永磁同步电机高效率、高功率密度、良好的转矩性能和易于控制等优点在工业自动化、汽车、航空航天、家用电器等领域发挥着重要作用。然而，在电气传动领域不仅需要精确地控制其运行状态，还需具备复杂的工业通信和人机接口。传统电气传动大多采用比例积分环节进行速度控制，会存在积分器饱和问题，扰动消失后，积分响应变慢；复杂的工业通信和人机接口需要占用大量的芯片资源和芯片IO，导致控制成本居高不下。通过对传统的比例积分器进行改进，引入输出前馈控制，解决由于积分器饱和带来的响应延迟，并通过改进外部通信协议和外部人机交互接口硬件电路，解决了传统传动系统设计只能通过增加芯片数量来解决资源和IO占用问题。改进后的系统可以在单芯片280039C DSP上完成全部功能，由于不存在芯片间通信，通信速率和响应速度都大幅提升，现场使用情况良好。

半无桥双Boost功率因数校正（PFC）电路能够获得更高变换效率，同时不增大共模噪声，但输入交流端的返回电流在引入的二极管上产生额外的损耗，降低了电路的变换效率。研究用MOS管替代二极管，其导通时具有极低阻抗短路与其并联的MOS管（或其体二极管）和电感器支路，返回电流绝大部分流经MOS管，从而降低导通损耗，提高变换效率；同时MOS管及其体二极管为共模噪声提供低阻抗通路，共模噪声水平未发生改变。给出了电路工作过程和设计准则，并用电路仿真验证了分析的正确性。最后，研制出1.5 kW原理样机，验证了该电路能够进一步提高变换效率。

使用滞环控制方法实现快速电磁阀两端电压的脉宽调制，精确控制流过快速电磁阀的强激电流和维持电流的幅值，使用变频变占空比的方法控制流过快速电磁阀电流脉冲的占空比，具备输入过压、输入欠压和输出短路保护功能，设计了一款基于滞环控制的快速电磁阀控制仪。该快速电磁阀控制仪已经在航空发动机快速电磁阀及其主燃油控制附件的维修过程批量使用，杜绝了因控制器输入信号不稳定导致的航空发动机主燃油系统故障，且抗干扰能力强，能够预防维修过程人为差错，起到了提高航空快速电磁阀维修质量的作用。

高压电缆金属护套环流是感应电流分量与泄漏电流分量的叠加，目前，感应电流分量计算较为成熟，而泄漏电流分量的计算存在不足，影响最终环流计算结果与相关故障诊断效果。为此，提出了高压电缆护套环流泄漏电流分量的计算方法。以电缆“线芯—护套”的π型等效电路为基础，建立了求解护套环流泄漏电流分量的等值电路，同时计及泄漏电流的分流作用与线芯泄漏电流所产生的环流，基于迭代法得到最终的泄漏电流分量。利用电磁暂态仿真软件ATP-EMTP搭建了一字型敷设的电缆模型，结果表明：在不同段长组合及负荷电流下，该方法计算结果与仿真值的相对误差在2%以内，相较于现有方法，准确性有较大提高。所提方法可以较好地解释轻载时出现环流超标的原因；对交叉互联系统故障诊断样本数据的生成有一定的参考作用。

为解决永磁风力发电机在高/低电压穿越期间并网点电压和频率波动问题，提出采用虚拟同步发电机（VSG）控制网侧变流器，提高永磁风力发电系统惯性和阻尼，使其在电压穿越期间支撑并网点电压和频率的恢复。通过VSG的有功-频率调节作用，根据系统频率变化量，调节网侧变流器有功功率输出能力，在转动惯量和阻尼系数的作用下实现对频率波动的抑制；调节VSG的无功功率指令实现对虚拟电动势的调节，使其在电压穿越期间为电网提供动态无功支撑，对并网点电压进行调节。并有效抑制连续高/低电压穿越期间系统功率、频率持续性波动，提高系统在连续高/低电压穿越期间的并网稳定性。最后，通过系统仿真验证所提控制策略的有效性。

为了解决离子推进器屏栅电源在负载突变过程中产生的过压、过流等问题，对LLC谐振变换器采用移相-变频控制（PS-PFM）稳定输出电压，当采样电压低于设定值下限时，进入变频控制模式，当采样电压高于设定值上限时，进入移相控制模式。实验证明，相比于常用的调频控制，移相控制的加入能够解决轻载或空载模式下的电压飘高问题，通过PID参数的调整，可以实现负载跳变时的稳定快速调节，使输出电压保持在设定值；通过PCB布局与磁性元件优化设计，所研制的原理样机在额定情况下效率高达98.9%，功率密度可达 6.47 \times {10}^6 \mathrm{ } \mathrm{W} / {\mathrm{m}}^3，在同等级的电源产品中具有优势。

三端口变换器（TPC）具有集成度高、功率密度高及各端口间单级变换的特点，但同时，能量流动会受多个变量的相互作用影响。输出电压控制环路采用传统PI控制器时，会造成电压动态调节过程响应慢，输出值波动大。为改善上述问题，引入模型预测控制（MPC）对输出电压动态响应进行优化，对三端口变换器进行了状态空间平均值建模，得到预测模型与控制变量的关系，设计了目标函数，通过遍历寻优获得最优值，从而提高输出电压的动态特性；通过实验对比研究输出电压环在传统PI控制、模型预测控制下输出动态响应的效果，结果表明模型预测控制对改善输出电压稳定性具有明显效果。

