Ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｎ ｓａｄｄｌｅ ｗａｖｅｆｏｒｍ ＰＷＭ ｂａｓｅｄ
ｏｎ ｉｓｏｓｃｅｌｅｓ ｔｒｉａｎｇｌｅ ｃａｒｒｉｅｒ ｗａｖｅ
ＣＨＥＮ Ｇｕｏ⁃ｃｈｅｎｇ^１，２， ＣＡＩ Ｌｉ⁃ｑｉｎｇ^１， ＺＨＯＵ Ｑｉｎ⁃ｌｉ^１， ＧＵ Ｈｏｎｇ⁃ｂｉｎｇ^１， ＬＥＩ Ｄｉａｎ^１，２
（１． Ｇｉａｎｔ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ． Ｌｔｄ． ， Ｃｈａｎｇｚｈｏｕ ２００１２２， Ｃｈｉｎａ；
２． Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ， Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｓｈａｎｇｈａｉ ２０００７２， Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ａｉｍｅｄ ａｔ ｃｌａｒｉｆｙｉｎｇ ｔｈｅ ｐｒｅｖａｌｅｎｔ ｐｏｉｎｔ ｏｆ ｖｉｅｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ＳＶＰＷＭ ｉｓ ｉｄｅｎｔｉｃａｌ ｔｏ ｔｈｅ ＳＡＰＷＭ，
ｔｈｅ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ＳＡＰＷＭ ｉｓ ｅｘｐｌａｉｎｅｄ ｉｎ ｄｅｔａｉｌ， ａｎｄ ｔｈｅ ｅｘｃｅｌｌｅｎｔ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ＳＡＰＷＭ ａｒｅ ｅａｓｙ ｔｏ ｂｅ ｄｉｓ⁃
ｃｅｒｎｅｄ． ＳＶＰＷＭ ｉｓ ｎｏｔ ＳＡＰＷＭ， ｉｔ ｕｓｅｓ ｔｈｅ ｃｏｎｃｅｐｔ ｏｆ ｓｐａｃｅ ｖｏｌｔａｇｅ ｖｅｃｔｏｒ， ａｎｄ ＳＡＰＷＭ ｉｓ ａ ｓｐｅｃｉａｌ ｃａｓｅ ｏｆ ＳＶＰ⁃
ＷＭ． Ｉｎ ｔｈｅ ｐａｔｔｅｒｎ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ＳＡＰＷＭ， ｉｔ ｉｓ ｆｏｕｎｄ ｔｈａｔ ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｕｐｐｅｒ ａｎｄ ｌｏｗｅｒ ｅｎｖｅｌｏｐｅ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ
ｓｉｎｅ ｗａｖｅｓ ａｒｅ ｓｙｍｍｅｔｒｉｃａｌ ｉｎ ｔｈｅ ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｓ， ｔｈｅ ｏｐｔｉｍｕｍ ｏｕｔｐｕｔ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｃａｎ ｂｅ ｏｂｔａｉｎｅｄ， ａｎｄ
ｉｔｓ ｍｅａｎｉｎｇ ｉｓ ｖｅｒｙ ｃｌｅａｒ ｉｎ ｇｅｏｍｅｔｒｙ ａｓ ｗｅｌｌ ａｓ ｐｈｙｓｉｃａｌ． Ｏｗｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｉｎｈｅｒｅｎｔ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ＳＡＰＷＭ， ｗｈｅｎ
ｔｈｅ ｏｕｔｐｕｔ ｖｏｌｔａｇｅ ｉｓ ｉｄｅｎｔｉｃａｌ， ｔｈｅ ｒｅｑｕｉｒｅｄ ｄｅｐｔｈ ｏｆ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ｉｓ ｓｍａｌｌｅｒ ｔｈａｎ ＳＰＷＭ， ｓｕｃｈ ｔｈａｔ ｔｈｅｒｅ ａｒｅ ｍｏｒｅ
ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｗａｖｅｓ ｉｎ ｃａｒｒｉｅｒ ｗａｖｅ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｄｏｍａｉｎ． Ｈｏｗｅｖｅｒ， ｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ＳＰＷＭ， ｔｈｅ ａｍｐｌｉｔｕｄｅ ｏｆ
ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｗａｖｅｓ ｉｓ ｓｍａｌｌｅｒ， ｓｏ ｔｈｅ ｔｏｔａｌ ｈａｒｍｏｎｉｃ ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｏｔａｌ ｈａｒｍｏｎｉｃ ｌｏｓｓ ａｒｅ ｒｅｄｕｃｅｄ ｔｏ ｓｏｍｅ
ｅｘｔｅｎｔ， ａｎｄ ｔｈｅ ｐｏｓｉｔｉｖｅ ａｎｄ ｎｅｇａｔｉｖｅ ｓｅｑｕｅｎｃｅ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｇｇｉｎｇ ｔｏｒｑｕｅ ｇｅｎｅｒａｔｅｄ ｃａｎｃｅｌ ｅａｃｈ ｏｔｈｅｒ， ｔｈａｔ
ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ ｓｕｐｐｒｅｓｓｅｓ ｔｈｅ ｔｏｒｑｕｅ ｐｕｌｓａｔｉｏｎ． ＳＡＰＷＭ ｃａｎ ｆｕｒｔｈｅｒ ｒａｉｓｅ ｔｈｅ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ｄｅｐｔｈ， ａｎｄ ｈｅｌｐ ｔｏ ｉｍｐｒｏｖｅ
ｔｈｅ ＤＣ ｂｕｓ ｖｏｌｔａｇｅ ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ， ｔｈｕｓ ｂｅｃｏｍｉｎｇ ａｎ ｏｐｔｉｍａｌ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ｐａｔｔｅｒｎ ｕｓｅｄ ｉｎ ｔｈｒｅｅ⁃ｐｈａｓｅ ｉｎｖｅｒｔｅｒ． Ｏｎ ｔｈｅ
ｂａｓｉｓ ｏｆ ＳＰＷＭ ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ， ｗｅ ｍａｄｅ ｔｈｏｒｏｕｇｈ ａｎａｌｙｓｉｓ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｕｓｅ ｏｆ ｔｈｅ Ｆｏｕｒｉｅｒ ｓｅｒｉｅｓ ｅｘｐａｎｓｉｏｎ ｍｅｔｈ⁃
ｏｄ ｆｏｒ ＳＡＰＷＭ， ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｄ ｔｈｅ ｐｒｏｏｆｓ ｔｈａｔ ｍａｋｅ ＳＡＰＷＭ ｔｈｅ ｏｐｔｉｍａｌ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ｐａｔｔｅｒｎ． Ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ
ｏｆ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｉｓ ｓｉｍｐｌｅｒ ｃｏｍｐａｒｅｄ ｔｏ ｏｔｈｅｒ ａｎａｌｙｔｉｃａｌ ｍｅｔｈｏｄｓ， ｃｌｅａｒ ａｎｄ ｅａｓｙ ｔｏ ｕｎｄｅｒｓｔａｎｄ， ａｎｄ ａ ｌｏｔ ｏｆ ｄｅｒｉｖａｔｉｏｎ
ｗｏｒｋｌｏａｄ ｃａｎ ｂｅ ｓａｖｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｉｎｖｅｒｔｅｒ； ｐｕｌｓｅ ｗｉｄｔｈ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ； ｈａｒｍｏｎｉｃｓ； ｔｏｒｑｕｅ ｒｉｐｐｌｅ； ｓｐｅｃｔｒｕｍ； ｓｐａｃｅ ｖｏｌｔａｇｅ ｖｅｃｔｏｒ

Ｂｒｏｋｅｎ ｒｏｔｏｒ ｂａｒ ｆａｕｌｔ ｄｉａｇｎｏｓｉｓ ｏｆ ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ ｍｏｔｏｒｓ
ｂａｓｅｄ ｏｎ ｐ⁃ｑ ｔｒａｎｓｆｏｒｍ
ＸＵ Ｄｏｎｇ⁃ｌｉ， ＣＨＥＮＧ Ｇｕｉ⁃ｌｉｎ， ＨＯＵ Ｘｉｎ⁃ｇｕｉ， ＬＩ Ｃｈａｏ⁃ｓｈｅｎｇ
（Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｐｏｗｅｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｎａｎｊｉｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｎａｎｊｉｎｇ ２１１１００， Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｔｈｅ ｒｏｔｏｒ ｂａｒ ｂｒｅａｋｉｎｇ ｆａｕｌｔ ｗａｓ ｏｎｅ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｍｍｏｎ ｆａｕｌｔｓ ｏｆ ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ ｍｏｔｏｒｓ． Ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｂａｒ ｉｓ ｂｒｏｋｅｎ，
ｔｈｅ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｆａｕｌｔ ｆｅａｔｕｒｅ ｗｉｌｌ ａｐｐｅａｒ ｉｎ ｔｈｅ ｓｔａｔｏｒ ｃｕｒｒｅｎｔ． Ｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ａｍｐｌｉｔｕｄｅ ｏｆ ｔｈｅ
ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ｔｈｅｙ ａｒｅ ｖｅｒｙ ｓｍａｌｌ． Ｉｎ ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ， ｔｈｅｙ ｗｉｌｌ ｏｆｔｅｎ ｂｅ ｏｖｅｒｗｈｅｌｍｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｌｅａｋ⁃
ａｇｅ ｏｆ ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ， ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙ ｉｎ ｔｈｅ ｃａｓｅ ｏｆ ｌｏｗ ｌｏａｄ ｒａｔｅ ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｍｏｔｏｒ ｉｓ ｒｕｎｎｉｎｇ． Ｔｏ ｓｏｌｖｅ ｔｈｉｓ ｐｒｏｂ⁃
ｌｅｍ， ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｐｒｏｐｏｓｅｓ ａ ｎｅｗ ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｂｒｏｋｅｎ ｒｏｔｏｒ ｂａｒ ｆａｕｌｔ ｄｉａｇｎｏｓｉｓ ｏｆ ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ ｍｏｔｏｒｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｐ⁃ｑ ｔｒａｎｓ⁃
ｆｏｒｍ， ｗｈｉｃｈ ｃａｎ ｒｅｍｏｖｅ ｔｈｅ ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ｆｒｏｍ ｓｔａｔｏｒ ｃｕｒｒｅｎｔ， ｓｏ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｆｒｅ⁃
ｑｕｅｎｃｙ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ｃａｎ ｂｅ ｈｉｇｈｌｉｇｈｔｅｄ ｔｏ ａｃｈｉｅｖｅ ｔｈｅ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃｓ ｏｆ ｒｏｔｏｒ ｂａｒ ｂｒｅａｋｉｎｇ ｆａｕｌｔ． Ｔｈｅ ｔｈｅ⁃
ｏｒｅｔｉｃａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｉｎｄｉｃａｔｅ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｆａｕｌｔ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｄｉａｇｎｏｓｉｓ ｆｏｒ ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ
ｍｏｔｏｒ ｉｓ ａｂｌｅ ｔｏ ｃｏｒｒｅｃｔｌｙ ｄｅｔｅｃｔ ｔｈｅ ｒｏｔｏｒ ｂａｒ ｂｒｅａｋｉｎｇ ｆａｕｌｔ ｏｆ ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ ｍｏｔｏｒｓ， ｅｖｅｎ ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｍｏｔｏｒ ｉｓ ｒｕｎｎｉｎｇ ａｔ
ｌｏｗ ｌｏａｄ ｒａｔｅ ａｎｄ ｉｔ ａｌｓｏ ｇｉｖｅｓ ｏｕｔ ａ ｇｏｏｄ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ ｍｏｔｏｒ； ｂｒｏｋｅｎ ｒｏｔｏｒ ｂａｒｓ； ｐ⁃ｑ ｔｒａｎｓｆｏｒｍ； ｆａｕｌｔ ｄｉａｇｎｏｓｉｓ； ＭＣＳＡ

Ａｃｃｕｒａｔｅ ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ ｏｆ ＳＯＣ ｖａｌｕｅ ｏｆ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｖｅｈｉｃｌｅ ｂａｔｔｅｒｙ ｂａｓｅｄ ｏｎ
ＥＫＦ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ ｂｙ ＢＰ ｎｅｕｒａｌ ｎｅｔｗｏｒｋ
ＲＯＮＧ Ｙａ⁃ｊｕｎ， ＹＡＮＧ Ｗｅｉ， ＮＩＵ Ｈｕａｎ， ＺＨＥＮＧ Ｘｉｎ⁃ｈｕｉ
（Ｋｅｙ Ｌａｂ ｏｆ Ｐｏｗｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ ｆｏｒ Ｅｎｅｒｇｙ Ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｍｏｔｏｒ Ｄｒｉｖｅ ｏｆ Ｈｅｂｅｉ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ，
Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｙａｎｓｈａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｑｉｎｈｕａｎｇｄａｏ ０６６００４， Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ， ＤＳＰ （ＴＭＳ３２０ＬＦ２４０７） ｉｓ ｕｓｅｄ ａｓ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｃｈｉｐ ｔｏ ｃｏｍｐｌｅｔｅ ｔｈｅ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｖｅｈｉｃｌｅ ｂａｔｔｅｒｙ
ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｓｙｓｔｅｍ ｐｌａｔｆｏｒｍ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ． Ｔｈｅ ｂａｔｔｅｒｙ ｓｔａｔｅ ｏｆ ｃｈａｒｇｅ （ＳＯＣ） ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ ｉｓ ｏｎｅ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｒｅ
ｔａｓｋｓ ｏｆ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｖｅｈｉｃｌｅ ｂａｔｔｅｒｙ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｓｙｓｔｅｍ． Ｔｏ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ ａｃｃｕｒａｃｙ ｏｆ ＳＯＣ， ＢＰ ｎｅｕｒａｌ ｎｅｔｗｏｒｋ
ｍｅｔｈｏｄ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｅｘｔｅｎｄ Ｋａｌｍａｎ ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ （ＥＫＦ） ｉｓ ｐｕｔ ｆｏｒｗａｒｄ． Ｔｈｅ ＢＰ⁃ＥＫＦ ｉｓ ａ ｋｉｎｄ ｏｆ ｎｅｗ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ． Ａｆｔｅｒ ｔｈｅ
ｌｉｔｈｉｕｍ ｉｒｏｎ ｐｈｏｓｐｈａｔｅ （ＬｉＦｅＰＯ４） ｂａｔｔｅｒｙ ｉｓ ｆｕｌｌｙ ｔｅｓｔｅｄ ａｎｄ ａｎａｌｙｚｅｄ， ＢＰ ｎｅｕｒａｌ ｎｅｔｗｏｒｋ ｉｓ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ ｂｙ ｕｓｉｎｇ
ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ ｎｅｕｒａｌ ｎｅｔｗｏｒｋ ｔｏｏｌｂｏｘ ｏｆ ＭＡＴＬＡＢ， ａｎｄ ｔｈｅ ＢＰ ｎｅｕｒａｌ ｎｅｔｗｏｒｋ ｗａｓ ｔｒａｉｎｅｄ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｄａｔａ
ａｎｄ ｔｈｅ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｔｏ ｅｘｐａｎｄ ｔｈｅ Ｋａｌｍａｎ ｆｉｌｔｅｒ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ． Ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ Ｋａｌｍａｎ ｆｉｌｔｅｒ ｍｅｔｈｏｄ ｉｓ
ｕｓｅｄ ｆｏｒ ｂａｔｔｅｒｙ ＳＯＣ ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ． Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ｖｅｒｉｆｙ ｔｈｅ ａｃｃｕｒａｃｙ ｏｆ ｔｈｅ ｔｗｏ ａｌｇｏｒｉｔｈｍｓ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ，
ｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ＥＫＦ ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ， ｔｈｉｓ ｍｅｔｈｏｄ ｉｓ ｓｉｍｐｌｅ， ａｎｄ ｔｈｅ ａｃｃｕｒａｃｙ ｏｆ ＢＰ⁃ＥＫＦ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｆｏｒ ＳＯＣ ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ
ｉｓ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ． Ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄ ｈａｓ ｇｏｏｄ ａｐｐｌｉｃａｂｉｌｉｔｙ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｓｔａｔｅ ｏｆ ｃｈａｒｇｅ； ｂａｔｔｅｒｙ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｓｙｓｔｅｍ； ＢＰ ｎｅｕｒａｌ ｎｅｔｗｏｒｋ； ｅｘｔｅｎｄ Ｋａｌｍａｎ ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ

Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｄ ｐｌａｎｎｉｎｇ ｏｆ ｍｕｌｔｉ⁃ｔｙｐｅ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｖｅｈｉｃｌｅ ｃｈａｒｇｉｎｇ ｓｔａｔｉｏｎｓ
ｂａｓｅｄ ｏｎ ｍａｘｉｍａｌ ｅｎｔｒｏｐｙ ｔｈｅｏｒｙ
ＷＵ Ｊｉａｎ⁃ｓｈｅｎｇ^１，２， ＬＩ Ｘｉａｏ⁃ｚｈｏｕ^１
（１． Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｆｏｒ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ａｎｄ Ｕｒｂａｎ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ， Ｓｈｅｎｚｈｅｎ Ｇｒａｄｕａｔｅ Ｓｃｈｏｏｌ， Ｐｅｋｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，
Ｓｈｅｎｚｈｅｎ ５１８０５５， Ｃｈｉｎａ； ２． Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｆｏｒ Ｅａｒｔｈ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ， Ｍｉｎｉｓｔｒｙ ｏｆ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ，
Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｕｒｂａｎ ａｎｄ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ， Ｐｅｋｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｂｅｉｊｉｎｇ １００８７１， Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｐｒｅｓｅｎｔｓ ａ ｐｌａｎｎｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｖｅｈｉｃｌｅ ｃｈａｒｇｉｎｇ ｓｔａｔｉｏｎｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｍａｘｉｍａｌ ｅｎｔｒｏｐｙ
ｔｈｅｏｒｙ． Ｔｈｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｅｎｔｒｏｐｙ ｏｆ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｖｅｈｉｃｌｅ ｉｓ ｆｉｒｓｔｌｙ ｄｅｆｉｎｅｄ ｔｏ ｄｅｓｃｒｉｂｅ ｔｈｅ ｃｏｉｎｃｉｄｅｎｃｅ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｌｏｃａｔｉｏｎ
ｏｆ ｃｈａｒｇｉｎｇ ｓｔａｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｃｈａｒｇｉｎｇ ｌｏａｄ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｍｕｌｔｉ⁃ｔｙｐｅ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｖｅｈｉｃｌｅ ｃｈａｒｇｉｎｇ ｓｔａ⁃
ｔｉｏｎｓ． Ｔｈｅｎ ｔｈｅ ｍｕｌｔｉ⁃ｔｙｐｅ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｖｅｈｉｃｌｅ ｃｈａｒｇｉｎｇ ｓｔａｔｉｏｎｓ ｐｌａｎｎｉｎｇ ｍｏｄｅｌ ｉｓ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ ｂａｓｅｄ ｏｎ ａ ｍｕｌｔｉ⁃ｏｂｊｅｃ⁃
ｔｉｖｅ ｍｅｔｈｏｄ． Ａｎｄ ａｆｔｅｒ ｄｅｆｉｎｉｎｇ ｔｈｅ ｄｅｓｉｒａｂｉｌｉｔｙ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｏｆ ｅａｃｈ ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ， ｔｈｅ ｇｅｎｅｔｉｃ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｉｓ ａｐｐｌｉｅｄ ｔｏ ｓｅｅｋ
ｔｈｅ ｓｏｌｕｔｉｏｎ． Ｆｉｎａｌｌｙ， ｔｈｅ ｐｌａｎｎｉｎｇ ｍｏｄｅｌ ｉｓ ａｐｐｌｉｅｄ ｉｎ ａ ２５ ｎｏｄｅ ｒｏａｄ ｎｅｔｗｏｒｋ ｔｏ ｔｅｓｔｉｆｙ ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ ｉｎ
ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ａｎｄ ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ａｒｅ ｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈａｔ ｏｆ ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄ ｉｎ ｗｈｉｃｈ ｏｎｌｙ ｉｎｖｅｓｔｍｅｎｔ ｉｎｃｏｍｅ ｉｓ ｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄ ａｓ
ｔｈｅ ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ． Ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎｓ ｏｆ ｃｈａｒｇｉｎｇ ｓｔａｔｉｏｎｓ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ａｒｅ ｒｅｌａ⁃
ｔｉｖｅｌｙ ｃｌｏｓｅ， ｗｈｉｃｈ ｉｎｄｉｃａｔｅｓ ｂｅｔｔｅｒ ｃｏｉｎｃｉｄｅｎｃｅ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｖｅｈｉｃｌｅ ｃｈａｒｇｉｎｇ ｓｔａｔｉｏｎｓ ａｎｄ
ｃｈａｒｇｉｎｇ ｌｏａｄ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｖｅｈｉｃｌｅ， ｃｈａｒｇｉｎｇ ｓｔａｔｉｏｎ ｐｌａｎｎｉｎｇ； ｃｈａｒｇｉｎｇ ｍｏｄｅ； ｍａｘｉｍａｌ ｅｎｔｒｏｐｙ

Ｈａｒｍｏｎｉｃ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｐｏｗｅｒ ｇｒｉｄ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｓｅｃｏｎｄ
ｏｒｄｅｒ ｇｅｎｅｒａｌｉｚｅｄ ｉｎｔｅｇｒａｔｏｒｓ
ＬＩ Ｌｉａｎ⁃ｂｉｎｇ， ＧＵＯ Ｘｉａｎｇ⁃ｓｈａｎｇ， ＷＡＮＧ Ｚｅｎｇ⁃ｘｉ
（Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｈｅｂｅｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｔｉａｎｊｉｎ ３００１３０， Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｔｏ ｅｎｓｕｒｅ ｔｈｅ ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｓｍ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｇｒｉｄ⁃ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ ｐｏｗｅｒ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ ａｎｄ ｇｒｉｄ， ｉｎ ｃａｓｅ ｏｆ ｔｈｒｅｅ⁃ｐｈａｓｅ
