抢鲜看｜《电工技术学报》2025年第20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：付裕恒；李琳

摘要：现有考虑拉应力对无取向硅钢磁性能非单调变化影响的模型只停留在定性分析层面，亟待提出适用于工程应用的定量模型。该文不考虑原始Energetic模型中参数与拉应力的依赖关系，而是在能量项中加入由拉应力引起的能量密度项，将拉应力下的磁场强度解耦为无拉应力磁场强度叠加拉应力引起的磁场强度变化值。基于磁畴能量以及晶体取向理论，通过不同拉应力下磁场强度之间的关系，分别得到拉应力提高磁性能机制以及降低磁性能机制引起的磁场强度变化值，并通过重新定义两种机制的影响系数，推导得到拉应力引起的磁场强度变化值，而无拉应力下的磁场强度由原始Energetic模型计算得到。在此基础上，最终建立考虑拉应力对于无取向硅钢磁性能非单调影响的磁弹性耦合磁滞模型。针对无取向硅钢矫顽力处磁滞回线局部“变宽”现象，引入高斯函数，对原始Energetic模型中与磁滞损耗有关的参数k进行改进，进一步拓宽了模型的适用范围。模型计算与实验结果表明，所提模型能够模拟拉应力下无取向硅钢磁性能的非单调变化现象且具有较高的模拟精度与实用性。

作者：熊奇；马朝杰；阎诺；陈开创；王毅哲

摘要：电磁脉冲焊接通过各类焊接线圈产生洛伦兹力驱动金属工件高速碰撞实现冶金结合，适用于各种金属材料的连接。其中H型线圈的结构简单、体积小、装配较为便捷，在板件焊接中得到广泛应用。现有的H型线圈均为矩形截面，如何在有限结构下对焊接线圈进行优化设计，进一步提升焊接性能十分重要。该文提出一种倒梯形截面H型线圈，通过铜-铝板件的电磁脉冲焊接有限元模型，分析矩形、梯形、倒梯形三种截面线圈的焊接性能。结果表明，使用倒梯形截面焊接线圈能够增大碰撞后两板件的接触面积。基于焊接窗口理论，倒梯形截面H型线圈的有效焊接宽度最大，焊接性能最好。对倒梯形截面线圈上底边宽度进行参数设计，7 mm时有效焊接宽度最大为0.9332 mm，相较矩形截面线圈提升了10.07%。

作者：杨尚航；王义；徐国宁；王振宇；朱思源

摘要：针对临近空间飞行器中带吊舱类的飞行器在地面调试和放飞期间由于吊舱存在旋转和摆动工况而无法有线连接持续供电的问题，该文设计了一套基于LCC-S补偿拓扑的临近空间飞行器用磁耦合谐振式无线充电系统。首先，提出一种新型碗状耦合结构，可以同时实现抗旋转偏移和任意方向的抗摆动偏移；其次，为进一步增强其抗摆动偏移性能，以降低耦合系数波动率（KFR）为主要目标，以接收端质量为约束，借助有限元仿真软件对耦合结构关键几何参数进行分析和设计，进而对线圈匝数和磁心厚度进行了优化；最后，搭建输出功率为1 kW的无线供电实验平台并对系统性能进行实验验证。实验结果表明：所提出的新型碗状耦合结构可实现360°的抗旋转偏移；且具备在任意摆动方向[-10°, 10°]摆动偏移角下的抗摆动偏移性能，最大耦合系数波动率KFR为0.286，系统传输效率保持在83.0%～87.1%。

