针对太阳能无人机高效发电系统的应用需求，提出集成光/储一体化设计的LLC谐振型三端口DC-DC变换器拓扑及其先进控制策略. 采用时域分析的方法，对该三端口变换器在不同功率传输模式下谐振腔具有的多种工作模式进行分析，并采用移相控制实现对3个端口之间功率的灵活控制. 为了得到准确的变换器增益特性的数学表达式，采用多项式近似的方法，拟合时域分析得到的增益曲面，并在此基础上提出解耦控制策略. 解耦环路的设计能够有效降低三端口变换器多控制环路之间的功率耦合程度，优化动态性能. 搭建500 W的试验样机，对该三端口电路拓扑的稳态运行特征、模式动态切换过程以及解耦环路的设计进行验证. 实验结果表明，该时域分析方法能够准确描述电路特征，同时解耦环路能够有效降低控制环路之间的功率耦合程度，提升系统的动态响应性能.

针对电力负荷数据随机性强、波动性大，预测精度较低的问题，提出基于重组二次分解及LSTNet-Atten的短期负荷预测方法. 在数据预处理阶段，采用自适应白噪声的完全集合经验模态分解对负荷序列进行初步分解，降低原始信号的随机性和波动性. 根据子序列的样本熵值，将相似的子序列重组聚合. 在特征工程阶段，采用变分模态分解对重组得到的复杂度较高的分量进行再次分解，通过皮尔逊、斯皮尔曼、最大信息系数方法评估输入影响因素与负荷数据之间的相关性，利用证据理论优化输入数据的特征维度. 在模型构建阶段，重构LSTNet-Atten预测模型，采用卷积模块挖掘序列的局部依赖关系，通过循环和循环跳过模块提取数据的长短期特征，提高数据本身的可预测性. 利用自回归模块增强神经网络对线性特征的识别能力，提高模型的预测性能. 增加时间注意力赋予重要特征更多的权重，实现全局与局部联系的捕获. 在瓦伦西亚区域级负荷数据集上的实验结果表明，与其他经典的深度学习模型相比，所提方法的序列预测误差最高降低了66.69%，拟合系数提高了5.04%，预测精度和鲁棒性更高.

针对同步磁阻电机（SynRM）转矩脉动大和输出转矩低的问题，提出非对称贝塞尔（Bezier）形转子结构. 利用等价二次Bezier曲线确定磁障边界并建立初始模型，通过改变磁障偏移量进行转子非对称设计. 分析磁障厚度、磁障张角和磁障偏移量对转矩性能的灵敏度，筛选出显著参数. 以提高输出转矩和降低转矩脉动为优化目标，采用多目标蛇算法（MOSO）对显著参数进行优化，根据帕累托（Pareto）前沿解确定目标电机. 对比分析非对称Bezier形、圆弧形、双曲线形转子结构的SynRM转矩性能. 结果表明，在额定电流下，非对称Bezier形较圆弧形转子结构的SynRM转矩提升了2.7 N·m，转矩脉动降低了8.53%，较双曲线形转子结构的SynRM转矩脉动降低了15.49%. 样机实验与仿真结果的对比验证了优化设计方案的可行性.

新能源发电设备接入发电侧会导致发电侧呈现“弱惯量”特征，影响系统的安全稳定运行. 利用同步相量测量单元(PMU)测量机电振荡响应，提出基于小扰动下机电振荡参数的发电侧惯量评估方法. 根据惯量响应过程的特点，推导与各发电机惯量有关的不平衡功率分配公式. 根据多机系统小信号状态方程与特征根的关系，推导多机系统发电侧惯量计算公式. 介绍单机系统发电侧惯量的计算方法，阐述惯量计算公式中的惯量比与固有振荡频率的测量方法. 通过单机系统、双机互联系统、WSCC3机9节点系统、10机39节点系统仿真算例验证所提方法的正确性. 结果表明，所提方法在多个系统中的发电侧惯量评估值与实际值接近，具有良好的适应性，可用于电力系统的发电侧惯量评估.

