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拓扑与电路 ★ 5.0

多组件分数阶元件的实现方法及其应用

Implementation Methods and Applications of Multi-Component Fractional-Order Elements

作者 王佳豪丘东元张波陈艳峰
期刊 电工技术学报
出版日期 2025年1月
卷/期 第 40 卷 第 8 期
技术分类 拓扑与电路
相关度评分 ★★★★★ 5.0 / 5.0
关键词 分数阶电路 分数阶电容 分数阶电感 逆变器 王佳豪 丘东元 张波 陈艳峰 电工技术学报 Transactions of China Electrotechnical Society
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分数阶元件是分数阶电路的基本单元,其实现方法对系统研究至关重要。由于单组件分数阶元件尚未商业化,目前主要采用多组件集成方式。相比单组件,多组件实现方法在元件类型、数量及参数选择上更灵活,且可调谐阶数与阻抗系数,实用性更强。本文在综述现有构造方法基础上,按器件类型将其分为基于无源元件、运算放大器和电力电子变换器三类,重点阐述典型结构的工作原理,并进行分析比较。最后探讨其在电网功率补偿中的应用,为拓展实际应用提供参考。
分数阶元件作为分数阶电路的基本单元,其构建和实现方法是研究分数阶电路系统的基础.然而,目前单组件分数阶元件未见商业应用,分数阶元件仍以多元件的集成方式为主.与单组件分数阶元件相比,分数阶元件的多组件实现方法在构成元件种类、数量和参数选择方面更加灵活,且分数阶元件的阶数和阻抗系数可以调节,具有更强的实用性.为了能够根据具体应用需求选择合适的多组件分数阶元件,该文在总结现有大部分多组件分数阶元件构造方法的基础上,按照构成器件种类将其构造方法分为基于无源元件、基于运算放大器和基于电力电子变换器三类,重点介绍一些典型构造方法的工作原理,并对这些构造方法进行分析和比较.最后,该文探讨了多组件分数阶元件在电网功率补偿场合的应用,为拓展多组件分数阶元件的应用提供了参考.
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SunView 深度解读

分数阶元件技术对阳光电源储能与电网侧产品具有重要应用价值。在ST系列储能变流器中,基于电力电子变换器的分数阶元件可实现可调谐的无功补偿与谐波抑制,提升电网功率因数校正性能。对于PowerTitan大型储能系统,分数阶控制器可优化LCL滤波器设计,在更宽频段实现更平滑的幅频特性,减小滤波器体积。在构网型GFM控制中,分数阶微积分算子可改进虚拟阻抗特性,增强电网适应性。文中提出的多组件实现方法(无源RC网络、运放电路、Buck/Boost变换器)为开发新型有源滤波器APF和静止无功发生器SVG提供了理论基础,可应用于光储一体化系统的电能质量治理模块。