电机及其系统

作者：陈珉烁；黄磊；秦伟；李渊；杨建龙

摘要：在众多波浪发电装置中，直驱式波浪发电（DDWEC）由于结构简单、转换效率高而得到了广泛应用。为了提高功率密度，国内外研究人员在直驱式波浪发电中使用了不同类型的直线电机。其中，横向磁通直线电机采用垂直磁通路径和轴向叠压硅钢片，以阻断涡流，减少电机铁耗，提高功率密度。该文提出了一种采用周向与轴向交叉绕组连接的圆筒型横向磁通直线发电机。首先，阐述了电机结构、工作原理和绕组连接方法，推导了适用于任意单个线圈的反电动势通用表达式，通过改变永磁放置方向、线圈电流方向及轴向距离差就可以得到任意幅值和相位的反电动势。然后，研究了不同极槽配合和相绕组连接方式对平均推力和推力脉动的影响。相比周向三相结构和轴向三相结构，该文所设计的结构具有较低的推力脉动（2.62%）和较高的平均推力（227.38 N），单位体积下的功率密度为7.841 kW/m3。电机采用混合励磁结构，从而适应不同波浪速度，实现磁场大范围调节，减少带载时电压的下降，并获得更高的电能质量。根据优化后的设计参数加工制作了一台原理样机，并搭建实验测试平台，实验结果基本与有限元仿真结果吻合。

作者：蔡展鹏；杨淑英；王奇帅；王辉

摘要：受逆变器容许开关频率限制，高速或大功率驱动系统存在低载波比运行工况，常规异步脉宽调制（PWM）低次谐波较大。特定谐波消除脉宽调制（SHEPWM）能有效消除低次谐波，但其指令电压的周期性更新特征制约了矢量控制算法的应用。锁相环的引入提升了指令电压的更新速度，但受到谐波消除算法的制约，动态过程中实际输出电压偏差较大，动态响应性能依然不高。为此，该文提出一种基于占空比自适应补偿的SHEPWM电流闭环控制方案。该方案依据电流控制误差对占空比进行自适应补偿，从而在无需不同调制策略切换的情况下实现了系统动态响应速度和稳态谐波消除特性的统一。在分析电压偏差影响的基础上，讨论了占空比补偿方案机理及其实现方案。为验证方案的有效性，在电动汽车驱动电机实验平台上对算法进行了测试。

作者：王玉彬；刘瀚文

摘要：为了降低传统内置式永磁同步电机（IPMSM）的最大转矩电流比控制策略（MTPA）对电机参数的依赖，提升基于虚拟信号注入的MTPA（VSI-MTPA）的控制速度及控制精度，该文提出一种改进虚拟方波信号注入的MTPA控制策略（IVSWSI-MTPA），即在dq轴电流中直接注入虚拟方波信号，对转矩信号的处理采用了二元函数泰勒展开法，可避免复杂的坐标变换，去除常规的带通和低通滤波器，简化运算过程，进而加快控制速度。同时，由于避免了因忽略高阶偏导数项所带来的误差，提高了系统的控制精度。最后，采用空间矢量脉宽调制（SVPWM）的扇区选择计算方法，验证了所提控制策略的有效性。

作者：侯利民；李政龙；赵世杰；兰骁儒

摘要：针对多永磁同步电机高性能转速协同控制问题，该文提出了一种基于多智能体系统的固定时间优化转速一致性控制方法。首先，根据永磁同步电机的数学模型，为每个电机设计了一个固定时间分布式状态观测器来估计虚拟领导者的状态，以确保每台电机都能准确获得局部目标函数的梯度信息。其次，设计了一个固定时间一致性协议，在协议中引入局部梯度信息，使得多个电机的速度在固定时间内实现一致并收敛至最优轨迹，同时设计了一个固定时间扩张状态观测器来估计系统的未知扰动，从而提高系统的抗干扰能力。最后，通过三电机转速控制实验平台验证了该文所提控制方法的可行性和有效性。

