二、中国电源技术研究发展概况
1.新颖开关电源：直流变换、功率因数校正
近年来，随着可再生能源的迅速发展以及电动汽车充电、数据中心、海上风电等新兴行业的不断壮大，越来越多的分布式能源接入配电网，直流负载在电网中的占比也不断增加，这为交流配电网带来了巨大挑战。与交流配电网相比，直流配电网与分布式新能源以及直流负载之间的接口简单，且具有高能效与高灵活性等优点，因而受到了越来越多的关注。电力电子变换器是直流系统中的重要组件，为实现高效率、高功率密度、高速瞬态响应，LLC谐振变换器、双有源桥（DAB）变换器以及三电平谐振变换器受到了学者们的广泛研究。而对于现行的交流系统，单相Boost PFC与VIENNA整流器仍是交直流转换的重要接口，但在电能变换的过程中，电压及电流谐波对变换器的运行性能有着不可忽视的影响。采用合适的调控策略以尽可能减小谐波对变换器稳态及瞬态性能的影响也备受学者们关注。此外，从研究与创新路径而言，与生物医学等其他学科的应用相结合，则能发掘新的应用需求，拓宽开关电源现有的研究领域。
中南大学的粟梅教授等提出了一种用于宽输入电压范围的准两级隔离双向Buck-DAB转换器，可以始终工作在电压匹配条件下，相比传统的Buck级联DAB的结构，其前级电路在实现调整变换器增益的同时仅传输部分功率，并且易于实现变换器所有开关的ZVS工作，保证了变换器的高效率运行。东南大学的陈武教授等基于三电平电路设计了一种低电压应力的枝干分流型谐振变换器，所有开关管的电压应力都较低且均实现了软开关。此外，通过在辅全桥单元原边添加一个阻断电容，可实现该部分续流电流的快速下降，使得续流功率最小，进而减小了导通损耗。南京航空航天大学的胡海兵教授等提出了一种用于LLC变换器的非线性负载电流前馈控制方法，通过快速控制输入功率来加快负载跳变时的动态响应速度。该方法相较于传统的电荷控制策略，能将负载电流跳变导致的输出电压过冲与输出电压跌落降低约三分之二，动态恢复时间也大幅缩短。西安交通大学的卓放教授等针对DAB变换器对DPS控制进行了优化，减小了变换器稳态工作时的电流应力，同时提出了一种功率补偿控制，对理论传输功率与实际传输功率之间的差异进行补偿，增强了负载扰动时变换器的鲁棒性。南京航空航天大学的阮新波教授等在注入零序分量的载波调制策略下提出了一种基于多谐振PR调节器的中点电位平衡控制方法，可有效地抑制VIENNA整流器中谐波分量对变换器运行的影响，实现整流器中点电位的平衡。河海大学的张犁教授等针对Boost PFC变换器提出了改进LADRC的电压外环控制策略，通过在扩张状态观测器前后端注入广义扰动补偿算子，为电压外环增加了控制自由度，提升了观测器对扰动的灵敏度，在几乎不影响变换器网侧电流THD的前提下，增强了系统对外部扰动的补偿能力，改善了系统带宽受限条件下的动态响应。面向基于超顺磁性氧化铁纳米颗粒的生物实验和临床研究需求，东南大学的陈武教授等提出了一种电感连接型结构的频率-场强可宽泛调节的弱磁场rTMS脉冲电路，并提出了相应的参数设计方法与控制策略，解决了传统rTMS放电电路晶闸管电压应力过高以及限流电阻耗能大等问题。
2.变频电源及电力传动系统
当前国家积极推进可持续发展的能源战略，加快经济转型，强化节能减排。工业领域的再电气化将推动“电驱化”的不断发展，实现用电结构优化，加快新旧动能转化。电力传动系统是“电驱化”的重要组成部分，正面临着良好发展机遇。随着电力电子技术、自动控制技术、微机技术的不断进步，变频器与电力传动系统正朝着强控制性能、高可靠性、低成本方向发展。在大容量或高转速电机驱动系统中，为了减小功率器件的开关损耗，系统通常要求低载波比运行，这就导致了相电流谐波含量高、电流控制性能下降等问题。在实际应用中，电机参数由于温度、饱和度等原因与实际值出现偏差，传统控制方法会导致控制效果进一步恶化。电机的调速范围对于工业伺服、电动汽车等领域是一项重要的指标，星-三角切换是交流电机实现宽范围调速的主要途径之一，但是传统的切换方式依赖机械继电器，会影响转矩输出的平稳性，甚至会产生电弧影响装置的安全性。在家电领域，无电解电容电驱系统可以提高系统可靠性，降低系统体积，但如何抑制网侧电能质量成了新的研究挑战。另外，高转速、大功率电机在外界干扰下的机电扭振也是亟需解决的问题。国内学者针对这些问题进行了细致深入的研究，并取得了丰富的研究成果。
针对内嵌式永磁同步电机dq轴参数不对称的问题，浙江大学李武华教授等提出了一种基于特征值规范型矩阵的建模方法，通过非奇异线性变换等价转化为对称系统，并推导出适用于非对称系统的复数PI控制器。实现低载波比工况下的dq轴解耦，动态响应快，相较于经典PI控制器，相位裕度大幅提升，且不会引入额外的建模误差。针对低载波比下相电流中大量低次谐波问题，浙江大学胡斯登副教授等成功地将同步空间矢量调制技术应用于感应电机闭环控制系统中，通过最小化转子磁链误差，优化控制周期以实现电磁转矩的无差拍控制，所提算法产生的电压脉冲具有良好的同步性和对称性，能有效地抑制电流谐波。针对电机参数变化引起的控制效果恶化问题，华北电力大学张永昌教授等提出了一种基于扩张状态观测器的级联无刷双馈电机鲁棒预测电流控制方法，该方法能快速地估计模型不确定性引起的总扰动，并结合无差拍控制实现电流的准确控制。西安理工大学尹忠刚教授等提出了一种基于改进搜索算法的同步磁阻电机最大转矩电流比控制方法，通过电流角度平滑切换策略减小了搜索算法切换时的转矩脉动，降低了转速波动，并采用磁链观测器估计的电磁转矩来补偿电流矢量角，提高了搜索算法的动态性能，该方法具有较好的鲁棒性并且不依赖同步磁阻电机参数。针对无电解电容电驱系统的电能质量问题，哈尔滨工业大学徐殿国教授等提出了一种阻抗重塑的网侧电流谐波抑制方法，通过对频域特性进行分析，揭示了LC谐振对导纳的影响以及电流谐波与电感电流的关系，在此基础上，提出了一种有源阻尼控制方法来抑制特定频率的网侧电流谐波。华中科技大学蒋栋教授等提出一种星-三角柔性切换方案，利用直流母线电容双向电流流通能力和主动注入零轴电流的方式实现转矩基本无波动，在电机宽范围调速的同时保障系统长期运行的可靠性。深圳市禾望电气股份有限公司郑大鹏博士等提出了一种基于虚拟惯性控制的冷连轧交流传动系统设计方法，通过改变系统的电机转动惯量和系统的谐振频率，实现对机电扭转振动的抑制。