针对三重移相协同控制（CTPS）加入桥臂死区后，会导致双有源桥（DAB）变换器回流功率发生及软开关失效的问题，提出针对CTPS控制的死区补偿策略. 通过分析CTPS控制不同模式下桥臂死区引起的变压器原副边电压及漏感电流的变化，基于回流功率产生的原理，更正了不同模式移相比之间的耦合关系，对功率传输模型及CTPS控制模式的切换条件进行修正，实现了死区对CTPS控制影响的有效控制. 利用所提的补偿方案，抑制了由死区引起的回流功率，恢复了CTPS控制的软开关性能，具有较补偿前更优的电流应力. 分别开展死区补偿前、后的实验，对死区影响的分析和所提出的补偿策略进行验证.

针对含多园区的综合能源系统(IES)所面临的灵活性和低碳性不足的问题，提出考虑多种灵活性资源的综合能源分布式低碳经济调度模型. 分析系统的灵活性需求，提出IES灵活性裕度约束，并构建包含碳捕集电厂在内的多种灵活性资源模型，充分利用碳捕集电厂的灵活运行模式. 引入阶梯式碳交易，建立综合能源系统双层调度模型. 模型上层以能源供应商供能成本最小为目标，下层以由能量枢纽(EH)组成的能源运营商运行成本最小为目标. 针对多主体运营特性，利用目标级联分析法进行求解，实现能源供应商和能源服务商上下层协同调度. 通过由IEEE30节点电网、比利时20节点气网和多个能量枢纽组成的算例，验证所提模型对提升系统灵活性和低碳性的积极作用.

大规模分布式光伏并网给中压配电网带来严重功率反送，导致中压配电网出现节点电压越限和配电变压器反向过载问题. 以系统潮流平衡、节点电压偏差、配电变压器反向负载率和线路载流量为约束条件，以分布式光伏并网容量与系统网络损耗之差的分布式光伏等效并网容量为目标函数，建立中压配电网分布式光伏承载力评估模型，并提出改进模拟退火-粒子群(SA-PSO)算法. 对IEEE33系统和实际中压配电网进行分布式光伏承载力计算，结果表明，所建立的分布式光伏承载力评估模型适用于中压配电网节点电压稳定性与配电变压器安全运行问题评估；相较于其他算法，改进SA-PSO算法提高了评估模型计算的收敛速度与寻优能力，在相同约束条件限值下，所得线路分布式光伏承载力更高，且系统网络损耗更低.

单电感双输出Buck-Boost (SIDO Buck-Boost)变换器在电感电流连续模式(CCM)下工作存在交叉影响以及非最小相位特性的问题. 为了解决上述问题，提出基于储能函数的扩张状态观测器(ESO)的改进非奇异快速终端滑模(NFTSM)和自抗扰控制(ADRC)相结合的控制策略. 设计主路控制器，对系统的传递函数进行拟合得到ADRC范式，利用该范式对主路进行解耦控制.设计支路控制器，采用改进型ESO对储能函数进行观测，并将观测值反馈补偿到非奇异快速终端滑模控制律中，达到支路解耦的效果. 为了抑制滑模控制的抖振问题，对趋近律进行改进. 利用Lyapunov理论证明系统稳定性. 基于硬件在环(HIL)实验平台进行实验验证. 结果表明，所提控制策略与PI控制策略以及基于ESO的滑模控制策略相比，在超调量和响应时间上具有较好的效果.

为了提高无人水下潜航器(UUV)电池管理系统状态的估计精度，提出荷电状态-健康状态(SOC-SOH)联合估计方法. 搭建测试台架，采用4组锂离子电池进行全寿命周期下的充放电测试，获取不同老化程度下的特性数据. 经理论推导和实验分析设计四维表征因子，建立基于改进支持向量回归(SVR)的SOH估计模型. 探究电池状态的耦合关系，建立基于扩展卡尔曼滤波(EKF)的SOC估计模型，采用遗忘因子递推最小二乘算法(RLS)更新模型参数，利用SOH对SOC估计结果进行修正. 通过不同工况的实验进行验证，结果表明：四维表征因子和电池容量相关性好，SOH估计模型精度高，SOC估计模型精度在联合修正后得到提升. 所提的联合估计方法具有较高的通用性和可靠性，可以作为有效的嵌入式电池管理系统状态估计算法.