为提升基于直流电容能量虚拟惯量控制的新能源并网变流器对电力系统的惯量支撑能力，提出了一种基于线性二次调节器（LQR）的自适应虚拟惯量控制方法。在分析虚拟同步机（VSG）动力学特性的基础上，获得惯量参数和系统频率响应特性的数学关系，并建立了基于LQR的自适应惯量控制模型，通过LQR代价函数寻找最优反馈矩阵，使状态变量快速趋近于零且以最少的输入能量来满足控制需求。仿真结果表明，该方法能够使得新能源并网变流器根据系统频率波动情况对有限直流电容能量进行优化分配，快速阻尼频率变化，改善了系统频率响应特性，提升了新能源并网变流器对电力系统的惯量支撑能力，保障了电力系统的稳定性。

针对窃电行为识别准确率低的问题，提出了基于联合神经网络的窃电行为识别模型。首先，对获取的用户用电数据进行处理，利用格拉姆角场方法对用户用电数据进行二维化处理。然后，针对不同维度的用电数据，提出了基于联合神经网络的用户窃电行为识别模型，利用卷积神经网络（CNN）和双向长短期记忆（BiLSTM）神经网络提取一维用电数据和二维用电数据特征。通过实例分析表明，提出的联合神经网络模型对窃电行为识别准确率达到90%以上，证明所建立的评估模型为解决窃电问题提供了一种切实可行的方案。

为实现负荷增长过程中电力系统鞍结分岔点（SNB）的快速准确识别，提出一种直接计算电力系统电压崩溃点的二次型迭代逼近方法，基于系统中PQ节点输出的PV曲线为近似二次型的特点，在节点功率平衡方程中引入负荷增长参数，运用复合函数求导法则就功率方程进行两次求导，理论推导节点电压对负荷参数的一阶、二阶导数表达式，由此确定PV曲线二项式，依靠顶点坐标确定电力系统鞍结分岔点的初始位置，经多次迭代收敛逼近电压崩溃点。所提方法避免了连续潮流法的多次潮流计算，可显著降低计算量。以IEEE 14，IEEE 118节点系统进行仿真验证，证明了该方法的有效性，相较增补P'Q节点法及戴维南等值法，二次型迭代逼近法具有较高的计算效率和鲁棒性。

精准的电能质量扰动识别是对电能质量扰动事件发生后需要解决的主要问题之一，这对划分责任和加快电力市场化进程均具有重要意义，而海量的电能质量监测数据则为电能质量扰动识别提供了条件与机遇。不同的电能质量扰动类型，其电气特征上也存在区别，故可利用不同电能质量扰动波形之间的差异来区分电能质量扰动类型。结合深度学习理论，建立一种基于双向独立循环神经网络的复合电能质量扰动识别方法，通过提取电能质量扰动信号的本质特征量，建立输入序列与输出序列之间的内在对应关系，克服了分析结果对物理特征量的依赖性，提升了电能质量扰动识别准确率。实验结果表明，所提方法可以有效应对复合电能质量扰动的多样性问题，可以直接从原始的底层数据中自主学习复合电能质量扰动信号中所隐藏的本质特征量，识别准确率高。

由于新能源系统的广泛加入，系统中的电能质量扰动数量和种类也相应增加，而传统电能质量扰动（PQD）分类方法存在准确率和效率不高的问题，难以适应现有包含高新能源渗透率的电力系统的电能质量管理。因此，提出了一种基于图卷积神经网络（GCNNs）和格拉姆角场（GAF）的电能质量扰动分类方法。首先，对原始的PQD信号进行归一化和极坐标转化处理；然后采用GAF对不同种类的PQD一维信号进行图形化转换，生成包含不同PQD特征的二维图片；最后，采用GCNNs对不同种类的PQD图片进行训练和分类，实现不同PQD的分类。实验部分采用IEEE-39节点系统仿真并模拟不同种类的PQD曲线，对所提方法进行验证。实验结果表明，所提方法可以自动地进行特征的提取和优化，满足PQD识别和分类的高效性和准确性。

逆变器产品一直向更高功率密度、结构更紧凑的方向发展。为提升有限结构空间内逆变器系统的功率密度，在研发过程中需要经常制作若干样机并开展大量实验。为缩短开发周期，降低样机制作数量和实验次数，提出一种针对逆变器功率部分的热仿真方法。通过该方法，可在研发设计阶段将各个方案的系统稳态温升情况以及核心器件的温升情况通过仿真呈现出来，无需制作样机和开展实验也能对比出各个方案的优劣。最后，实验结果证实热仿真分析方法对热系统散热能力的预估相对准确。通过该方法，可以有效提高工程师在功率单元设计阶段对系统热特性的把控能力，快速对比不同系统散热方案的优劣，减少样机数量和实验次数，提高一次设计合格率，降低研发成本。