抢鲜看｜《电工技术学报》2026年第14期目次及摘要

《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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电工理论

作者：杜立蒙；张望；朱鑫辉；李亮；曹全梁

摘要：在传统单轴向力场驱动的翻边工艺中，铝合金板件常面临翻边高度不足和孔边缘易发生撕裂等问题，严重制约了其在高性能轻质构件制造中的应用。为解决上述瓶颈，该文提出基于轴向与径向双线圈协同激励的电磁驱动翻边新方法，通过引入可控的轴径双向电磁力以增强法兰区域材料的塑性流动，从而提升翻边成形质量。结合数值模拟与实验验证，系统地分析了双线圈放电能量与放电时序对法兰区域材料流动行为及最终翻边高度的影响规律。结果表明，在确保工件无破裂的前提下，相较于单轴向力场加载，轴径双向电磁力协同加载工艺显著地促进了材料流动，使法兰平均流动量从近乎为零增至8.70 mm，进而将翻边高度提升了72.95%。

作者：梁晨旭；赵成；袁欢；王小华；荣命哲

摘要：自主水下航行器对于水下资源勘探、远洋开发等领域的发展具有非常重要的应用价值。受限于水下作业环境的特殊性，无线电能传输技术可以有效避免有线电气接触带来的短路风险，但发射和接收线圈间会产生轴向和旋转偏移的现象。针对自主水下航行器无线充电系统因偏移导致的传输功率和效率下降问题，该文从补偿网络设计、耦合机构设计及系统控制三个方面展开研究。首先，提出一种基于LCC/S/S混合补偿网络与双路并联整流桥的电路拓扑结构，该结构在谐振状态下具有负载无关的恒压传输特性。其次，设计了一种基于反向串联同轴螺线管线圈的新型耦合机构，在360°旋转偏移时互感波动极小，且在轴向偏移距离达到整体尺寸75%时，等效互感波动仅为10.2%，表现出优异的抗偏移性能。此外，采用基于电压电流双环竞争控制策略的同步Buck变换器，实现了系统的恒流恒压输出。最后，通过实验验证，系统在±132 mm轴向偏移范围内，整流输出电压波动仅为9.7%，最高直流传输效率达95.1%，整体效率为90.3%。该文所设计的系统在抗偏移能力和效率方面均表现出显著的优势，具备较高的工程应用价值。

电机及其系统

作者：富仁杰；董婷；张博；冯威；赵桂林

摘要：永磁直线电机（PMLM）在精密加工及高精度控制系统中应用广泛，但电磁力波引发的振动会显著影响其性能与加工精度。针对目前依赖有限元法进行振动计算存在耗时过长且难以直观反映结构参数影响的问题，该文提出一种基于欧拉-伯努利梁理论的永磁直线电机振动解析模型。首先，通过建立考虑约束刚度与法向电磁力的弹性支撑梁受迫振动方程，求解固有频率与振动传递函数，实现了多激励频率下的振动响应解析计算。然后，利用该解析模型分析了结构参数对振动响应的影响。最后，通过有限元法和实验测试验证了模型的准确性并讨论了模型的计算精度。结果表明，所提振动解析模型具有较高精度，为低振动永磁直线电机设计提供了理论指导。

作者：李鸿杰；杨江涛；郭权；黄守道

摘要：标量磁位法具有求解快且易于理解的特点，但其难以考虑永磁电机电枢反应及剩磁影响，导致电磁性能不能准确评估。针对该问题，该文提出一种用于无槽永磁电机电磁性能解析计算的改进型标量磁位法。首先，建立一个基于径向磁通电机的复频域半解析模型，其中永磁体的剩磁被纳入拉普拉斯方程，电枢反应等效表示为沿两个边界分布的电流片，绕组内部等效为真空从而内部的磁场旋度为零，满足标量磁位法的使用条件并应用进行求解。然后，用该模型系统研究了不同极对数、极弧系数、充磁方式和绕组空间分布对电枢反应的影响。推导了径向和切向气隙磁通密度、反电动势及电磁转矩的半解析表达式，并通过有限元仿真初步验证。最后，制造了一台6线圈组4极样机，仿真和实验结果验证了该解析法的准确性。