作者：张旭；郗姝涵；张永昌；罗必雄；孙衍谦

摘要：单矢量模型预测电流控制（SV-MPCC）由于具有较高的暂态性能以及较小的计算量，受到广泛关注。相比于矢量控制，SV-MPCC的控制对象不再是基波电流分量，而是参照电流矢量预测值直接生成逆变器开关状态。因而，SV-MPCC仅根据开关状态获得实际输出的基波电压幅值，用以构建电压闭环弱磁结构。然而，由于逆变器电压限制，弱磁区内实际基波电压往往小于期望基波电压，意味着相比于期望基波电压，以实际基波电压作为反馈无法反映真实的电压饱和情况，而SV-MPCC系统中期望基波电压无法直接获取，使得现有闭环弱磁策略存在动态性问题。为此现有SV-MPCC系统多采用基于电机模型的励磁电流开环计算弱磁策略，但却存在鲁棒性差、调制比控制精度低的问题。针对以上问题，该文基于广义磁链误差提出了一种专门应用于SV-MPCC系统的闭环弱磁控制策略。通过对暂态电流方程变型转化，引入广义上的磁链矢量给定值、初始值以及增量值，建立广义磁链误差与定子电压需求间的定量关系。通过反馈广义的磁链误差实现弱磁区对励磁电流的实时补偿，达到对逆变器输出电压的间接闭环控制，充分利用母线电压利用率并能够避免电压饱和的出现。该文提出的闭环弱磁控制方法未引入电机参数，并且不会造成SV-MPCC策略下电流跟随误差的升高。实验测试验证了提出方法的有效性和可行性。

作者：马纪源；曾煜；赵文祥；吉敬华；袁东洋

摘要：内置式永磁同步电机因其复杂的转子结构，使得气隙磁场的精准预测与分析面临挑战。传统气隙磁场调制理论分析气隙磁场时，未考虑因磁路分布及磁饱和不均匀产生的磁场偏移，难以实现气隙磁场的精准预测。因此，该文首先针对内置式永磁同步电机的结构特性，结合磁通路径和磁饱和的分布特点，构建了精细的集总参数模型，并阐明电机磁路模型参数和电机结构拓扑的映射关系，改进了齿槽调制分析；然后，基于原电机的谐波分布，确定目标函数，并结合集总参数磁路模型的气隙磁场精准解析，开展气隙磁场重构；最后，将重构磁场映射到转子表面，优化气隙磁阻分布，实现气隙磁场精准预测与齿槽转矩削减。实验结果验证了解析计算和有限元仿真的合理性。

作者：苏振华；罗俊；刘康；崔李滨；马光同

摘要：在超导电动悬浮工况中，超导直线同步电机的推力波动是保障列车运行平稳性与服役安全性的关键。该文提出了一种采用单层平行四边形推进线圈结构的超导直线同步电机，并通过电磁模型构建与多目标优化设计实现了推力波动的精准计算与有效抑制。首先，通过线圈中心线离散与空间坐标变换，实现了线圈几何特征与悬浮架空间姿态的精准表征。其次，采用离散诺依曼公式对推进线圈与超导磁体间的互感进行计算，并通过虚功法得到了直线电机的瞬态电磁力。然后，构建了超导直线同步电机有限元模型并搭建了实验测试平台。结果表明，所提模型与有限元模型、测试结果相对误差分别小于2%和3%，验证了电磁模型的可靠性。最后，基于第三代非支配排序遗传算法（NSGA-Ⅲ）对超导直线同步电机进行了多目标优化设计，探明了单层平行四边形推进线圈结构对于推力波动的抑制效果，所得结论能够为超导直线电机的设计与优化提供重要理论参考。