3.硅基器件、SiC/GaN器件、新型功率器件及其应用
随着新一代能源技术革命的发展，SiC和GaN等新型电力电子器件在电力转换、逆变器和其他应用中已经具有技术和综合成本优势，迎来研发及应用的新一轮热潮，助力光伏发电以及新能源汽车等新领域的更多突破。对于新型功率器件，采用新技术以及优化设计等方法可以使其更好地满足高效率、高功率密度等新时代应用需求。同时，通过传统、新兴方案的有机整合，研究者得以梳理出更适合新型功率器件的配套方案，解决传统单一方案的局限性，提高设计的稳定性及可靠性。此外，各类新型功率器件的分析及对比等得到了进一步研究，提升了该领域理论探索及科研实践方面的系统性及完整性。
重庆大学的曾正教授等提出了一种针对高压功率模块的隔离驱动的设计方案，实现了不低于10kV的绝缘水平以及低至3pF的耦合电容，充分满足了高压功率模块对驱动绝缘与抗干扰能力的要求。实验设计的隔离电源具有10W的额定输出以及高达87.8%的效率，并在驱动级设计中实现了高峰值驱动电流的输出。合肥工业大学的李贺龙教授等对电机驱动装置中的逆变器进行建模，获得逆变器在不同工况下的功率损耗与效率，比较SiC MOSFET与Si IGBT应用于电机驱动时的性能，为电机驱动领域的进一步研究打下了理论基础。中山大学的刘扬教授等从p型栅氮化镓HEMT的动态特性出发，探究不同开关条件对GaN器件动态导通电阻和阈值电压的影响，基于100W的有源箝位反激电源实验证明该类器件的动态特性稳定性在该应用场景下处于可控状态，推动了GaN器件动态稳定性方向的深入研究。北京智芯微电子科技有限公司联合清华大学对SiC MOSFET的短路及过电流保护方案进行了研究。通过将经典的去饱和保护方法与基于寄生电感的保护方法相结合，使其在不同电流上升速率之间在响应速度上实现优势互补，充分提高了SC或OC故障的检测速度，保障了SiC MOSFET工作的可靠性。英飞凌集成电路有限公司的马新工程师等分析了英飞凌新一代1700V IGBT7和二极管EC7芯片的特性，通过与上一代产品FF600R17ME4进行静态特性对比，证明了900A和750A两款新产品的独特优势，并针对级联高压变频器和静止无功发生器的应用场景进行仿真对比，阐明了新一代IGBT产品在输出能力和功率损耗等方面为系统带来的价值。
4.高频磁元件和集成磁
近年来，随着宽禁带GaN器件的发展，开关电源向着高频化、小型化和高效化发展。在各式模块电源中，电感、变压器等无源元件的体积和损耗占有较大比重。因此，减小磁性元件尺寸，降低磁性元件的损耗是提高变换器功率密度和效率的关键。为了降低寄生参数和损耗，提高功率密度并帮助系统散热，高频化、集成化和平面化的磁性元件设计逐渐成为研究人员的共识，PCB绕组和平面磁件技术、磁集成建模与设计已经得到了快速发展。随着功率密度的提升，热应力问题在平面磁件中尤为明显，因而很多学者对高频平面磁件的热建模问题开展了研究。此外，很多研究聚焦于开关频率的提升引起的严重的电磁干扰噪声问题，EMI滤波器设计问题被广泛研究。为了优化磁材的电磁性能，进一步降低磁元件的损耗，针对高频低损耗磁材研究也得到了广泛关注。
太原理工大学的杨玉岗教授针对传统的“EI”或“EE”型磁集成变压器磁通分布不均匀、绕组涡流损耗大的问题，提出了一种新的“E+E”型磁集成变压器结构，建立了其磁路和电路模型，并设计了用于两相并联LLC谐振变换器的“E+E”型磁集成变压器，通过与传统“EE”型磁集成变压器的实验结果进行对比，证明了“E+E”型磁集成变压器可以在全负载范围内获得更高的效率。福州大学的肖俊涛等针对相位误差对传统双绕组交流功率法测量高阻抗角磁心损耗带来的测量精度问题，提出了一种新的交流功率法测量方案，利用空芯电感定标校验实验测量平台的相位误差，提高交流功率法测量高阻抗角磁性元件磁心损耗以及高频磁性元件磁心损耗的测量精度。基于提出的测量方案搭建了测试平台，验证了该方案可精确测量正弦波激磁的高阻抗角金属磁粉芯的磁心损耗，该研究具有重要的工程意义。南京航空航天大学的王树鹏等针对一次侧和二次侧均为低压大电流的移相全桥变换器，提出了一种一次绕组和二次绕组交错串并联的磁集成矩阵变压器的设计，同时实现了一次侧与二次侧的自动均流，降低了器件的电流应力，并通过制造样机和实验验证了所提出的磁集成变压器在一次绕组和二次绕组上的良好的均流能力。东南大学的沈湛教授等针对广泛应用于高频、高功率密度电力电子变换器的平面变压器受到温升限制的问题，对平面变压器进行了更精确的热分析并建立了简化的热仿真模型，并在MHz的样机上进行仿真和实验测量，验证了简化的热仿真模型的正确性。天通凯立科技有限公司的张晋康等为进一步提高NiZn铁氧体的致密化程度，从而提升材料的初始磁导率与饱和性能，基于氧化物法制备了不同预烧温度的NiZn铁氧体材料，研究了预烧温度对该材料的致密化、电磁性能的影响，实验结果表明当预烧温度为950℃时，能够获得晶粒大小均匀、气孔少、结构致密的显微结构以及最优的起始磁导率、饱和磁通密度特性。
5.新能源电能变换
目前，实现碳中和目标已成为世界各国的共同愿景，风力发电、光伏发电等可再生能源大规模替代传统化石能源是实现这一目标的关键。在构建以新能源为主体的新型电力系统的目标下，电网中以风电、光伏为代表的新能源发电装机渗透率日益增长。然而，随着风电、光伏等新能源发电系统接入电网的容量日益增长，其运行策略对传统电网产生了重要影响，也给相关变流器高效、稳定运行带来了巨大挑战：如对分布式发电单元与电网之间的电力电子变换装置性能需求不断提升，大容量电池储能系统向规模化方向发展带来的安全可靠性问题，直流输电设备及新能源电场中电力电子装备与电网之间的动态交互作用可能会导致的谐振事故，电网中新能源发电比例不断提高使电网逐渐呈现弱电网特性，并网逆变器的控制以及引起的一些电网保护问题等。国内很多学者对新能源变换技术、分布式电源和电网系统之间交互影响不断探索，取得了丰硕的研究成果。