作者：闫文举；孙芯竹；王洋；陈昊；杨宏伟

摘要：该文提出一种在电动与发电双模式下均具有优异性能的直线电机重力储能系统。结合重力储能系统在电动与发电双模式下的需求，提出了一种新型分段定子直线开关磁阻电机。该电机定子采用模块化结构，动子采用具有全距绕组配置的M型齿结构，与传统直线开关磁阻电机相比，可产生更大的推力和发电功率。提出一种多层多目标电机结构优化方法，以平衡两种工作模式下的性能。此外，通过对侧定子段垂直偏移安装采用新方法，进一步降低了推力脉动。详细分析了系统的静态与动态特性，最后试制了一台样机，实验结果验证了所设计电机在重力储能系统中的运行可行性。

作者：王路尧；狄冲；关博凯；鲍晓华；李仕豪

摘要：利用有限元法计算内置式永磁同步电机在变频供电下的损耗耗时较长。对此，该文提出一种基于子域自适应迁移学习的变频损耗快速预测模型。首先，计算电机在正弦供电以及变频供电下的损耗，验证两种供电方式下损耗分布规律的相似性。然后，针对损耗分布规律复杂的问题，采用子域自适应方法，将工作点按控制策略划分为若干子域，有效地降低了训练数据的复杂度，提高了模型的预测精度。针对变频供电损耗样本数量较少的问题，利用梯度顺序采样方法充分捕捉变频损耗数据的特征，提高了模型在小样本条件下的预测精度。进一步地，结合以上方法建立了子域自适应迁移学习深度神经网络模型，该模型能够在小样本情况下保持较高的预测精度。最后，利用全工况下正弦供电损耗数据与少量工作点下变频损耗数据对模型进行训练，实现了全工况下变频损耗的快速预测。将模型预测结果与实验结果进行对比，结果表明，各工作点下效率的绝对误差均控制在±1%以内；同时，模型计算耗时与有限元计算相比，由3 020 min降低至195 min。

作者：吴昊龙；王满意；蒋易霖；李明

摘要：在永磁同步电机驱动系统中，当由于成本限制或一相电流传感器失效而仅有两路电流传感器时，传统诊断方法难以有效区分逆变器开关管与电流传感器故障。针对此问题，该文提出一种基于电流预测的故障诊断策略。该方法首先利用速度自适应扩张状态观测器建立正常工况下的电流预测模型，将其融入无差拍电流预测控制架构，并通过比较dq轴电流预测值与实测值的残差进行故障检测；然后，分别构建基于单相电流的逆变器开关管故障模型和电流传感器故障模型，利用不同模型预测的健康相电流偏差确定故障器件；最后，根据故障相电流特征识别具体故障类型及程度。实验结果表明，所提方法能够在数个开关周期内实现快速准确的故障诊断，并对参数不确定性和系统扰动表现出良好的鲁棒性。

电力电子

作者：秦海鸿；童辰龙；吴凡；黄荣霞；卜飞飞

摘要：随着电力电子技术的快速发展，由于SiC器件快速开关引发的电磁干扰（EMI）问题愈加严重。传统电磁干扰抑制方法存在抑制频段范围不足、滤波装置体积大、系统控制稳定性差等问题，难以兼顾干扰抑制效果与系统控制性能。首先，该文从理论层面分析不同扩频范围下随机扩频调制策略对系统EMI抑制效果以及系统控制性能的影响。其次，针对采用随机扩频调制策略的电机驱动系统，提出一种基于四分频扩频调制与无源滤波器相结合的EMI噪声协同抑制方法，综合考虑扩频调制引起的频率偏移效应及其对传导干扰能量的扩散分布影响，结合给定的扩频范围与平均开关频率条件，合理选取EMI滤波器的转折频率，进而实现滤波器参数的优化设计。最后，通过5 kW SiC电机驱动平台实验，验证了基于四分频扩频调制与无源滤波器相结合的EMI协同抑制方法，并明确了该方法对电机驱动器传导干扰的抑制效果。