ｐｏｗｅｒ ｇｒｉｄ ｖｏｌｔａｇｅ ｂｅｃｏｍｉｎｇ ｉｍｂａｌａｎｃｅ ｏｒ ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ ｌｏｗ⁃ｏｒｄｅｒ ｈａｒｍｏｎｉｃｓ， ａ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ⁃ａｄａｐｔｉｖｅ ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ ｄｅ⁃
ｔｅｃｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｗａｓ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ． Ｔｈｉｓ ｍｅｔｈｏｄ ｉｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ ａ ｄｅｃｏｕｐｌｅｄ ｎｅｔｗｏｒｋ ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ ｏｆ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｓｅｃｏｎｄ ｏｒｄｅｒ
ｇｅｎｅｒａｌｉｚｅｄ ｉｎｔｅｇｒａｔｏｒｓ （ＭＳＯＧＩ） ｗｈｉｃｈ ａｒｅ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ⁃ａｄａｐｔｉｖｅ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ａ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ⁃ｌｏｃｋｅｄ ｌｏｏｐ （ＦＬＬ）． Ｍｅａｎ⁃
ｔｉｍｅ， ｔｈｅ ｃｒｏｓｓ⁃ｆｅｅｄｂａｃｋ ｎｅｔｗｏｒｋ ｉｓ ａｐｐｌｉｅｄ ｔｏ ｄｅｃｏｕｐｌｅ ｔｈｅ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｈａｒｍｏｎｉｃｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ ｉｓ ｕｓｅｄ
ｔｏ ｉｎｄｉｖｉｄｕａｌｌｙ ｄｅｔｅｃｔ ｔｈｅ ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌ ｏｒ ｅａｃｈ ｈａｒｍｏｎｉｃ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ｉｎ ｒｅａｌ ｔｉｍｅ． Ｔｈｅ ｐｏｓｉｔｉｖｅ⁃ ａｎｄ ｎｅｇａｔｉｖｅ⁃ｓｅ⁃
ｑｕｅｎｃｅ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｐｏｗｅｒ ｓｉｇｎａｌ ａｔ ｔｈｅ ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｃａｎ ｂｅ ｄｅｔｅｃｔｅｄ， ａｎｄ ｏｔｈｅｒ ｓｅｑｕｅｎｃｅ ｃｏｍｐｏ⁃
ｎｅｎｔｓ ａｔ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｆｒｅｑｕｅｎｃｉｅｓ ｃａｎ ａｌｓｏ ｂｅ ｄｅｔｅｃｔｅｄ． Ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｅｄ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ＭＳＯＧＩ⁃ＦＬＬ ｉｓ ａ ｖｅｒｙ ｓｕｉｔ⁃
ａｂｌｅ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｔｏ ｄｅｔｅｃｔ ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌ⁃ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｐｏｓｉｔｉｖｅ ａｎｄ ｎｅｇａｔｉｖｅ ｓｅｑｕｅｎｃｅ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ｏｆ ｕｎｂａｌａｎｃｅｄ ａｎｄ ｄｉｓｔｏｒｔ⁃
ｅｄ ｇｒｉｄ ｖｏｌｔａｇｅｓ， ａｎｄ ｅｘｈｉｂｉｔｓ ａ ｂｅｔｔｅｒ ｓｔａｔｉｃ ａｎｄ ｄｙｎａｍｉｃ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｆｒｅｑｕｅｎｃｅ ｌｏｃｋｅｄ ｌｏｏｐｓ； ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｓｅｃｏｎｄ ｏｒｄｅｒ ｇｅｎｅｒａｌｉｚｅｄ ｉｎｔｅｇｒａｔｏｒｓ； ｈａｒｍｏｎｉｃ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ；
ｃｒｏｓｓ⁃ｆｅｅｄｂａｃｋ ｎｅｔｗｏｒｋ

Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｅａｒｌｙ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｓｈｏｒｔ⁃ｃｉｒｃｕｉｔ ｆａｕｌｔ ｉｎ ｍｕｌｔｉ⁃ｌｅｖｅｌ
ｌｏｗ ｖｏｌｔａｇｅ ｓｙｓｔｅｍ
ＷＵ Ｘｉａｏ⁃ｍｅｉ， ＭＩＡＯ Ｘｉ⁃ｒｅｎ
（Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ， Ｆｕｚｈｏｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｆｕｚｈｏｕ ３５０１０８， Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｎｅｃｅｓｓｉｔｙ ａｎｄ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｓｔａｔｕｓ， ａｎ ｅａｒｌｙ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｓｈｏｒｔ⁃ｃｉｒｃｕｉｔ ｆａｕｌｔ ｉｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ
ｂｙ ａ ｄｅｔａｉｌ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ｏｆ ｗａｖｅｌｅｔ ｐａｃｋｅｔ ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｓｏ ａｓ ｔｏ ｆｕｌｆｉｌｌ ｔｈｅ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｆｕｌｌ ｒａｎｇｅ ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ ａｎｄ
ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｖｅ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｉｎ ａ ｍｕｌｔｉ⁃ｌｅｖｅｌ ｌｏｗ ｖｏｌｔａｇｅ ｓｙｓｔｅｍ． Ａ ｔｈｒｅｅ ｐｈａｓｅ ｓｈｏｒｔ⁃ｃｉｒｃｕｉｔ ｆａｕｌｔ ｍｏｄｅｌ ｉｓ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ ｔｏ
ｖｅｒｉｆｙ ｔｈｅ ｖａｌｉｄｉｔｙ ｏｆ ａｂｏｖｅ ｍｅｔｈｏｄ ｗｉｔｈ ｆｕｌｌ ｒａｎｇｅ ｏｆ ｐｈａｓｅ ａｎｇｌｅ ｉｎ ａ ｌｏｗ ｖｏｌｔａｇｅ ｓｙｓｔｅｍ， ｗｈｉｃｈ ｏｖｅｒｃｏｍｅｓ ｔｈｅ ｌｉｍ⁃
ｉｔｓ ｏｆ ｗａｖｅｌｅｔ ｔｒａｎｓｆｏｒｍ ｉｎ ｒｏｂｕｓｔｎｅｓｓ ｏｆ ｉｎｄｉｖｉｄｕａｌ ｉｎｉｔｉａｌ ａｎｇｌｅ ｒｅｇｉｏｎ ｉｎ ｓｈｏｒｔ⁃ｃｉｒｃｕｉｔ ｆａｕｌｔ ｅａｒｌｙ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ． Ｓｅｃｏｎｄ⁃
ｌｙ， ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｃｕｒｒｅｎｔ ｓｉｎｇｕｌａｒｉｔｙ ｆｏｒ ｌｏａｄ ｓｔａｒｔｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ａｎｄ ｓｈｏｒｔ⁃ｃｉｒｃｕｉｔ ｆａｕｌｔ， ｔｈｅ ｓｔａｒｔ ａｎｄ ｆａｕｌｔ ａｒｅ ｉ⁃
ｄｅｎｔｉｆｉｅｄ ａｇｉｌｅｌｙ ｂｙ ｅａｒｌｙ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｉｎ ｆｕｌｌ ｒａｎｇｅ ａｎｇｌｅ ａｆｔｅｒ ｓｈｏｒｔ⁃ｃｉｒｃｕｉｔ ｆａｕｌｔ ０􀆰 １ｍｓ． Ｆｉｎａｌｌｙ， ｂｙ ａｎａｌｙｚｉｎｇ ｔｈｅ ｅａｒｌｙ
ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｒｅｌｅｖａｎｔ ｂｒａｎｃｈｅｓ ｆｏｒ ｆａｕｌｔ ｐｏｉｎｔ， ａｎ ｅａｒｌｙ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｆｏｒ ａｃｃｕｒａｔｅ
