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欢迎阅读IEEE Transactions on Industrial Electronics期刊2026年issue1推送（第1期/共13期）。本期推送共包含10篇研究论文，聚焦于电力电子与电机驱动领域的先进控制、故障诊断、网络安全及新型拓扑结构等前沿方向。具体研究主题涵盖交直流混合微电网的统一功率调控、永磁同步电机匝间短路故障的智能诊断、双有源桥变换器的鲁棒无模型预测控制、逆变器主导微电网的网络安全弹性、构网型变流器的暂态性能提升、电机驱动系统的鲁棒预测控制与参数辨识、并网变流器的低电压穿越控制、高效多电平逆变器拓扑设计、自谐振无线功率传输系统以及紧凑型高频直流链路逆变器家族。这些研究共同致力于提升电力电子系统的稳定性、效率、可靠性与智能化水平。
本期目录
📖 第1篇：基于动态电路模型的交直流/分布式储能微电网统一功率调控：一种兼顾静态与暂态控制的综合方法
📖 第2篇：面向永磁同步电机匝间短路故障诊断的时频域轻量化双分支MSCFormer
📖 第3篇：基于电压差分的双有源桥变换器无模型预测控制
📖 第4篇：挖掘逆变器主导微电网的固有网络弹性以抵御锁相环攻击
📖 第5篇：一种提升构网型变流器暂态性能的新型控制策略
📖 第6篇：基于增量模型与电流误差补偿的SPMSM鲁棒无差拍预测电流控制及电感辨识方法
📖 第7篇：面向并网变流器低电压穿越的先进零误差连续控制集模型预测控制器
📖 第8篇：采用最近电平控制技术的模块化混合开关电容交叉开关不对称多电平逆变器：低电压应力与高电能质量
📖 第9篇：用于自谐振无线功率传输系统的多层PCB线圈
📖 第10篇：新型高频直流链路两电平及多电平NPC逆变器家族：紧凑设计、快速动态响应、增强电压平衡与纹波抑制
📖 第1篇
📌 基于动态电路模型的交直流/分布式储能微电网统一功率调控：一种兼顾静态与暂态控制的综合方法
Dynamic Circuit-Based Unified Power Regulation for Hybrid AC/DC/DS Microgrids: A Comprehensive Approach to Static and Transient Control
作者：Pengfeng Lin，Qingzuo Meng，Miao Zhu，Amer M. Y. M. Ghias，Frede Blaabjerg
本文面向交直流混合微电网（含集中式分布式储能子网）的动态等效电路模型建模与控制设计问题，首先明确系统的应用场景：高比例可再生接入、AC/DC 子网与互联变流器（ILC）并存、既要保证稳态按容量分配也要兼顾动态暂态缓冲。本研究提出了一个统一的系统框架，输入为各子网可用容量与瞬时负荷扰动，输出为各变流器的有功无功分配指令，关键模块包括等效电路映射、下垂与惯性参数映射、以及混合储能功率分解器。核心技术在线：以统一ECM模型将频率/电压等物理量转换为电路节点电压，并用等效电流表示功率流向，从而实现在同一坐标下对交流与直流功率动态的定量分析；此外提出的混合储能系统方案，结合传统下垂与积分下垂，实现高低频功率分解，提升系统整体响应能力。
在实现细节上，论文给出了解耦的控制流程：首先基于现场测量的频率与母线电压构建瞬时等效电路参数，随后通过在线参数映射计算下垂系数与惯性常数以形成控制量。对于储能子网，分别为电池与超级电容设定不同的局部控制器：电池采用传统下垂优先保证能量容量，超级电容采用积分下垂控制以吸收高频冲击。关键实现要点包括实时功率分解算法、下垂参数的平滑调度与保护约束，标注了功率分解阈值与下垂饱和约束，确保控制在物理极限内稳定运行。
实验与仿真在多工况下进行了验证：包括负荷突变、发电单元上下线以及参数扰动等。关键指标显示在典型突变工况下，系统能够将交流频率/直流电压的最大偏差显著降低，且恢复时间明显缩短。报告的数值包括：在某工况下，采用该方法后系统最低点电压提高了约6%，频率恢复时间缩短约35%，并且在稳态下实现了按容量比例的精确分配（偏差小于2%）。综上，本文所提建模与控制范式既具备理论可分析性，又易于工程实现，适用于电力电子化程度高的混合微电网场景。
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📖 第2篇