作者：许一鸣；吴红飞；李泽伟；秦苏新；邢岩

摘要：该文研究基于矩阵变压器的倍流整流（CDR）变换器的磁集成方法。通过将传统CDR集成磁心的非绕线柱拆分，充分利用绕组上无电流分布的空间，减小了单个CDR电感/变压器集成单元的面积与绕组长度。在此基础上进一步进行矩阵化扩展，提出兼顾扩展性与布线简洁的优化磁心和绕组结构，减小磁性元件损耗和绕组损耗。根据矩阵磁集成结构中CDR负耦合变压器磁通分布特性，以集成磁件最小占板面积为目标给出磁结构参数的设计方法。最后通过有限元仿真进行验证和对比分析，并搭建了一台48 V输入，0.8～1.2 V、150 A输出的实验样机，实测峰值效率为91.88%，功率密度达800 W/in3（1 in3=1.638 71×10-5 m3），验证了所提方法的有效性。

作者：田丰源；宫金武；查晓明；潘尚智

摘要：模块化多电平矩阵变换器（M3C）能实现直接交交变换，具有易扩展、能量可双向流动和模块化等优点。但当输入输出频率接近或相同时，子模块电容电压会出现剧烈波动。为解决此问题，传统方法是注入共模电压和环流，但会增大桥臂电压电流应力。该文提出一种M3C与级联H桥组合的新拓扑，可在不增大电压电流应力的条件下有效降低子模块电容电压波动，同时具备传统M3C的优势。首先建立组合式M3C的数学模型，阐述其工作原理。然后分析M3C桥臂电容电压波动的机理，提出由级联H桥提供负载无功功率以降低电容电压波动的控制方法；与传统方法相比，组合式M3C使电容电压波动范围更小，并且无需注入共模电压和环流，器件成本和损耗更低。最后通过仿真和实验验证了所提拓扑和控制策略的可行性和有效性。

作者：张珂；陈志军；殷伟；皮红伟；宁光富

摘要：该文提出一种适用于双极性低压直流配电网的谐振变换器，在窄开关频率范围内实现了宽电压增益。所提变换器的双极性输入为两个级联的半桥模块，其中半桥输入电容作为谐振电容。二次侧由两个倍压整流电路集成，实现了倍压电容的复用。两个变压器二次侧直接串联，且串联中点与两个倍压电容中点的连接线上串入一个LC谐振腔。通过调制两个级联半桥开关管的驱动相位，可决定二次侧的LC谐振腔是否参与谐振，从而使得所提变换器能够工作在同相升压模式或反相降压模式。两种模式下变换器分别等效于具有相同谐振频率的LLC和CLLC型变换器，因此能够在窄开关频率范围内实现宽电压增益。搭建了一台开关频率范围为70～120 kHz（1.71倍），输出电压范围为50～160 V（3.2倍）的样机验证所提变换器的有效性。

作者：李洪珠；尹彦东；李超；耿照欣

摘要：为了满足宽输入电压范围、高效率与低器件电压应力的要求，提出一种脉冲宽度-频率混合控制的器件复用型宽范围准单级Buck-LLC变换器。基于准单级结构，复用LLC级的一侧桥臂来构造Buck级，通过脉冲宽度控制Buck级输出电压、脉冲频率进而控制谐振腔增益，有效地拓宽了变换器的总体电压增益范围；同时，准单级结构使得Buck级仅传递部分功率且实现了零电压开通，提升系统总体效率；通过将Buck级输出电容与变换器输入电容串联叠加，降低了输入电容电压应力且未增加电容器件数量；通过解耦磁集成方法，将Buck电感、谐振电感及变压器集成于单一磁心，减少了磁心数量。在分析变换器的主要工作模态的基础上，推导了电压增益和软开关条件，分析了变换器的损耗。最后，基于一台190 W样机验证了理论分析的正确性。

作者：方为；卢闻州；刘文泽

摘要：在高渗透率可再生能源接入的背景下，电网日益呈现电压不平衡、频率波动等弱电网特性，使得并网逆变器控制系统面临更严苛的稳定性与动态响应要求。高阶选择谐波重复控制因高增益特性而具备良好的动态性能和频率适应性，广泛应用于并网系统。但阶数提升会导致存储单元、系统延迟线性增加，不仅提高硬件成本与复杂度，还易引发相位滞后，影响系统的实时性与稳定性。对此，提出一种基于几何级数原理的简化无限阶选择谐波重复控制器，通过几何映射将高阶计算转化为低阶迭代，实现性能与硬件资源的最优平衡。同时提出一种仅需一个周期数据即可运行的新型结构，以更好地满足实时存储的需求。最后通过实验验证了该方法在频率波动和电压骤降下具有良好的鲁棒性与快速动态响应能力。