ｐｉｎｐｏｉｎｔｉｎｇ ｏｆ ｓｈｏｒｔ⁃ｃｉｒｃｕｉｔ ｆａｕｌｔ ｂｒａｎｃｈ ｉｓ ｅｘｐｏｕｎｄｅｄ． Ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｆ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｌａｙｓ ａ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｆｏｒ ａ
ｎｏｖｅｌ ｓｈｏｒｔ⁃ｃｉｒｃｕｉｔ ｆａｕｌｔ ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ ａｎｄ ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｖｅ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｉｎ ａ ｍｕｌｔｉ⁃ｌｅｖｅｌ ｌｏｗ ｖｏｌｔａｇｅ ｓｙｓｔｅｍ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｌｏｗ ｖｏｌｔａｇｅ ｓｙｓｔｅｍ； ｓｈｏｒｔ⁃ｃｉｒｃｕｉｔ ｆａｕｌｔ； ｍｕｌｔｉ⁃ｌｅｖｅｌ ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ； ｅａｒｌｙ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ； ｗａｖｅｌｅｔ ｐａｃｋ⁃
ｅｔ ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ

Ｂａｓｉｃ ｄｅｓｉｇｎ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ ｆｏｒ ｍｉｃｒｏ⁃ｇｒｉｄ ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ
ＺＨＵ Ｙｏｎｇ⁃ｑｉａｎｇ， ＪＩＡ Ｌｉ⁃ｈｕ， ＷＡＮＧ Ｙｉｎ⁃ｓｈｕｎ
（Ｓｔａｔｅ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ａｌｔｅｒｎａｔｅ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｐｏｗｅｒ Ｓｙｓｔｅｍ ｗｉｔｈ Ｒｅｎｅｗａｂｌｅ Ｅｎｅｒｇｙ Ｓｏｕｒｃｅｓ，
Ｎｏｒｔｈ Ｃｈｉｎａ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｂｅｉｊｉｎｇ １０２２０６， Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｍｉｃｒｏ⁃ｇｒｉｄ ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ ｄｅｓｉｇｎ ｉｓ ｔｈｅ ｂａｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ｍｉｃｒｏ⁃ｇｒｉｄ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ． Ｉｔ ｉｓ ｎｅｃｅｓｓａｒｙ ｔｏ ｆｏｌｌｏｗ ｃｅｒｔａｉｎ
ｄｅｓｉｇｎ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ ｗｈｅｎ ｄｅｓｉｇｎｉｎｇ ｍｉｃｒｏ⁃ｇｒｉｄ， ｗｈｉｃｈ ｄｉｆｆｅｒｓ ｆｒｏｍ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｎｅｔｗｏｒｋ ｄｅｓｉｇｎｉｎｇ． Ｂａｓｅｄ ｏｎ
ｔｈｅ ｄｅｔａｉｌｅｄ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｎ ｔｈｅ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ａｎｄ ｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓ ｆｏｒ ＡＣ ｍｉｃｒｏｇｒｉｄ ａｎｄ ＤＣ ｍｉｃｒｏｇｒｉｄ， ｉｔ ｉｓ ｐｏｉｎｔｅｄ ｏｕｔ ｔｈａｔ
ｔｈｅ ＡＣ／ ＤＣ ｈｙｂｒｉｄ ｍｉｃｒｏｇｒｉｄ ｈａｓ ｔｈｅ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ｂｏｔｈ ｏｆ ｔｈｅｍ， ａｎｄ ｉｔ ｃａｎ ｂｅ ａ ｇｏｏｄ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｔｏ ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍ ｏｆ ｄｉｓ⁃
ｔｒｉｂｕｔｅｄ ｅｎｅｒｇｙ ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ ｔｏ ａ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ｎｅｔｗｏｒｋ． Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｄｅｓｃｒｉｂｅｓ ｓｅｖｅｒａｌ ｍｉｃｒｏ⁃ｇｒｉｄ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｄｅｓｉｇｎ ｐｒｉｎｃｉ⁃
ｐｌｅｓ， ｔａｋｉｎｇ ｉｎｔｏ ｃｏｎｓｉｄｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｐａｒｔｉｔｉｏｎ ａｎｄ ｈｉｅｒａｒｃｈｉｃａｌ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ， ａｓ ｗｅｌｌ ａｓ ｍａｘｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｒｅｓｏｕｒｃｅ ｕｔｉｌｉ⁃
ｚａｔｉｏｎ， ｅｎｅｒｇｙ ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ， ｅｎｅｒｇｙ ｓｔｏｒａｇｅ ａｎｄ ｒｅａｃｔｉｖｅ ｐｏｗｅｒ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ． Ｉｔ ａｌｓｏ ｐｒｏｐｏｓｅｓ ｔｈｅ ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ ｗｈｅｎ
ｔｈｅ ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ａｎｄ ｌｏａｄ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｃａｎｎｏｔ ｍｅｅｔ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ． Ｆｉｎａｌｌｙ， ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｄｅｓｉｇｎｓ ａ ｍｉｃｒｏｇｒｉｄ ａｒｃｈｉ⁃
ｔｅｃｔｕｒｅ ｆｏｒ ａ ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｂｅｉｊｉｎｇ ｔｏ ｖｅｒｉｆｙ ｔｈｅ ｒａｔｉｏｎａｌｉｔｙ ａｎｄ ｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ａｂｏｖｅ ｄｅｓｉｇｎ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｍｉｃｒｏ⁃ｇｒｉｄ； ＡＣ⁃ＤＣ ｈｙｂｒｉｄ； ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ ｄｅｓｉｇｎ； ｄｅｓｉｇｎ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ

Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｐｌａｎａｒ ＬＣ ｕｎｉｔ ｗｉｔｈ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｔｈｒｅｅ
ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｉｎ ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ ｐｏｗｅｒ ｓｕｐｐｌｙ
ＧＯＮＧ Ｍｉｎ， ＷＡＮＧ Ｓｈｉ⁃ｓｈａｎ， ＳＯＮＧ Ｚｈｅｎｇ
（Ｊｉａｎｇｓｕ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｎｅｗ Ｅｎｅｒｇｙ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ， Ｎａｎｊｉｎｇ
Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ａｅｒｏｎａｕｔｉｃｓ ａｎｄ Ａｓｔｒｏｎａｕｔｉｃｓ， Ｎａｎｊｉｎｇ ２１００１６， Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｔｈｅ ｍｏｄｅｌ ｃｏｍｐｏｓｅｄ ｏｆ ‘ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ’ ａｎｄ ‘ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ’ （‘ＬＣ’ ｕｎｉｔ） ｉｓ ａｎ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ｏｆ ＥＭＩ