随着大规模风电的接入，电网面临系统变弱及调频能力变差的问题. 直驱风电机组采用自同步控制，在有效提升设备自身的小扰动稳定性和对电网的支撑能力的同时也带来了复杂的暂态稳定问题. 为此，针对2种典型的控制结构（功率自同步和直流电压自同步）分别建立风机系统暂态模型，揭示机侧动态及直流电容动态对暂态特性的影响. 针对功率自同步型风电机组，分析频率跌落下风机系统的同步失稳风险；结果表明，机侧动态会降低风机系统在电压跌落下的稳定裕度. 针对直流电压自同步型风电机组，揭示暂态下直流电容动态导致的直流电压崩溃失稳风险. 总结对比储能和风电机组的暂态特性差异，讨论直驱风电机组的暂态控制设计思路. 基于Matlab/Simulink的时域仿真模型验证理论分析的正确性及控制的有效性.

为了促进区域配电网新能源电力的就地消纳、解决传统储能形式难以满足由新能源间断性发电带来的长时存储需求，考虑氢储能的多能联产联储特性，提出计及共享交易机制的多类型微网共享氢储能系统容量规划方法. 考虑异质性微网的多种调节需求，设计由微电网群运营商配置氢储能的多微网能源交易基本框架. 考虑氢储能在共享运营时与多微网间复杂的利益交互关系，计及微网内部的电热需求响应，提出基于主从博弈的共享氢储能交易定价机制，以保证共享模式的可持续发展. 对共享氢储能的容量规划进行研究，降低微电网群运营商的投资成本，保证微电网群运营商的共享收益. 算例分析结果表明，利用所提的容量规划方法，能够缩短微电网群运营商的氢储能投资回收年限2.36 a.

目前现场接触网吊弦缺陷图像严重不足，导致模型特征学习不充分，识别准确率难以得到有效提高，为此提出基于组合零样本学习的接触网吊弦线缺陷识别方法. 采用以ResNet-50作为主干网络的视觉特征提取模块提取图像视觉特征；使用预训练的Word2Vec词向量对标签组合图中的节点特征进行初始化，并通过2层图卷积网络学习标签组合图中各节点之间的依赖关系，从而优化组合标签节点的语义特征，改善最终的识别效果；将提取到的视觉特征和优化后的组合标签节点的语义特征相对齐，构建相似度函数计算图像视觉特征与组合标签语义特征之间的相似度得分，并通过交叉熵损失完成图像组合标签的预测. 仿真实验结果表明：所提方法对可见类样本的类平均检测准确率为93.5%，对不可见类样本的类平均检测准确率为86.5%.

以长三角地区某工业园区为例，提出一套风、光、储一体化，综合考虑园区冷热电汽负荷的优化配置方法. 通过引入0-1型整数规划并以综合能源系统年折算总成本最低为优化目标，合理选择风、光电系统及固体熔盐、蓄电池储能的配置规模. 基于园区热能和电能实时功率变化，证实优化配置方法的合理性. 对含碳交易成本的约束求解表明，综合能源系统的储能设备应向高效率方向转移，热负荷由电极锅炉向空气源热泵转换，蓄电池由锂离子向钠硫电池转换，熔盐储热向镁砖固体储热转换. 在加入综合能源系统后，系统从外部购电、购热成本大幅减少，实现了日折算总成本和总运行成本的双重降低，总运行成本约为原先的20%~40%，日折算总成本仅为目前的30%~40%，且碳、氮、硫排放量显著降低90%以上. 研究结论指明未来各部分储能的发展方向，对于当前建设零碳工业园区具有积极意义.

综合多种高压直流(HVDC)控制方式，进一步完善基于交流网络模态解耦的混合直流多馈入系统电网强度评估方法，使之适用于异构的基于电网换相换流器的高压直流输电(LCC-HVDC)和基于电压源型换流器的高压直流输电(VSC-HVDC)的混合直流多馈入系统的电压稳定分析. 推导计及多种控制方式的LCC-HVDC直流侧雅克比矩阵，定性分析LCC-HVDC控制方式对电压稳定裕度的影响规律，在此基础上提出异构LCC-HVDC多馈入系统的电网强度评估方法. 把握混合直流馈入系统电压稳定问题中的主要矛盾，将次要影响因素以模态摄动的形式进行近似计算，以保持电网强度评估方法的实用性和便捷性. 通过数值计算和时域仿真说明所提方法的有效性. 分析结果表明，LCC-HVDC的受端定熄弧角控制方式是恶化系统电压稳定性的主导控制模式，混合直流多馈入系统的电压稳定性随着直流容量减小或联络导纳增大而增强.