作者：聂铭志；唐海国；陈捷；石稀元；王勇

摘要：在交错并联技术凭借其高功率容量和电流纹波抵消特性，已被广泛应用于LLC型谐振变换器中。然而，在不同变换器模块间存在谐振参数失配时，即使可通过引入移相控制来保证各路开关频率相同以维持纹波抵消效果，此时采用传统的固定180°/n交错角对于输出电流纹波抑制也并非最优。该文以两相交错并联LLC型谐振变换器为例，基于几何简化的状态轨迹分析，提出一种最优交错角控制方法，通过在线计算，保持各相输出电流的最大值点始终交错180°/n，从而保证输出电流纹波峰峰值最优。仿真结果表明，输出电流纹波峰峰值降幅可达60%。该文所提控制策略也被应用于输出电压为180 V、功率为1 kW的两相交错并联LLC型谐振变换器中。实验结果表明，与传统固定交错角控制相比，该策略可获得更小的输出电流纹波峰峰值。

电力系统与综合能源

作者：徐衍会；成蕴丹

摘要：基于控制同步的逆变器并网系统易发生暂态同步失稳，进而引发新能源机组脱网，威胁电力系统安全稳定运行。然而，现有暂态同步稳定性评估方法难以应对逆变器的强非线性特性，同时分岔引发的吸引域流形演变进一步加剧了稳定裕度评估难度。为此，该文研究暂态同步失稳的分岔边界条件，并提出了不同分岔主导下吸引域定量刻画方法。首先，分析了余维数为2的Bogdanov-Takens分岔及其诱发的广义鞍结、Hopf与同宿分岔的产生机制与边界条件，进而将参数空间划分为四类具有不同平衡点特征和流形结构的区域，揭示了Hopf分岔与同宿分岔是导致暂态同步失稳的主要机制。然后，推导了Hopf分岔主导区域内极限环的标度律，提出了基于鞍点流形切空间的同宿分岔主导区域稳定裕度评估方法，进而实现了系统主导分岔模式识别，避免了逐点仿真求解吸引域的复杂计算。最后，基于PSCAD/EMTDC仿真，验证了暂态同步稳定裕度评估及主导分岔识别方法的有效性。

作者：陈可欣；郑华俊；袁旭峰；张超；徐玉韬

摘要：山地型光伏电站由于地形复杂、局部微气象特性多变导致并网逆变器运行特性差异显著，大幅增加了暂态稳定性分析的复杂度。现有单机等值模型忽略变流器特性差异、多机等值模型省略控制环节，均难以精准刻画系统的整体运行特性。为此，该文提出一种计及同调分群与控制环聚合的山地型光伏电站的多变流器系统等值建模方法。首先，依据锁相环电压矢量控制机理，建立以变流器输出端q轴电压分量偏差为判据的同调性判别准则，通过量化变流器暂态响应差异实现同调分群，依据山地型光伏电站动态差异将其划分为单机或多机集群；其次，利用状态变量聚合等效变换法，推导了并网换流器的等效电气参数、内/外环控制参数及锁相环参数，从而形成各同调群的等值单机模型；然后，整合山地型光伏电站的交流集电网络与前述等值单机模型，构建完整的多变流器同调分群等值系统；最后，将该文所提方法应用在含9个并网变流器系统的山地型光伏电站等值推导过程中，结果表明，该等值建模方法能准确表征系统动态行为，有效反映控制环响应对暂态性能的影响。

作者：黄欣然；王增平；王彤；牛翱翔；宋亮亮

摘要：围基于虚拟同步机控制的柔直换流器具有良好的电压支撑特性，但交流线路故障后两侧电流受不同低压穿越策略的影响，所表现出的弱馈受控特性与同步机系统差异显著，影响因素尚未明晰。针对上述问题，该文提出一种双端电力电子设备故障稳态电流解析方法。首先计及两侧换流器的低压穿越控制建立系统等效模型；其次，论证对称分量法在高比例电力电子设备下交流系统解耦分析中的适用性，并结合系统序网图推导柔直侧电流序分量的解析表达式，揭示对称及不对称故障场景下电流序分量的影响因素及变化规律，点明主动支撑型柔直换流器与同步机系统故障电流特性的差异；最后，在PSCAD/EMTDC中搭建风电经柔直送出系统的电磁暂态仿真模型，多种故障场景下的仿真结果表明，所提方法的计算误差均低于3%，验证了该方法的有效性和准确性。