作者：许伯强；王彪；孙丽玲；尹彦博

摘要：现有基于数据采集与监视控制系统（SCADA）数据的风电机组故障预警方法往往只针对风电机组的某一位置或者某一类型故障，无法对风电机组整体进行较为全面的预警。针对这一问题，该文提出了基于改进集合经验模态分解（EEMD）和强化的视觉转换器（ViT）模型的风电机组故障预警方法。首先，对EEMD算法进行改进，分解得到的数据包含不同时间尺度的特征信息，且使得分解过程中不发生信息泄露。采用改进的EEMD算法解构风电机组SCADA多维数据之后，构建反映风电机组实时状态的特征矩阵。然后，结合非对称卷积模块对ViT模型进行强化，并加入可变形注意力模块，在降低计算复杂度的同时使得模型可以充分捕捉不同维度与时间尺度的风电机组特征。最后，将特征矩阵输入强化的ViT模型以获得预测结果，与实际值对比得到残差矩阵，依此进行风电机组故障的预警。经风电机组实际运行SCADA数据验证，该文提出的风电机组故障预警方法准确有效，并可通过残差矩阵进一步辨识风电机组发生的故障类型。

作者：肖宗鑫；胡明辉；周强；杜长虹

摘要：随着电驱系统电压水平和开关频率的不断提高，轴承电流导致轴承电蚀损伤进而引起驱动电机故障的问题愈发严峻，成为限制电机寿命的主要原因，因此轴承电蚀抑制措施的研究成为当前和未来电驱系统的关键瓶颈之一。该文在轴承电流击穿传导机制和轴承电蚀介电损伤机制的基础上，从硬件、软件和混合措施三个方面对目前学者们提出的电蚀抑制措施进行了全面总结。根据硬件加装改造位置和软件原理实现方式的不同，总结归纳了四类硬件措施、四类软件措施及三类混合措施，同时对各个措施的抑制原理、作用位置、抑制效果和主要特征进行了详细的对比分析。最后对轴承电蚀抑制措施研究中的关键技术缺陷和未来发展方向进行了总结和展望。

电力电子

作者：贾圣钰；施博辰；赵争鸣；袁立强；刘壮 等

摘要：电力电子技术的应用提升了传统电机系统的调速范围和精准控制能力，在提升其应用领域和范围的同时，也为建模仿真带来了新的挑战，具体表现为电力电子设备带来的混杂特性，以及多学科的深度融合、互相影响。该文针对电力电子与电机系统建模的问题，提出基于能量统一的多学科建模方法，在高效建模电力电子电路的基础上，基于本构关系和拓扑性质的一致性，建立机械和热等多学科系统的等效电路模型，进一步基于能量的一致性和守恒关系，建立不同学科之间的接口。基于双馈风机发电系统算例的建模仿真详细说明了所提方法在电力电子与电机系统中的应用，通过仿真结果的分析体现了所提方法的有效性。

作者：姜杰俊；刘青；韩伟健；辛振

摘要：由于碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管（SiC MOSFET）具有优异的电热性能，已在电力、交通、航空航天等诸多领域得到广泛应用。准确、易用的SiC MOSFET仿真模型对SiC MOSFET电力电子装置的设计与优化，保障系统安全稳定运行起着十分关键的作用。然而，现有的SiC MOSFET开关暂态模型大多忽略了温度对开关特性的影响，使得宽温域工况下器件的电流与电压开关波形与真实的实验波形存在较大差异，模型误差显著增大。为了准确地反映SiC MOSFET在不同温度下的电气特性，该文建立了一种宽温域下的SiC MOSFET开关暂态模型。通过分析SiC MOSFET阈值电压和跨导随温度变化的规律，采用函数拟合的方式对阈值电压和转移特性曲线进行数学建模。并依据SiC MOSFET等效电路和开关暂态过程的物理机理，将开关过程划分为八个阶段进行分段建模。在不同温度下，通过Matlab仿真和双脉冲实验平台的测试对所建模型的准确性进行系统性对比验证，测得的模型开关时间平均误差小于10%，开关损耗误差约为12%，均低于常规建模方法。