为了消除基于扰动观测方法下的光伏系统输出稳态振荡，针对当前步长计算中dP/dV存在的零分母问题，以空间上相邻的数据计算dP/dV，去掉扰动观测，直接以dP/dV作为控制变量. 在稳态下，避免了零分母问题，实现了稳态时无振荡；在动态下，高频的信号更新反馈保证了快速的动态跟踪过程. 统一了最大功率跟踪模式(dP/dV = 0)和功率热备模式(dP/dV < 0)，可以在不同的d P/dV参考值下实现优秀的输出性能. 在Matlab/Simulink仿真和实物实验中，通过与传统P&O算法及最新MPPT算法的对比，证明了所提算法在最大功率跟踪性能上的优势；与基于时域dP/dV计算的控制方法对比，证明了所提算法在功率热备输出性能上的优势.

针对新能源高比例并网以及由此产生的二次调频通信负荷增加问题，为了节约网络资源，将动态量化技术引入网络控制的电力系统中，应用事件触发负荷频率控制(LFC)方法，通过基于观测器的输出反馈控制器，实现了LFC系统输入到状态稳定. 根据系统状态和动态量化参数，在反馈通道中设计加入指数衰减项的事件触发机制，在前向通道中设计加入状态模拟项的事件触发机制. 建立基于量化控制的事件触发LFC系统动态模型，在有界负荷扰动下得到闭环系统输入到状态稳定的条件，排除了Zeno现象. 通过仿真实验验证了提出方法的有效性.

为了解决电池日常使用过程中数据量获取不足和健康因子提取难的问题，通过分析不同温度下锂离子电池的荷电状态(SOC)与充电电压的变化曲线，提出基于温度和SOC的锂离子电池健康因子提取及健康状态(SOH)在线估计的方法. 在电池的实际充电过程中，根据环境温度差异选取电压和电流作为健康因子. 利用遗传-爬山算法优化极限学习机的网络参数，建立健康因子和SOH的映射关系，实现SOH在线估计. 使用9组NASA电池老化数据进行验证，结果表明，本文方法具有估计精度高、环境温度适应性强的优点.

现有风电功率预测模型的主要输入特征包括气象数据和功率数据, 高精度气象数据获取困难、数据间潜在关系难以表示、预测模型收敛缓慢, 提出基于极端梯度提升回归树算法(XGBoost)扩展金融因子的超短期风电功率预测新方法，以及基于风电时序数据衍生金融因子的预测模型.采用具有较高预测准确率与较快训练速度的XGBoost算法进行预测, 使得预测模型快速收敛.在中国内蒙古某风电场的风电功率数据集与德国Tennet公司风电功率数据集上进行实验验证.实验结果表明,以R²score为例，所提方法与基准方法相比提升约14.71%. 所提方法中的建模与预测合计时间不超过500 ms.

针对电力系统功角稳定性问题，在建模分析储能与同步发电机能量交互关系的基础上，提出一种控制同步发电机加速功率的储能滑模控制器. 利用滑模控制的强鲁棒性，将同步发电机的转速偏差引入滑模面，并通过控制同步发电机的加速功率，使同步发电机与电网在控制上解耦，并使同步发电机的频率恢复至额定值，从而增强系统的功角稳定性. 为了削弱滑模控制中的抖振现象，采用非线性光滑函数代替滑模控制中的符号函数，得到实用化的滑模控制器. 通过构造李雅普诺夫函数进行所提控制器的稳定性分析. 在Matlab/Simulink的仿真测试中，对比所提控制器和参数反馈线性化控制器(PFL)、功率振荡阻尼控制器(POD)以及柔性控制器(FC)在扰动下的系统性能，结果表明所提控制器稳定时间比其他3种控制方法缩短30%以上.