📌 面向永磁同步电机匝间短路故障诊断的时频域轻量化双分支MSCFormer
Time-Frequency Domain Lightweight Dual-Branch MSCFormer for PMSM ITSC Fault Diagnosis
作者：Hao Yu，Shaobin Li，Yongxiang Xu，Zihao Zhang，Haoyi Mu，Wei Han
本文针对永磁同步电机（PMSM）的定子绕组匝间短路（ITSC）故障诊断问题，提出了名为MSCFormer的轻量化模型。问题背景是在线工况与强噪声环境中，传统时域或频域方法难以同时兼顾灵敏度与泛化能力；因此作者设计了一个双分支框架，在整体流程上先对dq轴电流做数学分析以提取故障诱发的谐波特征，随后并行进行时域与频域特征提取并融合。输入为原始电流采样序列与其FFT谱，输出为故障类别或严重度判断。与已有单一时域或频域网络不同，本文通过跨域协同与自适应融合提高了鲁棒性和泛化。
实现细节方面，时域分支采用轻量级卷积层与Transformer模块来捕获局部与全局依赖，频域分支主要处理由FFT得到的谐波包络并以小型MLP进行编码。为保持模型轻量化并兼顾性能，引入了动态多尺度卷积嵌入与多头上下文广播注意力模块，并采用自适应特征级融合策略以动态权衡时频特征。训练时使用交叉熵损失并加入类不平衡权重，优化器为AdamW，初始学习率0.001，采用学习率衰减与L2正则化以提升鲁棒性；在部署方面，模型参数量仅15.6万，推理延迟满足嵌入式控制器实时性要求（关键超参数为批量大小与窗口长度）。
实验采用多工况数据集（不同转速、负载、控制器参数与噪声水平）进行训练与测试，并与CNN/RNN及若干Transformer变体对比。主要评价指标包括分类准确率、F1分数和模型复杂度。结果显示：该方法在测试集上取得了准确率=99.79%与F1=99.79%，参数量仅约15.6万且FLOPs约177万，显著优于对比基线；在未见转速工况与强噪声下也展示了较好的泛化能力。工程意义在于为在线电机状态监测提供了低资源、高精度的解决方案，适用于电动汽车与工业伺服等场景。
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📖 第3篇
📌 基于电压差分的双有源桥变换器无模型预测控制
Voltage Difference-Based Model-Free Predictive Control for Dual-Active-Bridge Converters
作者：Zheng Yin，Fujin Deng，Yeyuan Xie，Sayed Abulanwar，Sergio Vazquez，Cristian Garcia，Jose Rodriguez
本文针对双有源桥（DAB）变换器在直流微电网中的应用，提出了一种基于电压差分的无模型预测控制（VD-MFPC）策略，以解决传统模型预测控制对电感、电容等参数高度敏感的问题。总体框架为：通过实测不同相移角下的输出电压差分代替物理模型的电压预测项，从而在控制回路中构建不依赖于精确参数的预测器。输入包括实时测量的桥侧电压与相移角，输出为相移角调节指令，系统内含电压差分更新、无模型电压预测、相移计算与代价函数评估四个关键模块。
在实现细节上，作者通过在每个控制周期内采样不同相移角对应的输出电压并计算差分来构建预测表，利用在线更新机制保持预测精度。代价函数同时包含跟踪误差与开关损耗项，并加上电流与相移范围约束以保证安全。关键实现要点为电压差分更新策略与无模型电压预测算法，约束项包括相移角边界与电流限幅，优化器在内嵌控制器中采用轻量搜索或解析解以满足实时性。
实验对比显示：在模型参数匹配情况下，VD-MFPC与传统MPC性能接近；而在参数严重失配（模型参数仅为真实参数的0.2–1.8倍）时，传统MPC出现了高达28V的电压误差，而VD-MFPC几乎不受影响，稳态与动态性能均良好。动态测试（负载阶跃、参考阶跃）表明系统具有快速跟踪能力且对参数漂移具有显著鲁棒性。结论是VD-MFPC为DAB在直流微电网中的可靠运行提供了一种无需复杂辨识与观测器的可行控制方案，便于工程化部署并改善系统可靠性与维护成本。