作者：李佳；岑汝平；龙虹毓；吴行；罗全明

摘要：针对隔离型多端口变换器设计参数繁多、参数之间耦合作用强且对变换效率影响大的问题，该文提出一种基于分层约束思想的数值化参数优化设计方法，旨在提升变换器在全工作域的运行效率。该文首先详细分析隔离型三有源桥变换器的工作原理，建立频域稳态分析模型；在此基础上，结合变换器工作特性和安全工作域，依次引入电压增益、最大功率、零电压开通（ZVS）等约束条件，大幅缩小了参数设计空间，显著降低了优化难度。其次，以变换器全工作域加权平均损耗最小为设计目标，完成了多端口变换器的主电路参数优化，所提方法全面考虑了主电路参数及其复杂耦合，避免了因忽视耦合作用而导致的效率下降问题；此外，优化过程基于全工作域进行，确保在各种负载和工况下实现高效运行。最后，仿真和实验表明，所提方法能够使变换器在全工作域的平均效率提升约1.5%，证明了所提方法的有效性和可行性。

作者：岳改丽；张哲；杜光辉；徐振振；姚嘉栋

摘要：为了解决三相交错并联双向Buck-Boost变换器各并联模块之间寄生参数不一致，导致各相电感电流不均衡的问题，该文首先提出一种滑模控制-预测控制（SMC-MPC）的均流方法，其中电压外环采用滑模控制，通过建立滑模面进而推导出给定于电流内环的电感电流参考值表达式，提高系统的鲁棒性及响应速度；其次预测控制应用于电流内环，通过推导变换器在离散状态下的空间方程、构建评价函数，并对占空比表达式的导出作出详细的理论分析，通过占空比补偿的方法实现各相电流的均流控制；最后基于Matlab/Simulink仿真软件搭建仿真平台并制作了一台功率为500 W的实验样机。仿真和实验结果表明，采用SMC-MPC策略，在降低系统超调、提高系统均流精度和鲁棒性等方面相较于传统PI-MPC策略均有显著提升，验证该文所提控制理论的有效性和可行性。

作者：钟延；郭祺；侯玉超；涂春鸣；张华赢

摘要：为实现有源中点钳位型变换器效率、成本等指标的综合优化，该文提出一种基于异质混合半桥分流输出的有源中点钳位型变换器，简称混合型有源中点钳位型变换器（HANPC）。HANPC由基于Si IGBT器件的基频模块、低频模块和基于SiC MOSFET器件的高频模块构成。首先，介绍低频模块与高频模块的分流补偿原理，其Si器件低频补偿大电流，而SiC器件高频补偿小电流并改善输出电流的波形质量。其次，以运行损耗最优为目标，对低频模块与高频模块的分流比及开关频率进行优化设计，并给出HANPC的控制策略。然后，通过仿真和实验验证了所提拓扑及调控策略的有效性。最后，将HANPC与现有拓扑进行对比，验证了HANPC在成本和运行损耗上的优势。

作者：刘鹏；盛家英；章勇高

摘要：为解决以往有源电容虽有良好的滤波效果，但储能元件波动受到开关管耐压和耐流的限制，仅能适用于中小功率场合这一问题，该文提出一种基于差频无功理论的有源电容。通过提高无源器件的工作频率提升无源器件的吸收容量，并利用多组高频信号之间频率差将高频功率转化为低频功率，实现低频功率高频化处理。该文设计有源电容阻抗网络，通过高频谐振的组合实现对无源器件的充分利用，在不增加开关器件电压应力的情况下，放大无源元件的工作电压、电流摆幅，显著提升有源电容吸收功率等级。在此基础上，采用一种基于P&O算法的控制方法，通过构建高频信号使有源电容产生差频无功，对单相逆变器二倍频波动功率进行补偿。最后通过仿真与实验证明了该有源电容对直流侧二倍频波动的有效抑制。