针对第二代非支配排序遗传算法（NSGA-II）计算过程中存在种群分布不均匀、收敛性速度较慢的问题，提出超平面NSGA-II（HP-NSGA-II）. 该算法通过连接反映种群边缘分布的极值点构造超平面，以其法向量为进化趋势，对临界层个体在超平面进行投影，促使种群朝着分布均匀且收敛良好的最优解进化. 以双输入双降压型逆变器（DIDBI）为多目标优化对象，开关损耗、输出电压总谐波失真和滤波元件体积为优化目标，依据谐振频率、电感电流纹波和功率因数的要求，推导出滤波电容、滤波电感和开关频率的约束条件，比较分析HP-NSGA-II与NSGA-II、考虑各目标重要度的 ${\boldsymbol{\gamma}} $-NSGA-Ⅱ的应用场合和价值. 以某型逆变器样机为例，开展参数优化设计实验研究，结果表明了设计的有效性与正确性.

从矩阵消元的视角系统阐述在交直流系统电压稳定分析中雅克比矩阵的推导方法. 利用交流侧雅克比矩阵主导模态灵敏度的符号分布性质，定性分析直流不同控制方式对系统电压稳定裕度的影响规律. 将多种LCC-HVDC控制方式下的雅克比矩阵推导过程统一表示为对四阶雅克比矩阵的矩阵消元过程，从矩阵分析的角度统一LCC-HVDC电压稳定建模过程. 将交流戴维南等值电路雅克比矩阵主导模态的灵敏度具有符号分布性质的证明补充完整，据此定性分析不同控制方式的直流系统接入受端交流网络后系统稳定裕度的变化趋势. 通过Cigre标准系统算例验证所提方法的有效性.

针对矩阵变换器输入LC滤波器容易引起输入电流谐振的问题，选择输入侧谐振点附近的特定谐波作为抑制对象，提出基于特定谐波消除的输入滤波器参数优化与谐振抑制方法，以提升输入性能. 分析输入LC滤波器及常规谐振抑制方法的工作原理，采用多个约束条件对滤波参数进行最优设计，以谐振点附近特定谐波的抑制效果作为阻尼电阻的选择依据，给出具体的优化设计步骤. 将特定谐波消除的思想引入主动谐振抑制方法中，提出采用陷波滤波器采集滤波电容中特定谐波量反馈到控制回路的策略. 搭建基于Matlab/Simulink的仿真模型，仿真实验表明，利用所提的输入滤波器参数优化方法和主动谐振抑制方法，使得输入电流总谐波畸变率分别下降了98.5%和99.3%. 抑制处理后的系统具有良好的稳定性.

将感应电能传输(IPT)系统的补偿网络分离并加入各并联逆变器中，用以解决功率扩容和环流问题.分析采用单逆变器拓扑和功率扩容拓扑的IPT系统数学模型. 设计各并联逆变器的补偿网络参数，推导功率扩容系统的功率与效率表达式. 分析各并联逆变器在驱动不同步时的环流回路，给出零电压开关(ZVS)控制策略. 搭建1.2 kW 基于分离补偿网络的IPT系统功率扩容装置，进行实验验证. 实验结果表明，各并联逆变器的输出功率比约为1∶2，均实现了ZVS，功率扩容系统直流到直流的整体传输效率为92.53%，环流幅值为0.2 A，证明了所提功率扩容拓扑的实用性和有效性.

针对表贴式永磁同步电机（SPMSM）传统无差拍预测电流控制在参数失配时易扩大电流静差的问题，提出自适应增量式无差拍预测电流控制算法. 基于给定电压增量、给定电流增量以及实际电流增量建立增量式预测方程，结合定子电阻远小于定子电感与采样时间之比，消去定子电阻和永磁体磁链. 基于转子机械角速度误差对电流误差进行自适应加权组合，用该组合对增量式预测方程中的给定电压增量进行自适应补偿以减少预测误差. 实验结果表明，所提算法在设置的参数失配情况中，电流静差消除能力均高于传统算法；当转速变化时，在所提算法控制下电流内环的动态性能优于传统算法，转速外环的动态性能有效提高.

