随着各类变流器、开关电源等电力电子设备的规模化接入电网，配电网超高次谐波含量快速增加，由此产生的电能质量问题愈发严重。基于此，选取常见的两级式单相变频电路，对超高次谐波发射机理进行深入研究。首先采用开关函数法推导出网侧谐波电流的傅里叶级数表达式，然后计算超高次谐波含有率并分析其影响因素，最后通过仿真和实测验证理论分析的正确性，为配电网超高次谐波的量化、检测和监测提供参考。

恒压CV(constant-voltage)输出双边LCC补偿感应电能传输IPT(inductive power transfer)系统存在轻载效率低的问题，为了优化CV输出双边LCC补偿IPT系统轻载效率，基于求解近似最优解思想，提出1种双边LCC补偿拓扑的参数设计方法。分析了CV输出时零相位角ZPA(zero phase angle)条件及松耦合线圈损耗，通过搭建6.6 kW的实验原理样机进行实验验证。实验结果表明，所提补偿参数设计方法可以提高系统效率，尤其是轻载效率，6.6 kW满载效率为95%，1.32 kW轻载效率可达93%。

针对单相矩阵式无线电能传输MC-WPT(matrix converter based wireless power transfer)系统网侧电流谐波含量大的问题，提出1种谐波抑制调制策略，可有效降低网侧电流低次谐波含量及总谐波失真度THD(total harmonic distortion)。分析谐振槽电压电流特性，基于参数归一化方法得到2个基波分量的等效电路，进而推导出MC-WPT的数学模型。在此基础上，以消除低次谐波含量为目标，应用计算法得到接收侧H桥的优化调制波，使网侧电流低频成分仅有工频分量，从而降低网侧电流THD。最后搭建实验平台，验证所提谐波抑制调制策略的可行性与有效性。

针对现有变压器无法应对高渗透率可再生能源出力强波动性引起的电压骤降/骤升等问题，提出1种基于三桥臂功率变换器的新型混合配电变压器HDT(hybrid distribution transformer)。该方法通过在现有配电变压器的一次侧增加1个串联三桥臂功率变换器来实现。所提新型混合配电变压器具有可降低功率变换器额定功率和增加1个额外电流回路以提升变压器自由度的优点。此外，为进一步提升变压器的电能质量，所提方法综合了电压矢量，可补偿电压骤降/骤升和电网电压谐波对变压器的不利影响，提高了电网的功率因数，提升了配电网的输电效率。最后，讨论了所提混合配电变压器的配置和控制策略等，并通过仿真实验分析，验证了所提方法的有效性和优越性。

飞跨电容钳位型三电平变换器具有降低开关管的电压应力、减小滤波电感体积等优势。变换器工作时，飞跨电容电压需要稳定在高压侧电压的一半，常采用调节占空比的控制策略，但该方法存在飞跨电容电压与输出电压控制耦合的问题，在飞跨电容电压调节过程中电感电流波动较大。针对这一问题，分析了移相控制策略实现飞跨电容电压与输出电压控制解耦的优势，并深入分析其控制特性。通过建立飞跨电容电压的谐波模型，分析了飞跨电容电压与移相角的关系。建立飞跨电容电压受开关管占空比D和移相角度∆φ之间的低次谐波函数关系，并结合时域模型划定出移相控制的有效占空比区间，以及使得移相控制性能最优的占空比。建立仿真模型并搭建了1台3.6 kW的实验样机，将移相调节与占空比调节的飞跨电容电压控制策略进行对比，验证了移相控制的解耦优势以及控制特性。

对蓄电池与超级电容组成的混合分布式储能虚拟同步机控制系统进行改进。提出混合储能功率分配原则，根据不同频率段设计分频滑动滤波方法，针对不同频率的功率波动，对虚拟转动惯量进行分段改进，实现蓄电池与超级电容协调配合。针对传统虚拟同步机无法抑制频率振荡的问题，对虚拟阻尼系数进行改进，采用自适应虚拟阻尼，提高控制系统在发生频率振荡时的调节能力。通过MATLAB对所提控制策略进行仿真验证，结果表明：对混合储能虚拟同步机进行分频控制，当负荷发生无规律波动时，超级电容及时响应高频功率波动，蓄电池平抑低频功率，可以实现蓄电池与超级电容协调配合。当面对突减、突增10 kW负荷时，采用自适应虚拟阻尼可以应对混合储能因为负载功率波动引起的有功出力频率振荡，频率超调量控制在0.06 Hz以内。所提控制策略面对功率突增、突减工况均可实现频率小偏差调节。

变流器的开关速度和开关频率越来越高，对直流侧去耦电容也提出了更高的要求。针对开关管关断过程中电压、电流振荡带来的过电压尖峰和去耦电容损耗问题，首先建立考虑系统杂散参数的瞬态电路模型，分析开关管关断过程中过电压和去耦电容电流振荡的演变过程；然后提出考虑主电路寄生参数和去耦电容等效串联电阻的损耗模型，量化分析实际工程中去耦电容选型所受的限制因素，得出去耦电容容值、损耗限制条件的优化选型方法；最后通过仿真和实验验证了所提模型和分析方法的正确性。

锂电池荷电状态SOC(state-of-charge)的快速精确估计，对电池管理系统至关重要。针对卡尔曼滤波算法估计锂电池SOC时阻容参数缺乏合理约束的问题，提出1种阻容参数滤波优化方法，结合无迹卡尔曼滤波UKF(unscented Kalman filter)实现锂电池SOC估计的快速精确收敛。首先，结合多项式建立锂电池等效电路模型；然后，利用带遗忘因子的递推最小二乘法获取时变和时不变的模型阻容参数，通过设置卡尔曼增益阈值，建立阻容参数滤波关系式，提出阻容参数滤波优化无迹卡尔曼滤波算法，估计锂电池SOC；最后，设计混合功率脉冲特性实验、间歇恒流放电实验和动应力测试实验，验证设计方法的收敛性和鲁棒性，SOC最大估计误差低于1.0%，并给出增益阈值参考范围。

应用于储能系统的电流源型双有源桥式变换器往往存在电流应力大、软开关范围受限等问题，限制了变换器的效率和功率密度。针对此问题，结合耦合电感技术，提出1种储能侧电流纹波小且软开关范围宽的电流源型双有源桥式变换器。变换器的储能侧由2个并联的电流源型全桥构成，可有效减小储能侧开关管的电流应力。通过调节储能侧并联全桥间的移相，可减小储能侧电流纹波；通过合理设计耦合滤波电感，得到足够大的互感电流以满足开关管的软开关条件。详细介绍了变换器的工作原理和稳态分析，并设计了400 W的实验样机，实验结果进一步验证了所提变换器的优越性和可行性。

在电动工业车辆领域，为节省成本同时保证电机驱动性能，常采用低精度编码器。低精度编码器可获取转子的准确机械位置,但对于转速测量存在较大时滞和误差，因此传统负载转矩观测器不能得到准确的负载转矩信息。采用该信息作为电流环前馈控制量时，不能有效抑制转速波动。针对此问题，提出1种基于低精度编码器的二阶滑模负载转矩观测器。所提方法可基于转子位置信息获取精确的负载转矩信息，从而提高系统的抗干扰性能。仿真和实验结果证明了所提基于低精度编码器的二阶滑模负载转矩观测器的正确性和有效性。