作者：彭新；张永磊；原熙博；覃育焕；李炎

摘要：基于四有源桥变换器隔离的级联型风力发电变流器具有模块化结构且高电压的特点，通过瞬时功率的聚合传输可以直接消除低频电压脉动，大幅减小直流侧电容，在20 MW及以上功率等级的海上风力发电系统中具有重要的应用前景。然而四有源桥变换器传输脉动功率时，其输入绕组电流出现偏置问题，增大了电流应力和系统损耗。该文以四有源桥变换器解耦等效模型和单移相调制策略为基础，分析瞬时功率聚合传输过程中绕组电流偏置的原因，揭示电流幅值的波动特性。并提出一种改进调制方法，在保留原有移相角的基础上，增加内移相角来平衡输入绕组电压正、负极性占空比，实现变换器一次侧漏感伏秒平衡，绕组电流的正、负幅值对称波动，进而消除绕组电流的偏置，降低变换器的电流应力和损耗。通过仿真和实验结果，验证了所提改进移相调制策略的正确性。

作者：肖凡；蒋毅；彭星；涂春鸣；郭祺

摘要：功率开关开路故障是影响逆变器可靠性的关键因素之一。有效的故障诊断方法有利于保障容错控制的精准实施，对系统的安全运行至关重要。针对现有三相四线制T型逆变器功率开关开路故障诊断策略诊断变量多、流程复杂的问题，提出基于共模电压残差单类型诊断变量的开路故障定位方法。首先，分析三相四线制T型逆变器单管故障特征，并基于其简化电路，构建故障共模电压残差；同时，通过研究故障模态，引入“脉冲面积”度量，对不同开关故障下逆变器的共模电压残差进行精准量化；此外，为区分各开关故障下的差异性，刻画自适应阈值诊断区域并设计故障检测变量以实现故障开关精准定位。最后，搭建一台10 kW的三相四线制T型逆变器样机进行实验，结果验证了所提诊断方法的有效性与鲁棒性。

作者：王浩；赖伟；吴云杰；李辉；何赟泽

摘要：功率器件作为变换器的关键部件，在能量转换和电能控制方面起着至关重要的作用，因日益增长的功率密度及复杂的服役环境导致其可靠性问题愈发突出，而功率器件可靠性测评依赖功率循环测试的老化参数在线获取及失效机理分析，但现有直流功率循环测试与真实服役工况应力差异较大，导致失效机理及数据准确性有待考证。因此，开展功率器件直流和交流功率循环测试方法及结果对比分析研究，对功率器件实际服役可靠性量测至关重要。该文针对功率器件可靠性研究的功率循环测试有效性问题开展研究。首先，针对中低压变流器用焊接型IGBT器件直流及交流功率循环测试开展失效机理及数据对比分析。其次，开展柔性直流换流阀用压接型IGBT器件直流及交流功率循环测试结果的失效模式及机理对比分析。最后，总结分析不同应用场景下IGBT器件可靠性测评手段优缺点。结果表明：焊接型IGBT器件交流及直流功率循环测试的失效机理差异较小，但交流功率循环测试可用于研究输出频率对功率器件可靠性的影响；基于非实际运行工况的压接型IGBT器件可靠性分析与测试结果不能有效表征器件真实工况下的失效物理过程。研究成果为不同服役场景的IGBT器件可靠性测评方法提供科学依据。

作者：金宁治；侯焦伟；孙东阳

摘要：准Z源级联多电平逆变器（QZS-CMI）可实现单级升压和逆变的功能，其每个功率单元可独立控制且不存在电容均压问题，适用于分布式光伏发电系统。针对准Z源逆变器（QZSI）传统简单升压调制导致开关频率过高的问题，该文提出一种多载波移相脉宽调制（MPSPWM）方法，通过将直通零矢量插入开关切换时刻，减小系统开关频率。为提高系统动态响应、减小QZS-CMI电流畸变率，该文提出一种总分式控制策略。直流母线电压分控制器采用PI控制实现直流链电压的稳定，并网电流总控制器采用改进的无差拍控制（DBC）实现并网电流的快速跟踪。当各模块间输出功率不平衡时，功率较大的模块易发生过调制。该文提出一种3次谐波注入控制策略，通过在过调制模块中注入3次谐波，在未过调制的模块中注入同量的反向3次谐波，有效地提高了功率运行范围，防止过调制的产生。最后通过三模块级联QZS-CMI仿真及实验验证上述理论的有效性。