武汉大学的潘尚智教授等针对光伏组件输出功率不一致导致的逆变器功率失配问题，提出了一种基于磁路耦合的模块化集成三相光伏并网变换器。该拓扑通过对传统隔离型级联H桥的子模块进行集成，将三相通道与多绕组变压器耦合，使三相二倍频功率在磁心中相互抵消，减小直流母线电容值，进而降低子模块的尺寸和成本，提高功率密度。上海交通大学的李睿教授等基于在大规模储能领域，电池模块以双向变换器为接口的串并联汇集扩容方式更具优势，提出一种双向直流变换器拓扑和设计方法。其中，变换器子模块为LLC与Boost组成的两级式直流变换器，LLC做定频运行，Boost起调压的作用，两个相同的子模块在一次侧并联、二次侧串联。该变换器具有较宽直流电压增益范围，高效率、高功率密度的特点。上海交通大学的朱淼教授等针对单独使用双有源桥（DAB）变换器所具有ZVS范围有限，方均根电流、输出电压纹波较高和输出电流具有负脉冲等限制问题，采用单有源桥（SAB）与半有源桥（Semi-AB）模式的结合，提出了适用于单向功率流应用的模式切换策略，该方法不仅保留了DAB变换器的大部分优点，还能延长开关管的工作寿命，降低电流应力与输出电压纹波，拓展低电压转换比下软开关ZVS的工作范围。东南大学的邓富金教授等基于海上风电场应用场景，基于直流技术汇集电能具有明显优势，提出了一种基于二极管整流隔离型DC-DC变流器的海上风电全直流系统拓扑结构和启动协调策略。该方法通过风机侧变流器不控整流的恒电流控制、最大功率控制，网侧变流器定低压直流控制、海上变流器定中压控制相互协调，可实现全直流海上风电系统高效起动。重庆大学的杜雄教授等针对直驱风电场经电网换相换流器（LCC）的高压直流输电送出系统中会出现频率耦合效应，导致系统的稳定性分析结果不准确等问题，建立了计及频率耦合效应的等效阻抗模型，得出更为准确的稳定性分析结果。清华大学的耿华教授等针对集成多个并联并网变流器的系统结构参数非线性变化引发的系统稳定性问题及宽频振荡现象，提出一种大规模新能源发电系统的分布式无源稳定控制策略。基于无源控制理论，从非线性角度出发，设计能够感知变流器即插即用引发的电网结构和参数变化的非线性观测器，实现了大规模新能源并网变流器多机系统的分布式无源控制。南京航空航天大学的陈新教授等针对含静止无功装置的新能源场站高频谐振机理及影响因素展开研究工作。从阻抗视角出发，分别提出无源高频谐振抑制方法和基于SVG高频阻抗重塑的有源抑制策略，同时对高频谐振抑制方法在实际工程中所面临的问题进行了分析。合肥工业大学的张兴教授等针对电压控制型并网逆变器（VCI）在弱电网条件下有功功率带宽低，功率响应速度慢的问题，提出一种附加零点的快速功率控制策略，能够有效地减小功率阶跃响应的调节时间，提高VCI有功功率控制带宽的同时不影响系统稳定性。同时为了消除电网阻抗变化对参数设计的影响，提出一种基于定时功率扰动的参数自适应方法。安徽大学的胡存刚教授等针对弱电网下，电网阻抗变化将影响并网电流的质量引起的带有本地负载的分布式发电系统数学模型与不接负载时存在较大差异等问题，搭建了弱电网下带负载的并网系统的精确数学模型，提出了外环PI控制器比例参数Kp的自适应控制策略。南京航空航天大学的谢少军教授等针对基于虚拟振荡器控制的并网逆变器小信号建模困难问题，提出采用描述函数法建立虚拟振荡器的线性化模型，进一步建立了整个并网逆变器的稳定性分析的数学模型并给出了稳定判据。山东大学的方旌扬教授等针对光伏并网系统孤岛与低电压穿越协调控制问题和现有孤岛检测法存在的缺点，设计了基于PCC波阻抗特征辨识孤岛和故障电压跌落两种状态的同步检测方案，并据此提出了协调控制方法。
6.电能质量治理与优化
近年来，对电力需求的增加、非线性电子设备和敏感负载的接入以及“十四五”规划后我国电力系统对新能源最大限度的开发利用，使有源配电网电压波动、谐波、无功等电能质量问题愈发突出，有源配电网的高效、高质供电受到广泛关注，电能质量治理与优化也势在必行。
用于电能质量治理的电力电子装置常分为串联型与并联型，两者各具优势和特点，为了进一步提升电力电子装置的利用率和应对电网复杂运行工况的能力，国内外相关学者在拓扑结构和控制策略等方面对传统串联型、并联型装置功能集成进行了深入研究，但现有的集成装置大都结构复杂，且在串并联切换的过程中会出现瞬时冲击导致装置可靠性降低。湖南大学的涂春鸣教授等提出了一种具备电压支撑与无功调控能力的多功能并网变换器，该设计能在串联补偿模式与并联补偿模式之间柔性切换，有效降低切换过程中的瞬时冲击等问题，进而保证了装置自身以及电网的运行可靠性，实现高效高质的电力供应。两种常用的补偿方式中，串联补偿因其能有效提高远距离输电容量的优点，在我国的电力系统之中应用较为广泛，但因此引发的次同步谐振问题也日益突出，成为影响电力系统稳定性不可忽视的问题之一。柔性交流输电（Flexible AC Transmission Systems，FACTS）技术的主动阻尼控制法通过附加次同步控制环节能有效抑制次同步谐振，并具有响应速度快、控制方式灵活的优点，具有广泛的应用前景，但基于FACTS装置的次同步阻尼控制难以应对以暂态扭矩放大效应为代表的大扰动振荡。西安交通大学的卓放教授等以单机串补输电系统为例，分析了暂态扭矩放大效应的机理，并提出了一种基于静止同步补偿器（Static Synchronous Compensator，STATCOM）的次同步振荡暂态扭矩放大效应抑制方法，通过STATCOM在暂态时间内滤除次同步电气量，隔离电气系统与机械系统在次同步频率上的能量交换达到抑制暂态扭矩放大效应的目的。为实现“双碳”目标，构建以新能源为主体的新型电力系统变得尤为重要。随着可再生能源在电力系统中的占比不断提高，集成源储荷的微电网在提高供电可靠性，促进可再生能源的就地消纳方面的重要作用日渐凸显。