摘要：无线电能传输系统中的整流性负载具有非线性特征,而对系统传输特性分析和谐振参数设计时常采用基波分析法,将整流性负载等效为纯电阻,导致理论分析与实际存在一定偏差、系统偏离谐振状态。针对该问题,以LCC-S型无线电能传输系统为研究对象,考虑谐波以及整流性负载的非线性,对系统传输特性进行分析,进而提出基于整流性负载补偿的负载阻抗和接收端串联谐振电容参数的计算方法,并对逆变电路开关特性进行分析验证。所提接收端谐振参数设计方法能够使系统接收端回路谐振,提高系统的输出功率;降低逆变电路开关管的关断电流,提升系统的传输效率。搭建了一套2.5 kW的LCC-S型无线电能传输实验平台,验证了理论分析与所提参数设计方法的有效性和正确性。

摘要：针对批量电动汽车退役电池的梯次利用,电池评估专用设备的技术研发面临迫切需求,但评估软件的算法策略开发难度大。兼顾快速性与准确性的阻抗谱方法在专用设备实现中具有良好的可行性。因此选择测试时间短且对采样频率要求低的中低频阻抗谱,在硬件实现中既节约了高频采样成本,又避免了低频正弦难以精准实现的难题。通过拟合电荷转移阻抗特征圆,提取顶点虚部、拐点虚部、圆心横坐标、圆与实轴的交点及其模态分解残值5个健康特征,运用皮尔逊相关系数验证健康特征与容量的相关性,利用高斯过程回归指数模型进行模型训练并验证,实现了锂离子电池容量的快速估计。首先应用实验室测试数据进行方法验证,试验值均在估计值的95%置信区间内;然后应用公开数据集进一步验证,该方法建立估计模型决定系数R2为0.92,估计结果的均方根误差为0.490 8,平均绝对百分比误差为1.343 1%。此外,分别选取减少阻抗谱拟合圆数据点、选取中低频阻抗谱顶点和拐点阻抗、提取实轴以上全频段固定频率点阻抗3种方法,对比验证了所提方法的精度优势和有效性。结果表明:通过拟合特征圆提取关键参数,融合拐点和顶点特征,在保证较高精度的条件下,能够实现电池容量的快速估计。

摘要：锂离子电池热学模型参数(热容和热阻)的准确辨识对电池热电耦合建模及状态参数估计至关重要。然而传统测量方法成本高且测试周期长,如何利用充放电工况结合产热和传热机理研究快速热参数辨识方法具有重要意义。以8A×h软包锂离子电池为研究对象,建立分布式热路模型;设计双向脉冲工况实验,采用自适应粒子群算法(APSO)进行辨识;同时采用其他工况进行验证,实验和仿真温度误差小于0.1℃。另外,将热容和热阻转换为比热容和导热系数,并与其他文献中同类电池的参数进行比对,量级接近。研究结果表明,该方法可以有效解决层叠式软包锂离子电池热学模型参数辨识难的问题,且简便易行、成本低。

摘要：电池健康状态(state of health,SOH)是保证系统安全稳定运行的关键,健康状态估计不准将影响电池的使用性能,甚至引发电池滥用等问题。电池电化学阻抗谱通过宽频范围内电池的阻抗特征来反映其内部的电化学过程,蕴含了大量电池老化信息,已经逐渐成为分析锂离子电池性能的有力工具。然而,传统的电池阻抗谱测试方法耗时长、成本高昂。为此,以实现锂离子电池的精细化检测与健康状态快速评估为目标,围绕基于电化学阻抗谱重构技术的电池健康状态估计方法展开研究。通过逆重复最大长度序列设计多频电流激励信号,实现了电池阻抗谱的快速测试。采用连续小波变换开展阻抗谱重构,从而获取目标频率范围内的电池阻抗信息,整个过程耗时小于4.5 min。通过不同老化状态电池在特殊频率点下的重构阻抗幅值建立经验模型,实现了电池健康状态的快速准确评估。

摘要：电池内短路安全风险是评价电池安全特性的重要因素,通过对4种典型钛酸锂动力电池分别进行两种不同荷电状态下的针刺试验研究,分析钛酸锂动力电池在针刺内短路场景下的风险特性,并结合材料表征和伪2维(Pseudo-two-dimensions,P2D)模型仿真分析的手段研究电池针刺内短路过程的反应机理和影响因素。研究结果表明,钛酸锂电池由于负极材料较低的电导率,在针刺内短路场景下可以有效减小负极材料-正极集流体之间短路过程的电流密度,降低内短路风险,使钛酸锂电池具有较强的抗针刺滥用能力。在过充状态下针刺,不同类型钛酸锂电池反应剧烈程度差异明显,存在完全热失控、局部热失控、不热失控3种风险状态,电池反应剧烈程度受电池封装形式和隔膜类型的影响,分析证明电池针刺反应剧烈程度与隔膜陶瓷涂覆量呈负相关关系。研究结果为提升锂离子电池内短路安全设计提供了参考。