ｆｉｌｔｅｒ ａｎｄ ｉｔ ｃａｎ ｉｎｔｅｇｒａｔｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｗｉｔｈ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ ｍｏｄｅｓ． Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓ⁃
ｔｉｃｓ ｏｆ ｃｏｍｍｏｎ ｍｏｄｅ ｆｉｌｔｅｒ， ａ ｎｅｗ ＬＣ ｕｎｉｔ ｗｈｉｃｈ ｒｅａｌｉｚｅｓ ｔｈｅ ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｃｏｍｍｏｎ ｍｏｄｅ ｉｎｄｕｃｔｏｒ （ＬＣＭ）， ｄｉｆｆｅｒｅｎ⁃
ｔｉａｌ ｍｏｄｅ ｉｎｄｕｃｔｏｒ （ＬＤＭ ） ａｎｄ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｍｏｄｅ ｃａｐａｃｉｔｏｒ （ＣＤＭ ） ｉｓ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ． Ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｃｏｍｍｏｎ
ｍｏｄｅ ｃｕｒｒｅｎｔ ｉｓ ｅｎｔｅｒｉｎｇ， ｔｈｅ ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ ｅｆｆｅｃｔ ｃａｎ ｂｅ ｉｇｎｏｒｅｄ ｓｉｎｃｅ ｔｈｅ ｕｐｐｅｒ ａｎｄ ｌｏｗｅｒ ｃｏｉｌｓ ａｒｅ ｃｏｍｐｌｅｔｅｌｙ ｓｙｍ⁃
ｍｅｔｒｉｃａｌ， ａｎｄ ｆｉｎａｌｌｙ ｔｈｅ ＬＣ ｕｎｉｔ ｃａｎ ｂｅ ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ ｔｏ ｔｗｏ ｐａｒａｌｌｅｌ ｃｏｉｌ； ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｍｏｄｅ ｃｕｒｒｅｎｔ ｉｓ ｅｎｔｅ⁃
ｒｉｎｇ， ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｉｎｄｕｃｔａｎｃｅ ｃａｎ ｂｅ ｉｇｎｏｒｅｄ ｓｉｎｃｅ ｔｈｅ ｖｏｌｔａｇｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｉｎｄｕｃｔｏｒ ｉｓ ｚｅｒｏ． Ｓｉｍｉｌａｒｌｙ， ｔｈｅ ＬＣ
ｕｎｉｔ ｃａｎ ｂｅ ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ ｔｏ ａ ｃａｐａｃｉｔｏｒ． Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｕｐｌｉｎｇ ｍｏｄｅｓ， ｔｈｅ ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ ｃｉｒｃｕｉｔｓ ａｒｅ ｇｉｖｅｎ
ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ． Ｍｅａｎｔｉｍｅ， ｔｈｅ ｄｉｓｌｏｃａｔｉｏｎ ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｓ ａｄｏｐｔｅｄ ｔｏ ｃｏｍｐｌｅｔｅ ｔｈｅ ＥＭＩ ｆｉｌｔｅｒ． Ｆｉｎａｌｌｙ， ｔｈｅ
ＬＣ ｕｎｉｔ ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｎｅｗ ｗａｙ ｗｉｌｌ ｂｅ ｕｓｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｌｏｗ ｐｏｗｅｒ ＰＦＣ ｓｕｐｐｌｙ． Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｕ⁃
ｐｅｒｉｏｒｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｎｅｗ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｒｅ ｖｅｒｉｆｉｅｄ ｂｙ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ＬＣ ｕｎｉｔ； ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｍｏｄｅ ｃｕｒｒｅｎｔ； ｃｏｍｍｏｎ ｍｏｄｅ ｃｕｒｒｅｎｔ； ｌｏｗ ｐｏｗｅｒ ＰＦＣ ｃｉｒｃｕｉｔ

Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｉｍｐｅｄａｎｃｅ ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ｎｅｔｗｏｒｋ ｅｍｐｌｏｙｅｄ ｆｏｒ ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ
ｃｏｕｐｌｅｄ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｐｏｗｅｒ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ
ＣＨＥＮ Ｘｉ⁃ｙｏｕ^１， ＷＵ Ｈｏｎｇ⁃ｘｉａ^１， ＭＵ Ｘｉａｎ⁃ｍｉｎ^１， ＺＨＡＯ Ｎｉｎｇ^２
（１． Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｄａｌｉａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｄａｌｉａｎ １１６０２４， Ｃｈｉｎａ；
２． Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｄａｌｉａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｄａｌｉａｎ １１６０２４， Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ａ ｓｔａｇｅ ｂｙ ｓｔａｇｅ ｄｅｓｉｇｎ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ ｉｍｐｅｄａｎｃｅ ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ｎｅｔｗｏｒｋ （ＩＣＮ） ｆｏｒ ｃａｐａｃｉｔｉｖｅｌｙ ｃｏｕｐｌｅｄ ｗｉｒｅ⁃
ｌｅｓｓ ｐｏｗｅｒ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｉｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ． Ｂｙ ｔｈｉｓ ｍｅｔｈｏｄ， ｆｉｒｓｔ ｏｆ ａｌｌ， ｔｈｅ ｎｅｅｄｅｄ ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｓ ｏｆ
ｅａｃｈ ＩＣＮ ａｒｅ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｐｏｗｅｒ ｓｕｐｐｌｙ， ｌｏａｄ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ａｎｄ ｉｔｓ ｐｏｗｅｒ， ａｓ ｗｅｌｌ ａｓ ｔｈｅ ｐｅｒｍｉｓｓｉｂｌｅ
ｃｏｕｐｌｉｎｇ ｃａｐａｃｉｔｏｒ ｖｏｌｔａｇｅ． Ｕｓｉｎｇ ｔｈｅｓｅ ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｓ， ｔｈｅ ａｎａｌｙｔｉｃａｌ ｆｏｒｍｕｌａｓ ｔｏ ｄｅｓｉｇｎ ｔｈｅ ｉｎｄｕｃｔａｎｃｅ ａｎｄ
ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ＩＣＮ ａｒｅ ｔｈｅｎ ｏｂｔａｉｎｅｄ． Ａ ｌａｒｇｅｒ ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｉｓ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ＩＣＮ ｉｎ ｔｈｅ ｓｉｄｅ ｏｆ
ｌｏａｄ． Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ， ｔｈｅ ｐｏｗｅｒ ｃａｎ ｂｅ ｔｒａｎｓｆｅｒｒｅｄ ｔｏ ｔｈｅ ＩＣＮ ｂｙ ｍｅａｎｓ ｏｆ ｌｏｗ ｃｕｒｒｅｎｔ ａｎｄ ｈｉｇｈ ｖｏｌｔａｇｅ． Ｎｏｔ ｏｎｌｙ ｔｈｅ
ｃｏｕｐｌｅｄ ｃａｐａｃｉｔｏｒ ｖｏｌｔａｇｅ ｉｓ ｒｅｄｕｃｅｄ， ｂｕｔ ａｌｓｏ ｔｈｅ ｐｏｗｅｒ ｌｏｓｓｅｓ ｃａｕｓｅｄ ｂｙ ｓｅｒｉｅｓ ｒｅｓｉｓｔｏｒ ｏｆ ｔｈｅ ｉｎｄｕｃｔｏｒ ａｎｄ ｔｈｅ ｃａ⁃