微电网可以工作在并网（Grid-Connected，GC）和孤岛（Stand-Alone，SA）两种模式，如何在两种模式之间实现无缝切换的同时，保证对关键负荷的不间断供电是微电网领域的一个关键问题。目前，解决该问题的主要方法为通过主动预同步方案，对电网中具有调节能力的多台分布式发电单元进行控制，但该方案难以在平滑性和快速性、自治控制和通信依赖两对矛盾之间进行折中。西安交通大学的刘进军教授等关注微电网中逆变器采用阻性下垂控制中柔性切换变流器（Flexible Transfer Converter，FTC）的应用，建立FTC小信号模型并据此进行优化设计，基于FTC可以工作在无功补偿模式或预同步模式的特点实现孤岛并网的无通信平滑切换，从而实现了低压微电网的自治控制。此外，我国作为制造业大国，钢铁产业更是制造业中的碳排放大户，如何推进钢铁产业低碳转型对于实现“双碳”目标也有重大意义。安徽大学的朱明星教授等分析轧机变流器的故障过程，确认其为耦合谐振源，探究其故障机理、整流单元的结构参数及网格结构参数等因素的影响，建立了谐波耦合谐振的仿真模型，通过仿真分析验证现场测试数据分析结果的正确性，对配电网和用电设备因谐波造成的安全稳定运行的故障诊断具有指导意义。
7.照明电源与消费电子
现代消费电子和照明电源设备在功能性和应用范围方面不断扩展，涵盖了数据中心、无线充电、照明电源、能量收集等诸多热门研究方向。这些电源共性化的关键技术之一是提高电源的效率和功率密度，小型化、高性能、高效率的电源是其核心发展趋势。这方面的研究热点主要包括新应用场景系统拓扑结构、电路各工作模态的精确建模与控制工作、磁性元件集成结构、宽禁带半导体器件高频化中的驱动问题等；同时又具有各自细分领域的个性化问题，例如无线充电系统需要提高其可靠性，能量管理系统需要考虑最大化系统整体效益，能量收集系统还关注能量变换之外的能量产生问题等，此外也出现了结合仿真的控制器智能算法设计等新技术。以上研究方向对电源技术的发展和应用产生积极的影响，满足消费电子和照明电源大框架下对于高效、高可靠的电源需求。
哈尔滨工业大学的徐殿国教授等面向数据中心应用，采用多级串联电容Buck实现了效率和功率密度更高的高降压DC-DC。该拓扑具有开关应力均衡、自动均流等特点，并能够结合耦合电感等磁元件技术提升电路的瞬态响应速度、减小输出电流纹波；在对驱动电路进行优化的基础上，应用GaN HEM将开关频率提高到1MHz，进一步提高了变换器的功率密度。哈尔滨工业大学的蔡春伟教授等提出了一种平行和垂直磁通互补相加的无线充电磁场结构及其产生和接收系统，实现无人机等设备自由定位无线充电。由四个环形线圈组成的磁场发生器以双极模式磁化，形成平行和垂直磁通磁场；接收器上的两个正交接收线圈将两个磁场分量接收相加以实现稳定的总输出电流。该系统的接收器结构紧凑，具有更好的抗失调性能，且实现了均匀化磁通，并减少了漏磁通对无人机的干扰。上海交通大学的刘明副教授等为模块化多端口无线DC-DC变换器建立了一般的功率流模型和小信号模型，提出了一种电压功率混合解耦控制策略。与普通MDC相比，各端口功率方向和工作模式都可任意指定，同时该解耦控制策略具有更强的抗干扰性。南京航空航天大学的邢岩教授等提出了基于CLL谐振拓扑的高频电感和变压器一体化集成方案。该方案将谐振电感配置到变换器二次侧，结合磁集成技术，利用磁通抵消原理，使用有限元仿真扫描寻优的方法确定了磁集成结构的最佳设计，并优化了PCB绕组结构，实现了更高集成度、更高功率密度和更低损耗。哈尔滨工业大学的高珊珊助理教授等提出了一种全范围ZVS运行和优化电流应力的部分功率DAB变换器控制策略。建立了高频条件下结电容充放电等效电路，分析了基于EPS控制方法下开关管ZVS约束条件；进一步利用励磁电感实现了连续范围内的软开关并给出了约束条件，同时使用算法进行了电流应力最小化问题的求解。东北电力大学的刘鸿鹏教授等针对含有太阳能光伏发电和储能设备的隧道直流供电系统，建立了多目标优化模型和能量管理方案。该系统以最小运行成本和联络线功率峰谷差为优化目标，由隧道照明负荷特性，洞外亮度、车速、车流量等多种环境因素，光伏发电和储能特性得出约束条件，通过NSGA-Ⅱ算法对多目标优化模型进行求解，从而得到能够实施最优智能照明管理方案。华中科技大学的徐鹏教授等提出了一种陀螺式旋转能量收集装置以实现低功耗设备的自供电。在分析陀螺旋转式能量收集的机-电耦合模型基础上，该装置将人低频率翻转运动转化为高频率的转子旋转运动，大幅度提升能量收集的输出功率。同时提出了结合转子转速的线圈排布寻优算法，以最小化线圈内阻实现最大输出功率。哈尔滨工业大学的管乐诗教授等提出了一种开关线性复合型包络跟踪电源拓扑以减小日益增长的通信基站能耗。该拓扑将1MHz Buck与传统线性放大电路进行并联耦合，线性电源部分形成电压闭环实现对包络电源的跟踪，而开关电源采用电流控制的四相交错并联Buck实现电流型输出，能在高速跟踪放大的前提下，实现效率优化。
8.特种电源
特种电源面向电子、通信、军工、医疗、高能物理、航空航天等领域的特殊需求，在电磁发射装置、雷达、激光武器、微纳卫星、空间探测器、加速器、心脏起搏器、X光机等领域有着广阔的应用前景。随着应用端要求的不断提高，特种电源的研制在新型电力电子器件、磁元件、电路拓扑、控制策略、热设计、电磁兼容等技术方向不断深耕，并逐步探索多学科的交叉融合。深入开展特种电源研究，可以有效提高我国在国家安全、科学研究和工业生产的技术实力与安全水平，并可以促进电力电子学科与技术的发展进步，对相关行业的产业链完善起到促进作用。近年来，针对特种电源的研究热点主要为在强电磁干扰、极端高低温、强振动等恶劣环境下保证电源的高效率、高稳定性、高可靠性、高使用寿命、高重复频率和高度模块化，并在可重复脉冲输出、瞬时功率、功率密度、精度、EMI、纹波系数和效率等技术指标上推进性能边界。