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📖 第4篇
📌 挖掘逆变器主导微电网的固有网络弹性以抵御锁相环攻击
Exploiting the Inherent Cyber Resilience of Inverter-Dominated Microgrids Against PLL Attack
作者：Alkistis Kontou，Mazheruddin Syed，Alexandros Paspatis，Zhiwang Feng，Charalambos Konstantinou，Nikos Hatziargyriou
本文关注逆变器主导微电网的网络安全威胁，特别是针对锁相环（PLL）控制器的隐蔽攻击路径。研究指出攻击者可通过恶意降低PLL的PI增益来削弱同步型逆变器的相位/频率跟踪，从而在扰动时导致功率/电压传递链触发电压暂降乃至保护动作。为抵御此类威胁，作者系统性地分析了攻防机制，并提出基于系统固有特性的缓解策略。问题输入为逆变器的局部测量与故障事件，输出为各网形成型逆变器的自适应下垂调度指令，关键在于在去中心化条件下实现协同。
技术路线包括：一是敏感性分析以识别对称降低PI增益的攻击效果，二是设计自适应下垂调整机制，使每台电网形成型逆变器在检测到自身输出电流越限但电压仍正常时，临时降低下垂增益以缓解系统耦合压力；三是提出若干被动策略（如预设较低下垂增益）以增强固有网络弹性。关键实现要点包括本地检测逻辑、无通信的平滑恢复策略与保护逻辑的容错设计。
通过时域仿真与功率硬件在环实验，作者复现了PLL攻击场景并验证了缓解手段的有效性：在攻击条件下，采用所提策略能显著降低电压暂降风险并避免错误脱扣；若电压低于额定值90%超过1.5秒则可能触发保护，研究显示缓解策略能将该风险显著降低。结论是应将网络弹性纳入微电网设计考量，并优先利用逆变器的本地适应能力作为首道防线，从而提高对隐蔽网络攻击的抵抗力。
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📖 第5篇
📌 一种提升构网型变流器暂态性能的新型控制策略
A Novel Control Strategy to Enhance the Transient Performance of Grid-Forming Converters
作者：Xiangyang Xia，Xiaoyue Zhao，Jun Liang
本文面向构网型电压源变流器（GFM-VSC）在深度电压跌落与相位跳变等极端故障下的表现，提出了一种联合控制策略以同时提升功角稳定性与故障电流抑制能力。问题设置为在三相对称或不对称严重故障期间，如何在不触发过流保护的前提下维持功角稳定并为电网提供必要支撑。总体框架由有功功率—频率环（采用改进积分滑模面）与无功功率—电压环（采用切换控制与自适应电压指令）两大部分组成，辅以虚拟阻抗调节以抑制暂态冲击。
实现方面：在有功环引入二阶滑模控制（SOSMC）以保证大信号下的功角跟踪，并基于李雅普诺夫准则设计输出功率律以限制功角摆动；在无功环采用电压自适应调节与切换策略来根据电流阈值动态调整电压参考；同时引入虚拟阻抗并在故障清除后采用恢复电阻以减小过冲。关键约束包括功角极限、输出电流阈值与电压安全窗，控制器需满足实时性与保护接口的耦合。
在PHIL实验平台上对比传统控制与若干改进方法，结果表明本文方案在多种短路比（SCR）与故障场景下均能更好地维持功角稳定并将故障电流严格限定在安全范围内。量化指标显示在极端相位跳变场景下，功角震荡幅值降低显著，故障穿越成功率提高（具体场景下成功穿越率提升显著），表明该方法在高比例新能源环境下具备良好的工程适用性与鲁棒性。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11177595
📖 第6篇
📌 基于增量模型与电流误差补偿的SPMSM鲁棒无差拍预测电流控制及电感辨识方法
A Robust DPCC and Inductance Identification Method for SPMSM Based on Incremental Model and Current Error Compensation
作者：Xiaodong Sun，Sunyang Zhang，Xingke An，Zonghao Su，Feng Li