ｐａｃｉｔｏｒ ａｒｅ ｓｌｏｗｅｄ ｄｏｗｎ． Ａｎ ａｃｔｕａｌ ＩＣＮ ｆｏｒ ｌｏｗ ｐｏｗｅｒ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｉｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｕｓｉｎｇ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｍｅｔｈｏｄ． Ｃｏｒｒｅｃｔｎｅｓｓ
ａｎｄ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ａｒｅ ｖｅｒｉｆｉｅｄ ｂｙ ｂｏｔｈ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｐｏｗｅｒ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ； ｃａｐａｃｉｔｉｖｅｌｙ ｃｏｕｐｌｅｄ； ｉｍｐｅｄａｎｃｅ ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ； ｎｅｔｗｏｒｋ ｄｅｓｉｇｎ

Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｒｅａｃｔｉｖｅ ｐｏｗｅｒ ａｎｄ ｖｏｌｔａｇｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｎ ｃａｓｃａｄｉｎｇ ｆａｉｌｕｒｅｓ
ＬＩＵ Ｗｅｉ^１， ＨＵＡＮＧ Ｓｈａｏ⁃ｗｅｉ^２， ＹＡＯ Ｒｕｉ^２， ＬＥＩ Ｊｕｎ⁃ｚｈｅ^１
（１． Ｈｅｎａｎ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ， ＳＧＣＣ， Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ ４１０１００， Ｃｈｉｎａ；
２． Ｓｔａｔｅ Ｋｅｙ Ｌａｂ ｏｆ Ｃｏｎｔｒｏｌ ａｎｄ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ Ｐｏｗｅｒ Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ，
Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｔｓｉｎｇｈｕａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００８４， Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｃａｓｃａｄｉｎｇ ｆａｉｌｕｒｅｓ ａｎｄ ｂｌａｃｋｏｕｔｓ ｉｎ ｒｅａｌ ｐｏｗｅｒ ｓｙｓｔｅｍｓ ｉｎｄｉｃａｔｅ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｒｏｌｅ ｏｆ ｒｅａｃｔｉｖｅ ｐｏｗｅｒ ａｎｄ ｖｏｌｔ⁃
ａｇｅ ｐｒｏｆｉｌｅ ｉｎ ｃａｓｃａｄｉｎｇ ｆａｉｌｕｒｅ ｐｒｏｃｅｓｓ． Ｔｏ ｓｔｕｄｙ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｒｅａｃｔｉｖｅ ｐｏｗｅｒ ａｎｄ ｖｏｌｔａｇｅ ｏｎ ｃａｓｃａｄｉｎｇ ｆａｉｌｕｒｅ， ｃａｓ⁃
ｃａｄｉｎｇ ｆａｉｌｕｒｅ ｍｏｄｅｌｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＡＣ ｐｏｗｅｒ ｆｌｏｗ （ＡＣ⁃ＣＦＭ） ａｎｄ ＤＣ ｐｏｗｅｒ ｆｌｏｗ （ＤＣ⁃ＣＦＭ） ａｒｅ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ ｒｅｓｐｅｃ⁃
ｔｉｖｅｌｙ． Ｔｈｅ ｔｗｏ ｍｏｄｅｌｓ ａｒｅ ｓｉｍｉｌａｒ ｉｎ ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ ａｎｄ ｒｅｌａｔｅｄ ｄｙｎａｍｉｃｓ ｍｏｄｅｌｉｎｇ． Ｔｈｅ ｍｏｄｅｌｓ ｃａｎ ｂｅ ｕｓｅｄ ｔｏ ｓｉｍｕｌａｔｅ
ｃａｓｃａｄｉｎｇ ｆａｉｌｕｒｅｓ ｗｉｔｈ ｓａｍｅ ｓｙｓｔｅｍ ｄａｔａ， ａｎｄ ｔｈｅｎ ｔｏ ａｎａｌｙｚｅ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｒｅａｃｔｉｖｅ ｐｏｗｅｒ ａｎｄ ｖｏｌｔａｇｅ ｐｒｏｆｉｌｅ ｂｙ
ｃｏｍｐａｒｉｎｇ ｃａｓｃａｄｉｎｇ ｆａｉｌｕｒｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ａｎｄ ｒｉｓｋ ｍｅｔｒｉｃｓ． Ｔｈｅ ｔｗｏ ｍｏｄｅｌｓ ａｒｅ ｔｅｓｔｅｄ ｏｎ ＩＥＥＥ⁃３０ ｔｅｓｔ ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ
Ｈｅｎａｎ ｐｒｏｖｉｎｃｉａｌ ｇｒｉｄ ｓｙｓｔｅｍ， ａｎｄ ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｕｇｇｅｓｔ ｔｈａｔ ｒｅａｃｔｉｖｅ ｐｏｗｅｒ ａｎｄ ｖｏｌｔａｇｅ ｐｒｏｆｉｌｅ ｈａｖｅ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｉｍｐａｃｔ
ｏｎ ｔｈｅ ｌａｓｔ ｐｈａｓｅ ｏｆ ｃａｓｃａｄｉｎｇ ｆａｉｌｕｒｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ａｓ ｗｅｌｌ ａｓ ｒｉｓｋ ｍｅｔｒｉｃｓ， ｉｎ ｔｈｅ ｍｅａｎｔｉｍｅ， ｔｈｅ ｒｉｓｋ ｏｆ ｖｏｌｔａｇｅ ｃｏｌ⁃
ｌａｐｓｅ ｂｒｏｕｇｈｔ ｂｙ ｃａｓｃａｄｉｎｇ ｆａｉｌｕｒｅ ｃａｎｎｏｔ ｂｅ ｎｅｇｌｅｃｔｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｃａｓｃａｄｉｎｇ ｆａｉｌｕｒｅ； ｒｅａｃｔｉｖｅ ｐｏｗｅｒ ａｎｄ ｖｏｌｔａｇｅ； ｒｉｓｋ ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ； ｖｏｌｔａｇｅ ｃｏｌｌａｐｓｅ

Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｉｎｓｕｌａｔｏｒ ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎ ｇｒａｄｅｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｄｉｇｉｔａｌ ｉｍａｇｅ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ
ＴＩＡＮ Ｚｈｉ⁃ｒｅｎ^１，２， ＪＩＮ Ｌｉ⁃ｊｕｎ^１
（１． Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ ａｎｄ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｔｏｎｇｊｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｓｈａｎｇｈａｉ ２０１８０４， Ｃｈｉｎａ；
２． Ｓｔａｔｅ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｐｏｗｅｒ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ， Ｘｉ’ａｎ
Ｊｉａｏｔｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｘｉ’ａｎ ７１００４９， Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ａ ｎｅｗ ｍｅｔｈｏｄ ｉｓ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ， ｕｓｉｎｇ ｄｉｇｉｔａｌ ｉｍａｇｅｓ ｏｆ ｈｉｇｈ ｖｏｌｔａｇｅ ｉｎｓｕｌａｔｏｒｓ ｔｏ ｄｅｔｅｃｔ ｔｈｅ ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎ
ｇｒａｄｅｓ． Ｆｉｒｓｔｌｙ， ｗｅ ｏｂｔａｉｎ ｔｈｅ ｓａｍｐｌｅ ｄｉｇｉｔａｌ ｉｍａｇｅｓ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎｓ ｉｎ Ｓｈｅｎｚｈｅｎ Ｃｉｔｙ ｂｙ ｔａｋｉｎｇ
ｐｈｏｔｏｓ ｏｆ ｉｎｓｕｌａｔｏｒｓ ｗｉｔｈ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎ ｇｒａｄｅｓ ａｎｄ ｔｈｅｉｒ ＥＳＤＤ （ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ ｓａｌｔ ｄｅｐｏｓｉｔ ｄｅｎｓｉｔｙ） ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅ⁃
ｌｙ． Ｓｅｃｏｎｄｌｙ， ａｆｔｅｒ ｇｒａｙｉｎｇ， ｅｎｈａｎｃｉｎｇ ａｎｄ ｄｅｎｏｉｓｉｎｇ， ｗｅ ｏｂｔａｉｎ ｔｈｅ ｐｏｌｌｕｔｅｄ ａｒｅａ ｏｆ ａｎ ｉｎｓｕｌａｔｏｒ ｗｉｔｈ ｔｗｏ ｔｉｍｅｓ ｏｆ