中国工程物理研究院流体物理研究所的栾崇彪研究员等，针对传统的脉冲源存在的体积大、重量重、效率低，且难以在高重复频率、高输出电压、超短脉冲宽度和上升时间的条件下连续工作等问题，设计研制了一种基于堆栈结构光导开关和微片激光器集成化设计的亚ns固态脉冲源，该方案可以抑制电场局部集中、产生光栅效应、降低开关导通电阻，还可以减弱开关热载流子效应、抑制电流丝，进而提高系统输出效率。此外，该方案通过脉冲形成模块与微片激光器一体化集成设计大幅度减小了系统体积，为后续多单元组合应用奠定了基础。这一方案是实现高功率超窄脉冲输出的全新技术途径，在冲激雷达、超快脉冲计量测试等领域有广阔的应用前景。中国工程物理研究院流体物理研究所的谌怡工程师等针对大多数线性感应加速器或者中低能脉冲X光机仅能以单次或者猝发多脉冲的工作模式运行的问题，探索了基于氢闸流管驱动三同轴固态Blumlein脉冲形成线的脉冲发生器方案，并进行了重频感应腔加速单元的实验研究，该方案有望用于重频闪光X光机、下一代光刻机加速器光源和先进闪光放疗等领域。中国工程物理研究院流体物理研究所的李松杰工程师和哈尔滨工业大学鄂鹏教授等针对传统脉冲高压电源非接触式状态测量与故障区分的VI测量方式需要大量的电压和电流探头，导致高压隔离和设计复杂等问题，提出了一种基于能量沉积的非接触式状态测量与故障分析方法。该方案通过对充放电能量传递进行分析，采用非接触式温度探头对模块内3个点位进行温度检测及故障解析，解决直接测量电压电流带来的干扰问题。该方案可以有效地判断强磁场产生、电磁轨道炮等领域所需的电源系统的典型故障，并保护电源的安全运行。南京航空航天大学自动化学院的王莉教授等针对宇航、新能源汽车和军事武器等应用领域中冲击负载对配电器带来的挑战，提出一种基于直流固态继电器的可抗冲击负载的固态功率控制器保护开关，该方案使用闭环软驱动功率MOSFET的控制方式启动冲击负载，并采用开环降栅压和短路慢拉断电路配合抑制短路电流冲击。东北电力大学的刘鸿鹏教授等针对阻抗源逆变器中耦合电感的漏感所导致的直流链电压尖峰、开关器件工作条件恶化问题，提出了一种低电压尖峰的优化Y源拓扑结构，该拓扑继承优化型Y源逆变器的所有优点，利用无源吸收回路确保逆变器状态切换时直流链电压的平滑过渡，消除了直流链电压尖峰，并且在相同的直通占空比下，具有更高的升压能力。哈尔滨工业大学的徐殿国教授等针对通信基站中的电源无法同时满足效率、纹波电压、响应速度三个性能指标的问题，设计了一种新型的基于1MHz Buck电路的开关线性复合包络跟踪电源。该电源使开关电源和线性放大电源以并联的方式复合，利用线性放大电源实现对包络电源的跟踪，保障电压包络的平稳性，再利用开关电源控制线性放大电源输出电流，使系统实现功率分配，提升系统效率。
9.电磁兼容
SiC、GaN等宽禁带器件由于其优异的特性，使得新一代高效率、高功率密度电力电子装备的研制成为可能，但与此同时，宽禁带器件的高速开关特性也让电磁兼容问题日益突出，对电力电子装备的寄生参数控制和滤波器设计提出了更高的要求。其中，共模传导电磁干扰问题尤其受到关注，因为共模噪声的抑制对建模精度要求和共模滤波器设计要求都非常高，是限制电力电子装备开发设计速度的一大瓶颈，因此该问题具有非常重要的现实意义，是电力电子领域中一个重要的研究方向。传导电磁噪声有三个要素，一是由开关器件引起的噪声源，二是由导体形成的传导回路，三是噪声接收器，标准规定了将LISN网络作为测试时的标准噪声接收器。因此噪声抑制策略可以分为两大类，一是降低噪声源的噪声水平，通过合理设计调制策略使得噪声峰值谱能量更均匀地分散到整个频谱中或者减少整体的开关次数和等效开关电压幅值；二是在其传播路径上对噪声进行抑制或者旁路，通过分析传导回路等效电路，在合适的地方插入合理设计的EMI滤波器进行噪声抑制，或者构建阻抗更小的内部噪声路径使得原本向外传导的噪声被旁路。目前，电磁干扰的研究更多集中在如何更加方便地对EMI滤波器进行优化设计，以及针对特定拓扑和应用场景下的EMI抑制方法。
华中科技大学强电磁工程与新技术国家重点实验室的裴雪军教授等针对直流供电系统中存在的多变换器并联场景，分析了多变换器系统中的多干扰耦合效应，并进一步讨论了其对共模系统干扰预测的影响，在此基础上提出了多干扰耦合效应的共模系统干扰预测方法。深圳大学的刘艺涛副教授等提出了一种基于双探头提取单相逆变器实际工作条件下的噪声源阻抗方法，为EMI滤波器精细化设计提供了数据参考，成功将滤波器重量减少为传统设计方法的一半。福州大学的陈为教授等在无线基站开关电源应用领域，重点分析了平面变压器的噪声传输机制，建模并分析了一次、二次侧绕组间的寄生电容对共模噪声的影响，能够有效地降低后期电磁干扰噪声整改的难度和成本。伊顿集团联正电子有限公司的何少波工程师等针对实际设计中可能出现的输入滤波器离输入端口过远、输入线缆过长而导致的近场干扰问题，提供了一种输入零相线加磁环并采用双边差模绕制的实际工程方法，同时分析了磁环材料和绕制环数对输入侧噪声的影响并给出了工程选取建议，成功地解决了近场耦合的问题。北京交通大学的李虹教授等在模块化多电平变换器中提出了一种基于混沌最近电平逼近的调制策略，该调制中控制周期不再是固定值，而是在一定范围内混沌变化，使得电磁干扰频谱中的峰值能量可以扩散到整个频谱中，从源头中抑制了电磁干扰。
10.无线电能传输
无线电能传输技术作为一种新型电能传输技术，因其占地面积小、安全可靠、灵活度高、环境适应性强等诸多优点广泛应用于各种场景，甚至在某些对充电方案要求极为严苛的领域拥有传统输电方式无法代替的优势，可以有效地避免各种极端环境因素对输电系统带来的影响，在倡导节能环保、高效便捷的未来有着良好的发展前景。为了解决无线电能传输系统抗偏移能力弱、多级系统效率低、系统输出波动大、线圈间异物检测系统不灵敏等问题，近年来无线电能传输领域的研究热点主要集中于：磁耦合器的设计与优化，解决电动汽车无线充电系统分段发射器之间的功率下降问题，解决电动汽车无线充电线圈偏移产生自感变化导致原有谐振网络失谐问题，抑制动态无线电能传输系统输出波动，磁耦合电能传输发射线圈与接收线圈之间的异物检测，提高多级WPT谐振变换系统电能传输效率，实现无线传输系统在非正常状态下高效稳定的电能传输。