摘要：电池外短路损伤特性研究对于高可靠性熔断防护设计具有重要意义。基于自主开发的最小时间为0.1 ms、最大过流为5000 A的可控外短路测试平台,以磷酸铁锂圆柱型锂离子电池为研究对象,进行了不同电流与时间组合的外短路测试。研究证明磷酸铁锂电池外短路存在破裂泄漏、内部熔断以及累积损伤3种损伤模式。电池外短路安全边界、熔断边界和性能损伤边界均具有反时限特征,且前两个边界在电流有效值30C处存在交点。电流小于交点值容易触及安全边界发生破裂泄漏事故,安全风险增加;电流大于交点值优先触及熔断边界发生熔断保护,防护可靠性提高。对于未发生熔断或破裂的电池,存在多次外短路冲击累积失效的风险。基于研究结论,充分考虑电池外短路损伤特性,能够保证电池系统在发生外短路时不产生过度损伤,提高系统安全性。

摘要：当电动汽车快速充电站配置电池储能系统时,合理的能量管理策略对控制充电负荷峰值功率、减小功率波动具有重要意义。然而,能量管理策略的有效性依赖于准确的负荷预测,但实际上由于环境影响和预测模型的原因负荷预测无法完全准确。基于以上问题,为应对充电站储能能量管理策略中充电负荷不确定造成的影响,提出了考虑负荷预测不确定性的储能鲁棒实时控制策略。首先,分析了现有的负荷预测方法,并对负荷预测结果进行建模;然后,运用鲁棒预测控制方法,分别以充电站电费最小和储能系统荷电状态波动最小为目标构建系统模型和设计控制策略,并通过鲁棒对等转化将不确定性模型消除,有效应对负荷预测不确定性的影响。算例研究表明,通过对比模型预测控制和逻辑门限控制的结果,所提的鲁棒控制策略能够有效降低充电负荷峰值,验证了策略的有效性。

摘要：传统储能虚拟同步机(virtual synchronous generator,VSG)控制的动态特性和下垂特性无法单独调节,因而不能较好地同时满足抑制有功功率动态振荡及电网一次调频的需求。为此,提出了一种优化储能VSG动态特性的d轴电流微分前馈控制方法。该方法利用d轴电流经微分环节前馈到有功功率控制环路,通过调节微分环节的参数改善VSG的动态特性且不影响下垂特性,同时不加剧有功功率和无功功率之间的动态耦合程度。首先分析了所提方法通过调节系统阻尼比改善动态特性的控制机理,给出了微分环节参数的设计方法。然后建立了考虑所提方法的状态空间小信号模型,接着利用参与因子确定了特征根和状态变量的关联程度,在此基础上详细分析了相关参数对动态特性的影响,同时利用参数灵敏度分析了微分环节参数对所有特征根的灵敏度影响。进一步分析了含电流微分前馈控制的VSG的解耦特性和鲁棒性。最后通过仿真和实验验证了电网频率变化和功率设定值变化时所提方法的有效性。

摘要：谐振开关电容变换器(SCC)因可实现零电流开关、减小开关损耗和提高功率密度而广泛应用于数据中心、电动汽车等高功率密度和增益比场合,电感元件作为其重要组成部分是影响变换器提高性能的关键因素。为解决变换器前后级谐振电流不等而导致的解耦困难问题,该文设计一种中柱不开气隙的解耦磁集成电感。在研究电路工作原理的基础上,通过对偶分析法分析并与耦合磁集成相比得出,中柱不开气隙的解耦磁集成方法电感耦合度更高、且能够实现两级解耦。变换器谐振参数不对称会导致前后级谐振周期不一致,该文采用完全对称绕组以降低绕组对磁性参数的影响,保证多个电感参数的一致性。最后制作实验样机,验证了所设计的谐振SCC磁集成电感的合理性和有效性。

摘要：两级式单相逆变器由前级DC/DC和后级DC/AC组成,通常利用负载电流前馈提高DC/DC的动态响应能力,但DC/AC输出瞬时功率的二次脉动,会由前馈通道使DC/DC的输入源产生二倍频电流。为了消除负载瞬时功率脉动对前级DC/DC的影响,提出在电压环引入串联虚拟阻抗以及增加电流环有功指令的前馈解耦控制方法,并推导出2条前馈通路的最优组合方式。在此基础上给出串联虚拟阻抗和有功电流前馈的优化选取方法以及控制器参数设计思路。该方法不仅能有效抑制输入侧的低频纹波电流,保证了系统的稳态性能,而且能够完整快速提取前馈分量,提高了DC/DC负载突变时的响应速度,实现了前后级之间的二次功率解耦。理论分析表明,所提控制既能满足二倍频电流抑制要求,又增大了电压环带宽,系统的动态特性更强。仿真和实验结果验证了所提控制策略的有效性。