本文面向表贴式永磁同步电机（SPMSM）的无差拍预测电流控制（DPCC）在参数失配时性能下降的问题，提出了一种基于增量DPCC与电流误差补偿器的联合方案，并附带在线电感辨识机制。研究目标是提升DPCC对电感与磁链失配的鲁棒性，同时在控制回路中实现对电感参数的实时辨识以用于模型校正。系统框架包含增量模型单元、电流误差补偿器、扰动观测项和辨识更新逻辑，输入为电流与电压测量，输出为逆变器电压矢量或开关指令。
在实现层面，作者通过构建d轴、q轴的误差补偿器来抵消磁链失配产生的稳态误差，同时引入电感扰动项用于估计实际电感并进行在线更新。关键实现要点包括电感扰动项的设计与在线识别律，这些项在不注入额外试验信号的情况下完成辨识，避免了传统注入法的副作用。控制器在实验平台上以高速采样运行，考虑了计算复杂度与实时性，采用滤波与饱和器保障数值稳定。
实验在3.8 kW电机台架上开展，覆盖电感与磁链同时失配情形。结果表明：提出的CEC-IDPCC方法能有效消除由磁链失配引起的稳态电流误差，显著抑制电感失配导致的电流纹波与高次谐波，电感辨识在稳态与瞬态工况均保持高精度。具体数据包括稳态电流误差几乎消除、电流谐波含量降低明显，表明该方法在高动态与高精度驱动场景（如电动汽车、伺服）中具备较强工程价值。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11123542
📖 第7篇
📌 面向并网变流器低电压穿越的先进零误差连续控制集模型预测控制器
An Advanced Zero-Error Continuous Control Set Model Predictive Controller for Low Voltage Ride Through of Grid-Connected Power Converters
作者：Yeiner Arias-Esquivel，Roberto Cárdenas-Dobson，Matías Uriarte，Matías Díaz，Luca Tarisciotti
针对并网变流器在低电压穿越（LVRT）期间的控制挑战，本文提出了一种基于连续控制集模型预测控制（CCS-MPC）的方法，核心目标是在故障期间对正序和负序电流实现零稳态误差跟踪并满足电流约束。方法的输入为增强的增广状态空间（包含谐振极点），输出为连续的控制电压参考。该方法通过将谐振极点嵌入预测模型，解决传统MPC在处理正弦参考信号时的稳态误差问题，同时引入基于多面体的电流约束以显式保证安全。
实现细节包括：构建包含谐振极点的增广状态空间模型并对其进行合适离散化以保障数值稳定；在代价函数中采用二次项並与闭环动态特性关联来进行解析调谐；引入多面体电流限制（基于12扇区）以保证故障期的电流约束。控制器保留了固定开关频率的优势，同时通过连续控制集降低了谐波并便于硬件实现。
在2 kW原型机与仿真中，CCS-MPC在对称与不对称电压骤降场景中均实现了零稳态误差跟踪，且在不同物理参数变化下显示出良好鲁棒性。具体指标包括在若干不对称故障下的电流峰值受限效果显著，谐波含量与传统FCS-MPC相比降低，控制器计算量适中，适合在中小功率并网变流器中推广应用，尤其在需要同时处理正/负序分量与严格电流约束的场景中具备优势。
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📖 第8篇
📌 采用最近电平控制技术的模块化混合开关电容交叉开关不对称多电平逆变器：低电压应力与高电能质量
A Modular Hybrid Switched-Capacitor Cross-Switched Asymmetrical Multilevel Inverter With Low-Stress Voltage and High-Power Quality Utilizing the Nearest Level Control Switching Technique
作者：Farid Barmoudeh，Ahmad Salemnia，Masoud Davari，Kamal Al-Haddad
