异步切换模式下的PFC Boost变换器相比同步切换模式下PFC Boost变换器有着更宽的稳定范围。
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  基于电流双环控制的燃料电池DC/DC变换器

  刘鹏, 陈启宏, 全书海, 钱亮

  电源技术. 2020, 44(12): 1818-1821. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.12.027

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  在燃料电池DC/DC变换器中,为了减小纹波电流,同时确保输出稳定,实验拓扑采用六相交错并联电路,能有效减小电流纹波,减小电感体积。并且提出一种新型的控制模型,通过电流双环控制,外环通过对输入电流的控制,确保输入电流的恒定。而内环通过控制输出电流,实现负载对功率的需求。
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  开关电源的输入滤波器设计及传导干扰抑制

  汪晓文, 康婷, 康端刚, 李斌

  电源技术. 2020, 44(12): 1822-1825. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.12.028

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  为抑制开关电源的EMI传导干扰,一般在其前端配置EMI输入滤波器。输入滤波器的设计方法众多,若电路匹配性差,则会造成后级开关电源工作不稳定、输出震荡等问题。为更好地实现两者电路的匹配性,从开关电源自身的输入功率、输入阻抗、电流纹波等电性能参数入手,再结合二端口网络分析方法,为典型BUCK型开关电源DC-DC变换器设计了EMI输入滤波器。为优化滤波器设计参数,利用Saber软件对滤波器和开关电源构成的电路进行EMI传导干扰特性仿真,结合输入滤波器各元器件对电路差模传导干扰和共模传导干扰两方面影响的定性分析及实际CE102实验的情况,提出一个EMI滤波器设计参数优化的方法,用于提高开关电源的EMC性能,为滤波器的设计和元器件选择提供参考。
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  全桥LLC谐振变换器改进型混合控制方法

  曹志远, 凌跃胜

  电源技术. 2020, 44(12): 1826-1830. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.12.029

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  新能源发电系统受环境条件影响使输出电压存在一定的随机性,电压变化范围宽,为此需要配备输入电压变化范围宽的电源变换器,以稳定输出电压。为减小电压宽输入情况下全桥LLC谐振变换器开关频率的变化范围,提高变换器的工作效率,提出了一种将脉冲频率调制(PFM)与相移脉冲宽度调制(PS-PWM)相结合的改进型混合控制方法。通过PSIM仿真实验平台对改进型混合控制方法进行验证,改进型混合控制方法变换器与PFM控制方法变换器相比效率提高了1.2%,与原混合控制方法变换器相比效率曲线更加平缓。改进型混合控制方法能够有效提高新能源发电系统的效率。
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  改进模型预测控制的双闭环优化控制策略

  徐元中, 姚博怀, 吴铁洲, 戢理, 姚武

  电源技术. 2020, 44(12): 1831-1834. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.12.030

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  混合储能系统(HESS)通过吸收和释放能量,在微电网功率波动时可有效维持母线电压稳定。HESS通常采用PI双闭环控制策略,但由于PI调节存在一定的滞后性,导致系统存在动态响应速度不佳的问题。改进模型预测控制(MPC)的双闭环优化控制方法,可以提高系统的响应速度。对外环电压与内环电流分别搭建预测模型构成双闭环结构,并在目标函数中对被控量的变化率加以限制来提高MPC算法的稳定性。仿真结果表明,与PI双闭环控制相比,电压恢复时间减少了56%,提高了系统动态响应速度,与MPC控制方法相比,调节时电压的超调量降低了32%,提高了系统稳定性。
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  一种响应电网需求的电动汽车充电控制策略

  曾进辉, 赵勇超, 兰征, 吕志鹏, 何佳奇

  电源技术. 2020, 44(12): 1835-1838. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.12.031