针对电阻抗成像（EIT）研究中电导率分布的不确定性问题，提出基于灵敏度分析的改进稀疏网格配点法以量化不确定性. 以4层同心圆头模型为算例，采用基于方差的全局灵敏度分析法对其进行分析，发现各层电导率的变化对输出电位的影响程度各不相同. 考虑模型中各维输入变量对输出结果不同程度的影响，改进传统稀疏网格配点法. 改进方法对各维输入变量配置不同的精度水平，将EIT模型的隐式表达式转化为显式表达式，构造出高精度的替代模型. 与蒙特卡洛（MC）法、混沌多项式展开（PCE）法和传统稀疏网格配点法相比，改进方法能够以更少的计算成本获得较高精度的量化结果. 仿真结果验证了所提改进方法的高效性.

为了提高固态变压器(SST)控制系统的动态性能和鲁棒性，提出SST前后级一体化滑模控制方法. 根据SST前后级的非线性特性，建立整体仿射非线性的数学模型，采用输入?输出精确反馈线性化，实现前级电流环、前后级级间电压以及SST直流侧电压的解耦，加强前后两级功率传递的一致性. 将解耦的线性系统与积分滑模控制器结合，进一步提高系统整体动态性能，改善系统对参数摄动的鲁棒性. 仿真和实验结果表明，在外部发生扰动时，SST采用一体化滑模控制方法能够快速、有效地调整电网侧电压、两级间电压和直流侧电压的波动，改善前、后级功率传递的一致性，在发生参数变化时仍具有较强的鲁棒性.

逆变器的噪声源阻抗对电磁干扰（EMI）滤波器的滤波效果有较大影响，在设计滤波器时有必要对逆变器的噪声源阻抗进行提取和分析，研究基于逆变器端口模型的无源EMI滤波器设计方法. 建立逆变器的端口电磁干扰等效模型，通过测试逆变器的端口电压和端口电流，采用优化算法提取逆变器的等效噪声源和等效源阻抗. 在考虑噪声源阻抗、负载阻抗以及滤波元件高频特性的情况下，采用优化算法计算滤波元件参数，实现EMI滤波器的量化设计. 针对接入滤波器后部分频点共模干扰超标的问题，分析发生谐振的原因，提出阻尼电路的设计方法. 接入所设计的EMI滤波器进行实验，逆变器输出线的电磁干扰符合标准，验证了所提出的EMI滤波器设计方法.

为了同时实现对直流电场、交变电场和瞬态电场的测量，通过琼斯矩阵计算，建立基于泡克尔效应的反射式光学电场传感探头的理论传感模型，分析铌酸锂晶体长度、晶体切型、温度以及封装应力对探头传感性能的影响. 制备尺寸Φ5 mm×80 mm，理论电场测量范围为±439.2 kV/m的反射式小型光学电场传感探头，搭建相关的电场传感系统并表征传感探头在10~5000 Hz交变电场、直流场、8.2~12.4 GHz高频微波场下的传感性能. 实验结果表明，该光学电场传感器在直流?12.4 GHz电场频率范围内具有较好的电场响应，在无外加电场时长时间内信号漂移量小于0.08‰，分辨力至少为3 V/m，实际可测量范围为10^?3~10² kV/m，有望应用于高功率微波探测和电力系统领域的直流、ms级及ns级暂态电场监测.

针对大型软包锂离子电池热物性参数的测定问题，提出适用于该型电池的热参数表征方法. 基于准稳态导热原理，建立电池的传热理论模型. 开展实验研究电池的比定压热容和导热系数与温度的依变关系，分析热损对测试结果的影响，对测试方法的有效性进行验证. 结果表明，电池比定压热容随着温度的升高而线性增大，导热系数受温度的影响较小. 在900 s内可以测得电池热参数在10~60 °C下的变化状况，实验验证结果显示测算精度高于92.3%，具有测算周期短、准确度高和测试灵活等优势.

为了提高SOC估计精度，提出基于遗忘因子改进多新息扩展卡尔曼滤波（FMIEKF）方法. 建立锂离子电池的双极化等效电路模型，开展开路电压测试. 通过递归最小二乘法，实现电池模型参数在线辨识. 提出FMIEKF进行SOC估计，该方法在融合多新息辨识理论和卡尔曼滤波基础上，引入遗忘因子削弱历史数据修正权重，解决数据过饱和问题. 通过实验和硬件在环进行验证. 结果表明，FMIEKF具有较高的准确性和收敛性，最大估计误差为0.948%，平均误差为0.214%，在不同SOC初值下20 s内收敛，可以适用于实际的电池管理系统中.