针对现有的具有紧凑型接收侧的补偿结构仅在紧密耦合下表现较好，而无法被用于松散耦合的问题，浙江大学的马皓教授及其团队提出了一种新型L-S/N补偿拓扑，该补偿拓扑接收端仅仅只存在必要的接收线圈和整流桥，并且接收线圈匝数较少，实现了一个紧凑的、低成本、重量轻的接收端，所提出的L-S/N补偿可以工作于松散耦合的情况下，并且输入侧的无功功率基本被消除。重庆大学的孙跃教授及其团队提出了一种基于分段发射器的新型双螺线管磁耦合结构，该结构采用螺线管螺旋绕组线圈，可以有效地提高水平和垂直焊盘错位的性能，通过对磁耦合结构的有限元模拟和测量进行了优化设计，所提出的磁耦合结构可以有效地减少EV-DWPT系统在分段发射机之间的中间区域的功率下降问题。重庆大学的肖静教授及其团队针对电动汽车无线电力传输中的横向错位问题提出了一种新型耦合器，该耦合器将三重D线圈连接到Q线圈，通过叠加由两个串联线圈激励的磁场来提高LTM容限。深圳大学的田勇教授及其团队聚焦于基于辅助线圈的电动汽车无线充电系统金属异物检测技术的最新进展，对辅助线圈的分类、工作原理、线圈结构模式、线圈多层布局、金属异物判别方式、线圈激励源选择等方面进行了详细介绍，对比分析了各种金属异物检测技术的优缺点。青岛大学的王春芳教授及其团队提出优化了一种新的“U”型磁心结构，可以在使铁氧体用量最小的同时，获得更高的耦合系数和更好的抗偏移能力。哈尔滨工业大学的朱春波教授及其团队针对动态无线电能传输系统输出随设备运动大幅波动的问题，将应用于大功率场合的三电平Buck作为接收端DC-DC变换器，提出一种母线电流前馈的Buck TL控制策略以抑制输出波动。重庆大学的苏玉刚教授基于双边LC补偿网络提出了三种单电容耦合无线电能与信息并行传输系统的实现方法与参数设计方法，实现了系统发射端与接收端之间的信息并行传输。
11.信息系统供电技术：不间断电源（UPS）、直流供电、电池管理
数据中心是集中计算和储存数据的场所，是为了满足互联网业务以及信息服务需求而构建的应用基础设施。UPS是数据中心的关键设备，为数据中心不间断地提供稳定可靠的电能支持，保证数据中心设备的正常运行。受到新基建、数字经济等国家政策的影响以及大数据、云计算、人工智能、5G等新一代信息通信技术发展的驱动，我国数据中心数量和规模高速增加，以互联网公司和大型工业企业为代表的数据中心用户对于数据中心的供电可靠性和数据中心的容量的要求越来越高，进而给为信息系统供电的UPS的可靠性、容量提出了较高的要求。目前数据中心所使用的电能主要来源于传统能源，总体电能消耗的增加所导致的高碳排放问题愈发明显。在我国“碳达峰、碳中和”政策的背景下，数据中心供电系统的绿色、节能、低碳也是不容忽视的一大趋势；此外，以SiC器件为代表的第三代半导体器件的设计和应用技术日臻成熟，SiC器件的高频、高压和高热导率特点也为传统UPS的优化指明了方向。
北方工业大学的周京华教授考虑到目前的“碳达峰、碳中和”政策和数据中心的大规模增长，归纳总结了目前主流的数据中心方案所应用的典型供电架构，指出目前主要的供电方案分为传统的交流UPS供电架构、高压直流供电架构、中压集成式UPS供电架构和柔性直流输电架构。在能量来源方面，供电架构将采用风光储多种能源协同互补的供能模式以缓解电网压力、降低碳排放；在供电技术方面，中压直供和直流供配电减少了大量整流和逆变环节，提高了能量转换效率和供电可靠性，降低了投资成本，将会成为主流的供电架构。以巴拿马电源和阿里张北数据中心为代表的新型供电方案由于综合考虑了供电可靠性、供电范围以及投资等因素，将在数据中心供电领域得到大规模的推广和应用。深圳英飞凌半导体有限公司的周明工程师结合北京市近日对新建、扩建数据中心PUE的要求，分析了SiC MOSFET等器件在UPS中应用的优势。SiC的高开关速度和高耐压可以大幅度降低系统结构的复杂性、减小系统的体积，提升电力电子能量转换的功率密度、效率和可靠性。周明工程师基于模块化UPS常用T型、I型逆变级比较了采用Si器件和SiC器件的损耗，得出采用SiC器件将会极大地降低逆变级的损耗、提升逆变级的开关频率、降低逆变磁件的体积和成本，大幅优化UPS的性能指标。深圳山特电子的郑大为工程师团队聚焦基于三相交错并联逆变器的UPS系统，提出了一种包含瞬时值电压控制器和新型等效有效值电压控制器的正交解耦逆变控制系统，分析了参数设计步骤并结合实验和仿真验证了控制器的动态响应性能。采用这种控制方案，能够保证基于三相交错并联逆变器的UPS系统的快速响应和稳定可靠供电。移动网络和移动多媒体技术国家重点实验室的朱俊杰博士团队着眼于软开关技术的改进，提出了用于非隔离变换器的变压器ZVT电路，通过辅助电路中的开关损耗和导通损耗来减少主电路的开关损耗。基于这一技术，可以在一定程度上提升电源中器件的开关频率，提升效率的同时保证了电源的功率密度。来自伊顿联正电子有限公司的钱金亮工程师基于同一型号普通精度采样原件偏差一致性的特点，提出了一种高精度的支路功率计算方法，实现了低成本高精度的支路功率采样设计，保证了采样精度的同时降低了供配电控制系统的采样设备成本。
12.电动汽车充电与驱动
随着全球对于可持续发展的需求增加，电动汽车已经成为实现能源转型的重要手段。在电动汽车技术中，充电和驱动是两个关键领域。在充电技术方面，未来趋势是建立更加智能化、高效、快速的充电网络，以满足不断增长的电动汽车需求。这将包括更多的直流快速充电站、更高功率的充电设备、更智能化的充电管理系统等。同时，充电技术的发展也需要更加安全可靠的电力电子装置、更高效稳定的电池管理系统和更智能化的充电控制算法等技术的支持。在驱动技术方面，未来趋势是实现更高效、更可靠、更安全的电动汽车驱动系统，以满足市场的不断升级和消费者对于驾驶体验的要求。这将包括更高性能的电机、更先进的电控技术、更智能化的驾驶辅助系统等。同时，驱动技术的发展也需要更加高效的能量管理系统、更先进的车辆控制算法和更智能化的驾驶模式控制等技术的支持。为了实现电动汽车技术的可持续发展，需要加强电动汽车充电和驱动技术的研究和开发，探索更加先进的技术方案和方法。这将需要跨学科的合作和创新，以提高电动汽车的性能和可靠性，为实现能源转型和可持续发展作出贡献。