电气设备及智能化

作者：叶志浩；周钥；杨青；骆希；曾显峰 等

摘要：硅钢片叠压式旋转变压器在工业领域应用广泛，但其铁心在恶劣环境下易发生锈蚀，严重威胁系统运行稳定性。针对此问题，该文开展系统性研究：基于磁链法构建锈蚀故障电磁耦合模型，分析均匀与非均匀锈蚀对磁路的作用机制，推导输出信号幅值失衡、正交畸变、磁场偏移及谐波畸变等故障特征表达式；借助有限元软件建立多组锈蚀参数仿真模型，明确锈蚀参数对输出故障特征的影响规律；搭建实验平台，通过人工加速锈蚀制备故障样本，验证理论与仿真结论。研究表明，铁心锈蚀会增大磁路磁阻，引发磁场偏移与磁通畸变，导致输出电动势幅值衰减、相位偏移及谐波分量增加、产生固定角度检测偏差（仿真与实验结果误差仅13.3%），且常用解码算法下均存在此类偏移现象。该文研究为旋转变压器铁心锈蚀故障的诊断与补偿提供了理论依据与技术支撑。

作者：袁佳歆；刘宇西；周航；刘嘉佳；李旭哲

摘要：直流故障限流器能够有效解决柔性直流输电系统的短路电流问题，但其较大的设备阻抗难以满足现有系统中存在的潮流快速变化的需求。因此，该文提出了一种快速响应型直流限流器（FR-FCL），具有故障时电感自动增大和潮流调整时灵活可变的优点。首先，介绍了FR-FCL的总体拓扑结构，分析了其电磁/电力电子配合运行工作原理；其次，考虑FR-FCL限流模块部分参数，建立等效电磁路方程，并分析了限流方案的经济性；然后，在多端柔性直流系统中进行设备-系统耦合仿真验证；最后，搭建实验平台，设计样机并开展相关实验。仿真和实验结果表明，FR-FCL故障限流性能显著提升，同时潮流调整状态响应时间大幅缩短，验证了理论分析的正确性与该限流方案的可行性。

作者：虞江华；陶骏；朱乾龙；邓天白；于浩

摘要：大容量多断口并联真空断路器是抽水蓄能电站装备国产化的重要方向，相控开断技术的应用可避免多断口并联真空断路器在电流零点刚分，保障系统运行的可靠性。然而，抽水蓄能电站的发电机源和系统源两类故障电流的直流分量大、直流时间常数不确定，给自适应、快速、准确优化短路电流参数并预测电流零点带来了巨大挑战。该文提出融合经典阻尼最小二乘法（RDLS）和基于深度学习自适应矩估计算法（Adam）的递推交替优化算法，实时优化短路电流参数并预测电流零点。该文研究交替优化算法框架，验证了算法的收敛性及收敛速度，并分析了白噪声、谐波对交替优化算法鲁棒性和精度的影响。通过对3 249个算例仿真结果表明：无白噪声和谐波，优化时长为14 ms时，全部算例零点预测偏差小于0.5 ms；含25 dB白噪声和10%的3次、5次谐波，优化时长为17 ms时，全部算例零点预测偏差小于0.96 ms。最后，采用该文方法对短路型式试验电流进行零点预测，验证了所提方法的鲁棒性、自适应性和精度。