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  电动汽车充电桩在响应电网频率调节需求时,会降低充电功率,影响电动汽车充电效率。为解决这一问题,提出一种电动汽车充电功率优化控制策略,可实现不降低充电功率的情况下,减少从电网吸收有功功率,短时间内不影响电动汽车充电。首先建立了基于负荷虚拟同步机技术的电动汽车充电桩数学模型,详细分析了充电桩内部功率潮流关系;其次设计了前级直流端口电压控制器,为充电桩响应电网需求提供了灵活性;最后,分析了充电桩各模态运行方式及系统关键参数的计算。基于PSCAD/EMTDC搭建了7.5 kW仿真模型,仿真结果表明,充电桩在电网频率低于额定频率0.8%时主动减小了2%的额定有功需求,同时对汽车动力电池保持定额充电,验证了该控制策略的有效性和优越性。充电桩大规模应用该策略后,将显著提升电网稳定性。
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  交直流混合微网双组储能控制策略研究

  孙充, 王向文, 杨俊杰, 陈鹏, 卓助航

  电源技术. 2020, 44(12): 1839-1842. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.12.032

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  在交直流混合微网的应用中,可再生能源的发电具有不确定性,而储能系统在充放电能进行调控的同时也会造成相应的寿命损耗,这些问题严重影响了微电网的经济性。针对上述问题,提出了一种交直流混合微网双组储能控制策略。在混合微网中将蓄电池组划分为单向充电组和双向调度组,储能分组进行充放电,减少可再生能源不确定性对微网经济性的影响,同时降低储能寿命的损耗。基于MATLAB仿真平台建立了交直流混合微网调度模型,仿真分析并验证了该策略的合理性和有效性。
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  微电网储能系统过充和过放保护方案

  吴青峰, 智泽英, 于少娟, 赵志诚, 孙孝峰

  电源技术. 2020, 44(12): 1843-1846. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.12.033

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  针对孤岛交流微电网内分布式储能系统(DESS)采用传统P-f下垂控制面临的过充和过放问题,提出一种基于下垂控制的微电网储能单元过充和过放保护方案。在DESS的荷电状态(SOC)达到其限制值时,所提方案将DESS逆变器工作模式由电压控制模式(VCM)转换成功率控制模式(PCM),从而调节逆变器输出的有功功率,防止DESS的过充和过放。仿真结果验证了所提方案的有效性。
综述
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  电化学阻抗谱在锂离子电池中的应用

  王盼

  电源技术. 2020, 44(12): 1847-1850. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.12.034

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  作为一种重要的电化学测试方法,电化学阻抗谱在电化学研究领域,尤其是锂离子电池领域具有广泛应用。电化学阻抗谱是一种理解锂离子电池内部机理的实验方法,同时对于电池反应动力学及电化学过程给出彻底的解释。介绍了电化学阻抗谱在锂离子电池电极动力学过程、电池材料性能表征与电池管理等方面的应用。
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  热失控下锂电池内部反应综述

  李晨, 刘桂林, 王春宁, 徐荆州, 彭晓晗

  电源技术. 2020, 44(12): 1851-1854. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.12.035

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  锂电池广泛用于电力系统储能电站,其在生命周期内存在热失控风险,根本原因是锂电池受到各种滥用影响后,内部化学反应接连发生,导致内部热量不断累积,温度持续增加。电池热失控与电池内部的化学反应紧密相关,因此对锂电池内部的化学反应进行了全面梳理：首先,从正极、负极和电解液三方面出发,归纳了锂电池内部可能发生的全部化学反应;然后,根据各个化学反应的触发温度,按照次序对它们进行了梳理。在化学反应梳理过程中发现,锂电池在温度升高后会析出多种气体,这些气体与锂电池正常工作下析出的气体存在明显差异,据此,提出一种锂电池故障诊断的新思路。
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  光伏发电系统MPPT算法研究综述

  花赟昊, 朱武, 郭启明

  电源技术. 2020, 44(12): 1855-1858. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.12.036

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  光伏发电系统中,光伏电池输出功率易受光照强度、温度等环境因素的影响,具有典型的非线性特征。因此为了提高光伏电池利用效率,需要对光伏电池最大输出功率进行实时追踪,以确保光伏电池保持最大功率输出。综述了国内外光伏阵列最大功率点追踪(MPPT)算法研究现状,介绍了均匀光照与局部遮阴条件下常见的光伏阵列最大功率点追踪算法,分析其原理并比较其优缺点,提炼存在的问题,理清下一步研究思路。最后对现阶段MPPT研究方向进行探讨,指出其未来发展趋势。