ＯＴＳＵ ｉｍａｇｅ ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ ｓｅｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ． Ｔｈｉｒｄｌｙ， ｗｅ ｖｉｓｉｔ ３６ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｆｒｏｍ ＲＧＢ ａｎｄ ＨＳＶ ｓｐａｃｅ， ａｎｄ
ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｈｅｌｐ ｏｆ Ｆｉｓｈｅｒ ｃｒｉｔｅｒｉｏｎ， ｗｅ ｅｘｔｒａｃｔ ｔｈｅ ｆｅａｔｕｒｅｓ ｔｈａｔ ｃａｎ ｒｅｆｌｅｃｔ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｉｎｓｕｌａｔｏｒ ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎ
ｇｒａｄｅｓ． Ｆｉｎａｌｌｙ， ｗｅ ｔｒａｉｎ ａ ＢＰ ｎｅｕｒａｌ ｎｅｔｗｏｒｋ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｅｘｔｒａｃｔｅｄ ｆｅａｔｕｒｅｓ， ｗｈｏｓｅ ａｃｃｕｒａｃｙ ｒａｔｅ ｉｓ ８８％ ｉｎ ｄｅｔｅｃｔｉｎｇ
ｔｈｅ ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎ ｇｒａｄｅｓ ｏｆ ｓａｍｐｌｅ ｉｍａｇｅｓ． Ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｉｓ ｍｅｔｈｏｄ ｉｓ ｆｅａｓｉｂｌｅ ｆｏｒ ｄｅｔｅｃｔｉｎｇ
ｔｈｅ ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎ ｇｒａｄｅｓ ｏｆ ｈｉｇｈ ｖｏｌｔａｇｅ ｉｎｓｕｌａｔｏｒｓ， ｗｈｉｃｈ ｍａｙ ｐｒｏｖｉｄｅ ｓｏｍｅ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅ ｆｏｒ ｉｎｓｕｌａｔｏｒ
ｃｌｅａｎｉｎｇ ａｎｄ ｆｌａｓｈｏｖｅｒ ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｉｎｓｕｌａｔｏｒｓ； ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎ ｇｒａｄｅｓ； ｄｉｇｉｔａｌ ｉｍａｇｅ； ＯＴＳＵ； Ｆｉｓｈｅｒ ｃｒｉｔｅｒｉｏｎ； ＢＰ ｎｅｕｒａｌ ｎｅｔｗｏｒｋ

Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ＲＦ ｃｏｉｌ ｉｎ ｓｉｎｇｌｅ⁃ｓｉｄｅｄ ＮＭＲ ｓｙｓｔｅｍ
ＪＩ Ｙｏｎｇ⁃ｌｉａｎｇ^１， ＨＥ Ｗｅｉ^２， ＷＵ Ｇａｏ⁃ｌｉｎ^１， ＷＡＮＧ Ｑｉａｎ^１，
ＬＩ Ｌｏｎｇ^１， ＭＥＮＧ Ｋａｉ⁃ｋａｉ^２， ＸＵ Ｚｈｅｎｇ^２
（１． Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｓｔａｔｅ Ｇｒｉｄ Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｍｐａｎｙ，
Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ ４０１１２３， Ｃｈｉｎａ； ２． Ｓｔａｔｅ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｐｏｗｅｒ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ＆
Ｓｙｓｔｅｍ Ｓｅｃｕｒｉｔｙ ａｎｄ Ｎｅｗ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ ４０００４４， Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ： ＲＦ ｃｏｉｌ ｉｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ｔｒａｎｓｍｉｔ ａｎｄ ｒｅｃｅｉｖｅ ｓｉｇｎａｌｓ ｉｎ ｎｕｃｌｅａｒ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｒｅｓｏｎａｎｃｅ （ＮＭＲ） ｓｙｓｔｅｍ， ｗｈｏｓｅ
ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｓ ｌａｒｇｅｌｙ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅ ｔｈｅ ｓｉｇｎａｌ ｑｕａｌｉｔｙ． Ｂｙ ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇ ｔｈｅ ｌｏｗ ｓｉｇｎａｌ⁃ｔｏ⁃ｎｏｉｓｅ ｒａｔｉｏ （ＳＮＲ） ｏｆ ｓｉｎｇｌｅ⁃ｓｉ⁃
ｄｅｄ ＮＭＲ ｓｙｓｔｅｍ， ｗｅ ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ ｔｈｅ ｐｌａｎａｒ ｒｅｃｔａｎｇｕｌａｒ ｓｐｉｒａｌ ＲＦ ｃｏｉｌ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｉｔｓ ｓｐａｔｉａｌ ｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙ ａｎｄ ＳＮＲ． Ｔｈｅ
ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｗａｓ ｄｉｖｉｄｅｄ ｉｎｔｏ ｔｗｏ ｓｔｅｐｓ． ① Ｔｈｅ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｇｏａｌ ｗａｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｕｎｉｆｏｒｍ ａｒｅａ ｏｆ ｔｈｅ ＲＦ
ｍａｇｎｅｔｉｃ ｆｉｅｌｄ． Ｗｅ ｃｈａｎｇｅｄ ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｆ ｔｈｅ ｐｌａｎａｒ ｒｅｃｔａｎｇｕｌａｒ ｓｐｉｒａｌ ＲＦ ｃｏｉｌ． Ｔｈｅ ＲＦ ｆｉｅｌｄ ｗａｓ ｃａｌ⁃
ｃｕｌａｔｅｄ ｂｙ Ｂｉｏｔ⁃Ｓａｖａｒｔ Ｌａｗ． Ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ｏｆ ＲＦ ｃｏｉｌｓ， ｗｈｉｃｈ ｆｉｔ ｔｈｅ ｕｎｉｆｏｒｍ ａｒｅａ ｏｆ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｆｉｅｌｄ， ｗｅｒｅ
ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ． ② Ｔｈｅ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｇｏａｌ ｗａｓ ｔｈｅ ｃｏｉｌｓ’ ＳＮＲ． Ｔｈｅ ＡＣ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｉｌｓ ｇａｉｎｅｄ ｉｎ ｓｔｅｐ ① ｗａｓ
ｆｏｕｎｄ ｂｙ ｔｈｅ ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｓｏｆｔｗａｒｅ． Ｔｈｅｒｅｂｙ， ｔｈｅｓｅ ｃｏｉｌｓ’ ＳＮＲ ｗａｓ ｏｂｔａｉｎｅｄ． Ａｔ ｌａｓｔ， ａ ｃｏｉｌ， ｗｈｉｃｈ
ｈａｓ ａ ｈｉｇｈ ＳＮＲ ｉｎ ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ ａｒｅａ， ｗａｓ ｓｅｌｅｃｔｅｄ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔ ｓｈｏｗｓ： ｔｈｅ ｆｉｎａｌ ＲＦ ｃｏｉｌ ｈａｓ ａ ｗｉｒｉｎｇ ａｒｅａ ｏｆ １７􀆰 ２ｍｍ ×
１７􀆰 ２ｍｍ ａｎｄ １０ ｔｕｒｎｓ， ｗｉｔｈ ５ ｔｕｒｎｓ ｏｎ ｅａｃｈ ｆａｃｅ ｏｆ ａ ２ｍｍ ｔｈｉｃｋ ｐｒｉｎｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ ｂｏａｒｄ （ＰＣＢ）． Ｔｈｅ ｌｅａｄ ｗｉｄｔｈ ａｎｄ
ｔｈｅ ａｄｊａｃｅｎｔ ｄｉｓｔａｎｃｅ ａｒｅ ｂｏｔｈ ０􀆰 ５ｍｍ． Ｔｈｉｓ ｃｏｉｌ ｎｏｔ ｏｎｌｙ ｈａｓ ａ ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ ａｒｅａ ｗｈｉｃｈ ｆｉｔｓ ｔｈｅ ｕｎｉｆｏｒｍ ａｒｅａ ｏｆ ｔｈｅ
ｍａｉｎ ｍａｇｎｅｔ， ｂｕｔ ａｌｓｏ ｐｏｓｓｅｓｓｅｓ ａ ｈｉｇｈ ＳＮＲ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ＳＮＲ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｓｉｎｇｌｅ⁃ｓｉｄｅｄ ＮＭＲ； ＲＦ ｃｏｉｌ； ｓｐａｔｉａｌ ｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙ； ＳＮＲ