在电动汽车充电技术方面，杭州电子科技大学的谢小高教授等提出了一种基于单辅助绕组构造虚拟受控电压源的两相交错并联LLC谐振变换器均流策略，通过调节虚拟电压源的相位实现输出均流和纹波电流抵消，结构简单且几乎不增加电路成本和损耗。该方案在两相LLC谐振变换器且在大电流应用场合具有良好的应用前景。南京航空航天大学的胡海兵教授等提出了一种基于电荷控制的间歇控制策略，通过频率补偿建立控制量和负载电流的一一对应关系，避免了负载电流变化对间歇控制的影响，该策略具有较小的输出电压纹波和快速的动态响应性能，为LLC谐振变换器的高性能间歇控制提供了一种有效的解决方案。杭州电子科技大学的杭丽君教授提出了针对双向CLLLC谐振变换器的小信号和静态建模方法的改进，包括采用扩展描述函数法建立小信号模型和优化状态变量计算方法，可用于V2G场景下的参数优化和控制器设计，提高能源转换效率和稳定性。在电动汽车驱动技术方面，浙江大学的姚文熙副教授提出了一种考虑磁路饱和的永磁同步电机非线性大信号模型，并设计了基于PI控制器的优化方法，通过限制最大穿越频率提高了系统稳定裕度和响应速度。浙江大学的张军明教授提出了一种有源门极驱动电路来解决器件并联的动态不均流问题，相较于已有的均流方案，本方案原理简单，同时能够在单个周期内完成对动态不均流的调节。对于车载等大功率应用场景下的器件并联使用具有重要意义。浙江大学的邵帅副教授提出了一种基于磁隧效应的SiC MOSFET的短路和过电流故障检测方案。该方案具有更短的检测时间、反应时间和总保护时间，提高了SiC MOSFET的可靠运行能力，为电动汽车驱动领域的高性能SiC MOSFET提供了更广泛的应用前景。
13.电力电子化电力系统及装备
随着能源生产和消费转型，电力系统正从依赖化石能源的电力系统向着高比例可再生能源的新一代电力系统转变，电力电子设备正在取代以同步发电机和异步电动机为主的电磁变换装备。在电能生产环节，风力和光伏发电等清洁能源通过并网逆变器大规模接入电网，因此并网逆变器的技术研发已经成为国内外研究的热点之一。
武汉大学的查晓明教授等采用李雅普诺夫直接法研究功率耦合对构网型变流器（GFM-VSC）暂态稳定性的影响，利用所提出的李雅普诺夫函数，通过估计吸引域（Domain of Attraction，DA）的大小来评估构网型变流器的暂态稳定性。在此基础上，还分析了不同无功环参数对暂态稳定性的影响。华中科技大学的朱东海等同时考虑锁相环和电流环的控制动态，建立了并网变换器的奇异摄动模型，将全阶模型降阶为低阶的快、慢子系统，并采用李雅普诺夫方法分析了并网变换器的暂态稳定性，探究了工作点、线路阻抗和控制参数等多重因素对暂态稳定性的影响规律，同时给出了提高系统稳定性的控制参数优化设计建议。合肥工业大学的汪宗强等探讨了虚拟同步控制方法在DFIG系统多种场景下的特点，利用半实物仿真实验对系统弱网稳定性、控制参数影响和高风电渗透率下的有功支撑能力等动态性能进行了研究。华中科技大学的马玉梅等分析了VSG的暂态功角特性，阐述了VSG有功传输极限对功角稳定性的影响。先在不考虑无功功率的工况下，分析了线路阻抗成分对有功传输极限的影响，然后针对考虑无功功率的场景，对输出功率的耦合作用做了进一步分析，并揭示了其对VSG并网系统有功传输极限的影响机理。华中科技大学的曾倩倩等详细地探究了MMC-HVDC送出系统存在高频振荡的机理，研究结果显示在构网型MMC中加外环VF控制有引起系统高频振荡的风险，并且在前馈环节中加入低通滤波会恶化系统在高频段的稳定性。
14.交通电气化
交通行业是节能减排的重要领域，交通电气化是实现“碳达峰、碳中和”的必由之路。交通电气化领域以轨道交通、船舶、新能源汽车为主，目前交通电气化的研究热点主要集中于：功率器件驱动，热损耗与结温分布特性分析，牵引变流器优化控制与调制技术，牵引变流器寿命与可靠性评估，以永磁同步电机为主的电机驱动及其控制，新型牵引供电与牵引传动拓扑，电力牵引系统健康状态监测、寿命评估和智能运维等。
针对电气化铁路牵引系统中存在的电分相与负序等电能质量问题，湖南大学的涂春鸣教授等提出一种新型贯通牵引供电装置。该装置通过共直流母线手段有效抵消输入侧纹波功率，降低有源/无源器件数目与电容容量。同时，针对该装置直流侧存在稳态二次纹波与暂态冲击的问题，提出一种直流电压复合控制策略，有效解决上述问题的同时，实现输入侧负载均衡。在研究以低成本的方式快速简易地部署和验证磁浮交通直线运动控制算法方面，同济大学的马志勋教授等开发了一种分段式永磁直线同步电机牵引驱动样机，针对样机研究并开发了一种基于EtherCAT网络的ARM-FPGA双核专用控制器，在满足磁浮交通驱动系统的控制精度要求的同时，也能够提升其控制性能，易于算法的快速开发与部署。为了克服牵引电机参数失配的影响，抑制系统的抖振问题，同济大学的康劲松教授等提出了一种基于非线性积分滑模观测器的异步电机无差拍鲁棒电流预测控制算法：利用非线性积分滑模面实现电流观测误差在有限时间收敛的同时避免积分器的积分饱和，通过自适应趋近率来自动调整滑模观测器的增益，减小滑模抖振。该算法可以使观测器在有限的时间内收敛，减弱系统的抖振。同时，在电动汽车方面，为了评估锂电池老化状况，对电池的健康状态进行准确估计，哈尔滨工业大学的于全庆教授等从多个动态放电工况入手，首先建立电池初始循环动态测试数据的Thevenin等效电路模型，然后在不同老化点下，通过提取不同动态测试工况下小电流倍率对应的电池模型的端电压误差，构建误差均值-中位数平面下的模型误差谱，最后建立了欧氏距离与电池健康状态的经验模型，实现了多工况动态放电条件下的电池健康状态估计。在拓扑方面，为了深入了解三相交错并联的LLC谐振变换器存在的三次共模磁通的问题，南京航空航天大学的吴红飞教授等分析了三次共模磁通的产生机理及其抑制方法，并通过电感与变压器的集成为三次共模磁通提供了闭合路径。西南交通大学的宋文胜教授等为双向全桥串联谐振DC-DC变换器提出了一种基于扩展的全局优化控制方法，能有效降低回流功率和开关损耗。方法首先分析了双向全桥串联谐振DC-DC变换器的回流功率原理，建立回流功率的优化控制模型，然后结合软开关条件以及考虑死区时间下的完全软开关特性，建立了双向全桥串联谐振DC-DC变换器的全局优化控制算法。