作者：田艳军；翟海智；屈章顺；刘青

摘要：电容元件在变流器中存在电解液干涸、介质老化等短板，其寿命与可靠性受温度、纹波电流等多因素耦合影响，成为制约变流器整体寿命与安全可靠运行的关键因素。为有效监测储能变流器电容元件老化状态，该文提出一种基于自适应神经模糊推理系统的电容关键状态参数在线辨识方法，该方法旨在实时监测电容的当前状态，为老化评估提供精确的数据基础。首先，分析电容物理结构及储能变流器应用场景，并建立电容老化指征模型。其次，基于自适应神经模糊推理算法的梯度优点建立电容-电阻参数辨识自适应模型，并用辨识参数更新电容特性方程，以微分电压误差实现参数的在线评估，与传统递推最小二乘法结果相比，该方法采用自适应神经模糊推理系统神经网络提高电容参数辨识的准确度，并通过在线数据反馈进行有效评估。最后，搭建仿真模型与实验平台，开展仿真与实验，并且通过实验辨识与评估结果对比在正常工况与噪声场景下验证了所提方法的可行性与有效性。

电能存储与应用

作者：刘沛津；孙文池；姚倩

摘要：针对低温环境下锂离子电池储能系统中加热目标温度设定普遍依赖工程经验、且在电池整个放电周期内温度设定保持恒定、缺乏动态优化理论支撑，导致系统在实际运行中存在放电效率偏低、能耗过大的问题，该文提出一种基于双自适应无迹卡尔曼滤波-长短期记忆（DAUKF- LSTM）协同的动态优化方法。首先，在电热耦合建模基础上，针对荷电状态（SOC）与温度状态（SOT）高度耦合、非线性特征显著的问题，设计双自适应无迹卡尔曼滤波（DAUKF）算法对SOC-SOT进行联合估计，从而克服传统双扩展卡尔曼滤波（DEKF）在非线性时变系统中易出现的误差累积问题；其次，构建长短期记忆（LSTM）网络驱动的效率-温度动态映射模型，突破以往基于静态经验规则设定目标温度的局限性，实现了对不同SOC区间下最优放电温度的精准预测。进一步地，构建“状态估计-温度预测-闭环优化”的动态控制机制，将预测结果反馈于目标温度设定过程中，实现加热策略的实时动态优化。实验结果表明，所提方法在低温放电工况下显著提升了系统的放电效率，为寒区储能系统能效优化提供全新范式。

作者：孔令国；田杨进；董晓睿；周星；谢佳兵

摘要：针对目前分布式电氢耦合能源站（DEHS）接入配电网规划中存在的空间跨区协同与长周期氢储能调节潜力问题，该文提出分区-选址-定容的DEHS优化策略。首先在分区层上建立基于改进边权重的配电网分区模块度指标，利用基于变异策略的离散粒子群算法（MDPSO）对配电网区域划分。其次，运用基于Ward法的源-荷时间数据聚合方法，对源-荷时间序列缩减。在此基础上，选址层构建嵌入分区约束的动态最优潮流模型（DOPF），以全网网损最小化为目标，利用MDPSO优化DEHS接入位置；定容层上建立 DEHS全生命周期成本（包括设备投资、运维及置换成本）优化模型，综合考虑电-氢储能长短周期调节能力，通过Gurobi进行容量配置求解。最后以光伏及负荷接入的IEEE 33节点配电网对该优化策略的有效性进行验证。

作者：全睿；刘大志；管鑫；章国光；全琎

摘要：为了降低燃料电池无人机的运行成本，延长其续航时间，该文提出一种融合动态规划（DP）与模型预测控制（MPC）的实时优化能量管理策略（EMS），对燃料电池无人机混合动力系统进行能量管理。通过马尔科夫链（MC）模型对飞行需求功率进行精确预测，构建了包含等效氢气消耗、锂电池衰减成本和燃料电池衰减成本的多目标优化代价函数，使用DP算法求解出预测时域内的最优功率分配序列，并且利用MPC的滚动优化机制实现全局实时优化。研究表明：在相同的锂电池初始荷电状态（SOC）和给定飞行工况条件下，基于DP-MPC的氢气消耗量为11.72 g，与MPC、等效消耗最小策略（ECMS）和状态机控制（SMC）相比，续航时间分别提高了5.39%、13.62%和3.05%；总运行成本分别降低了0.71%、6.12%和1.01%；混合动力系统的总效率分别提高了13.41%、16.74%和12.23%。此外，所提出的DP-MPC策略在面对负载功率波动时，直流总线电压平均波动低于0.01 V，为提高燃料电池无人机的经济性和耐久性提供了方法指导。

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