电能存储与应用

作者：徐志成；张弘毅；田金鑫；汪洋；蒋凯

摘要：在锂离子电池理论建模过程中，模型参数摄动及互耦合作用会导致模型输出特性出现偏差，严重影响模型的预测精度。对此，该文提出电池模型场域系统参数随运行工况的敏感性量化评估方法，以此实现对模型场域系统参数与电池输出特性间映射机制的精准描述。首先，构建锂离子电池电化学-热耦合模型，进而以端电压和平均温升为模型主要输出特性；其次，采用拉丁超立方抽样方法构建模型场域系统参数的采样矩阵，利用Sobol指数法实现模型场域系统参数的全局敏感性量化分析；最后，针对多维动态工况，建立参数敏感性随运行工况的量化评估标准。研究结果表明，固相体积分数、颗粒半径、电极反应速率常数、固相扩散系数及最大离子浓度等场域参数对系统特性影响较大。相关研究成果可为模型参数的动态工况优化提供理论基础，助力锂离子电池的精确建模与仿真优化。

作者：毛玲；赵建辉；林涛；赵晋斌；胡琴

摘要：可靠的测量数据对于锂离子电池的荷电状态（SOC）估计至关重要。然而，在实际应用中，数据缺失和噪声干扰会影响SOC估计的可靠性。首先，该文分析了随机缺失数据对电池SOC估计的影响，并采用伯努利方程模拟传感器随机故障导致数据缺失的情况。其次，结合相关向量机（RVM）和随机森林（RF）两种算法，实现对不可靠环境下更高精度的荷电状态估计和端电压输出。同时，引入无迹卡尔曼滤波（UKF），以降低噪声对SOC估计的影响。最后，通过实验平台测试的数据对该方法进行验证，实验结果表明，所提方法能够在不同工况和多种缺失率下的平均绝对误差（MAE）保持在1%以内，表现出较强的鲁棒性。

作者：董明；罗阳；雷万钧；任明；郭安祥

摘要：单体锂电池经一致性筛选后以不同串并联方式构成大规模模组以满足动力或储能系统的高电压及大容量应用要求，但现有电池管理技术尚难以检测因电池状态差异引起的模组内过充电及过放电故障，为大规模储能电池安全稳定运行带来了隐患。对此，该文提出了一种基于电化学阻抗谱的并联电池状态差异辨识方法。该方法首先通过设计0～18%健康状态（SOH）差异电池组成模组，对锂电池模组的阻抗特性进行电化学阻抗谱测试；然后基于电化学阻抗谱（EIS）测试结果搭建Randles等效电路模型及拟合模型参数，结合弛豫时间分析确认模型参数准确性并获取等效电路参数，进一步利用Spearman分析其与电池荷电状态（SOC）和SOH相关性，从而提取可用于辩识状态差异的特征参量；最后构建支持向量机模型以实现模组内电池状态差异有效辨识。结果表明，模组内单体电池状态差异会使EIS的实部阻抗在0.01～1 Hz频段差异显著，阻抗虚部在1～100 Hz频段差异明显；Randles等效电路模型具有良好的仿真效果，其中电阻Rs、Rp1、Rp2与常相位元件导纳Y1等四参数与电池SOH具有较强相关性，可作为特征参量，经支持向量机辩识模型可对并联电池状态差异进行快速辨识，准确性可达94.12%。该文通过研究电池阻抗特性，结合模型构建与数据驱动方法实现了对电池并联结构下状态差异的准确判别。该方法可为大规模电池模组内电池状态检测提供理论基础及技术路线，具有较强的理论及工程意义。

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