15.先进电池及其储能装置与系统
化石燃料的燃烧带来的环境问题和不可再生资源的日渐减少推动了以太阳能和风能为代表的新型能源的采用，并且随着“碳达峰、碳中和”的提出，我国对可再生能源的开发利用越来越重视，与新型能源配套的储能系统随之迅速发展。而在分布式可再生能源渗透率逐渐上升的背景下，额外配置储能装置并实现两者的联合运行，不但能够通过能量“削峰填谷”进一步促进可再生能源的消纳，同时还可以平抑可再生能源波动、改善配网负载用电质量。实际应用中，电池的健康恶化或是出现故障会造成极其严重的后果，因此通过有效手段对电池状态进行实时监测具有重要意义。郑州大学的金阳教授团队提出了一种基于环路电流检测的锂离子电池内部短路检测算法，通过检测环路电流实现对多串二并电池模组任意电池的内部短路的及时感知。该方法只需要检测诊断电阻两端的电压，具有检测点少、对电池模组额外加装的线路少的优点，在保护电池模组的同时，能够避免由于过多接线带来的安全隐患。如何在微电网中合理地配置储能容量系统是国内外学者的研究热点。来自北方工业大学的李建林教授团队提出了一种考虑可再生能源渗透率变化情况下的储能优化配置方案，并以系统最小化运行花费为目标函数，建立微电网系统规划配置模型。并对不同渗透率下，储能单元容量配置和系统运行成本进行了综合分析。最后，通过案例分析得到微电网系统的最佳运行渗透率下的储能容量配置结果，以保证了微电网系统高效、稳定、经济运行。
16.燃料电池与氢能及其装置与系统
随着“碳达峰碳中和”目标的提出，坚定发力交通领域电动化转型。对于新能源商用车，纯电动和氢燃料由于可以实现使用过程中的真正的零排放，对节能减碳、减少污染物排放意义重大。燃料电池的安全性对于新能源汽车的运行尤为重要。华中科技大学的蒋栋教授团队提出了一种高频电池阻抗的在线辨识方法，通过直流母线纹波电流以及交流侧纹波电流对电池阻抗辨识频率范围进行修正，针对确定的扫频范围中的每个开关频率进行控制环节和采样环节的参数计算并更新相关配置，同时对采集到的时域数据进行一系列处理以得到电池阻抗谱，以此迅速完成对电池的健康诊断和故障检测。超级电容器是一种介于蓄电池与电容器之间的储能器件。来自华南理工大学的丘东教授团队针对传统超级电容器均压技术存在均压效率低、均压电路体积大等问题，提出一种先恒功率后恒压的充电方式。该方法根据单体的储能状态，通过对单体充放电功率的分配，保证所有单体同时结束充放电，且单体电压在充放电结束时相等。
17.电能与其他能量转换元件、装置与系统
配电网深入负载终端，运行环境复杂且随机性故障频发。如何完成系统的无功和谐波电流治理，补偿故障电流中的无功分量、有功及谐波分量，并全面改善电力系统电能质量是目前国内外的研究重点。就目前电能质量控制发展状况而言，有源电力滤波器以其独有的良好性能得到人们的青睐。华中科技大学的裴雪军教授团队通过对有源电力滤波器谐波指令检测环节的详细分析，得出采用滑窗平均滤波计算负载电流基波分量将产生延迟，不仅会导致电流补偿效果出现偏差，也会引起直流侧电压出现非常大的波动。因此，提出了采用缩短滑窗平均滤波器窗体长度和误差控制相结合的抑制措施，从而有效地抑制了有源电力滤波器直流侧电容电压在负载突变的巨大波动，同时可以实现谐波补偿的良好过渡。基于电力电子元件的有源消弧装置逐渐受到广泛关注。湖南大学的涂春鸣教授团队针对现有有源消弧装置体积大、模块复用率低等问题，提出一种基于NPC与CHB串联混合的多功能有源消弧装置，称为MFAASD系统。在电网正常时，其运行于无功补偿模式；在电网接地故障时，MFAASD运行于柔性消弧模式。MFAASD输出电压由NPC方波电压与CHB整形电压波形构成，充分利用NPC高压单元减少了CHB级联子模块数，提高了装置功率密度。此外，为解决传统电流消弧算法中对地参数测量难、测量精度低的问题，提出了一种改进电流型消弧算法，无需测量对地参数，简化了电流消弧算法流程，提高了消弧精度。
18.电力电子装置相关电工材料与元器件技术
“一代材料决定一代元件，一代元件决定一代装备”，近年来关于新型电工材料的研究不断取得突破，材料性能的提升推动着功率半导体元件和无源元件的更新换代，最终实现了电力电子装备的性能跃升。在新型电工材料方面，西安交通大学团队在介电材料的改性研究方面开展了大量的研究工作。为了提升介电材料的击穿强度，张磊教授团队针对电容介电材料聚碳酸酯复合薄膜，通过蒽醌掺杂的方法，确定了最适掺杂浓度使得复合薄膜的击穿强度和体积电阻率均达到最大，复合材料的击穿强度比纯聚碳酸酯薄膜的击穿强度提高了22%。为了提升储能介电材料的耐温特性，成永红教授团队借助固化剂在环氧聚合物中引入具有高偶极矩和无摩擦偶极重新取向的磺酰基来构建交联环氧网络，详细解释了分子结构与介电性能之间的关系，实现了在不牺牲耐热性的情况下同时实现介电材料的高介电常数和低损耗因子。在元器件研究方向上，西安理工大学的杨磊教授团队提出了一种用于生物传感器的基于石墨烯导电材料的单电容电场耦合式无线电能传输系统，这一研究充分利用了石墨烯材料的柔韧性、透明性和高导电性作为电场耦合式无线电能传输系统的接收器，为生物医学传感系统供电。除此之外，对于高速传动系统性能提升的核心元件——主动磁浮轴承，重庆理工大学的杨奕教授团队针对主动磁浮轴承的启动难题，探究转子从启动运动至中心位置这一过程的转子运动状态，对比分析了等效磁路法与麦克斯韦积分法计算转子自启动到中心位置这一阶段转子偏心运动位置时所受的电磁力，建立了符合实际转子结构和运行状态的力学模型，实现了悬浮动态平衡。