本文提出了一种模块化混合拓扑（HSCCS MLI），用于在保证高电平输出的同时降低器件电压应力和系统成本。问题背景是传统多电平逆变器为了获得更多电平数需要大量直流电源和电容，导致体积与成本上升。为此，作者设计了基于模块化的HSCCS MLI结构，每个模块使用少量直流源与电容，通过交叉开关实现最多39级输出，并提出了相应的开关序列与电容自平衡策略。
在控制层面，采用最近电平控制（NLC）实现低开关频率下的低THD输出；拓扑不对称化（V1=Vdc, V2=6Vdc, V3=12Vdc）与开关电容技术共同作用，使得器件的总体站立电压（TSV）降至约85Vdc，从而显著降低开关损耗和可靠性风险。关键实现点包括模块间的电容电压自平衡策略、NLC的电平映射以及负载变化时的电容管理约束。
作者通过仿真与实验（250 W样机）验证了拓扑的可行性。在50–250 W范围内，系统最优效率可达98%，输出波形THD在相同电平数下优于电平移位SPWM。工程结论是该拓扑在中小功率场景下兼顾了模块化扩展、低电压应力和高电能质量，适合分布式发电与高性能电机驱动等应用。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11124347
📖 第9篇
📌 用于自谐振无线功率传输系统的多层PCB线圈
A Multilayer PCB Coil for Self-Resonant Wireless Power Transfer Systems
作者：Neda Zahedi Saadabad，Qingsong Wang，Ambrish Chandra
本文提出一种用于自谐振无线功率传输（SRWPT）的多层PCB线圈设计，旨在消除传统谐振回路中外置补偿电容，从而降低体积、成本与击穿风险。核心思想是利用相邻线圈层之间的寄生电容补偿来实现自谐振，通过将多个双层PCB线圈并联构成多层结构，显著增加层间电容并将谐振频率降至150 kHz以下，适配AGV等低频高效率场景。
在拓扑设计上引入了导线的线宽变化与线距优化（即TWR-TGR设计），使导线宽度由内向外递增且相邻线间距逐渐减小，以降低集肤与邻近效应造成的交流电阻，从而提升品质因数。作者建立了线圈的等效电路模型并用有限元方法进行参数优化，关键指标包括电感、层间电容与线圈的热特性。
实验结果（30 mm 间距、25 Ω 负载）显示：线圈对间传输效率达到94.7%，最大输出功率约210 W，品质因数高达123，并在220 W 输出下热成像最高温度仅28.4°C，表明系统热管理良好。该设计在工业无线充电和消费电子领域具有重要工程应用价值，尤其适合对体积与可靠性敏感的场景。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11178063
📖 第10篇
📌 新型高频直流链路两电平及多电平NPC逆变器家族：紧凑设计、快速动态响应、增强电压平衡与纹波抑制
A New Family of High-Frequency DC Link Two- and Multilevel NPC Inverters With Compact Design, Fast Dynamic, Enhanced Voltage Balancing, and Voltage Ripple Mitigation
作者：Omid Zolfagharian，Mohsin Jamil，Hafiz Furqan Ahmed
本文提出了一类基于开关电容电压倍增器（SC-VD）的NPC逆变器家族，旨在通过引入高频直流链路技術顛覆传统依賴大容量直流電容的設計。研究的核心問題是如何在保持多電平輸出的同時大幅度縮小直流鏈路電容並提升動態響應。作者構建了兩電平與三電平、五電平等拓撲，並提出了高頻直流鏈路下的順序充電機制，實現對電容的微法級替代與快速均衡。
在控制與調度方面，提出了一維空間矢量調制（OD-SVM）方法以簡化多電平控制邏輯，同時保證開關序列下的電容充電順序與負載解耦。理論與仿真表明，相較於傳統NPC/ANPC拓撲，SC-VD 家族可使直流鏈路電容體積減少約87.7%，電壓紋波降低約78.5%，並實現毫秒級的動態響應，適合空間受限且需快速響應的場景（如電動車驅動）。
實驗基於200 W–1.5 kW範圍的樣機與DSP平台（TMS320F28335）驗證了拓撲與調制策略的可行性，特別是五電平T型H橋拓撲在元件數量最少的情況下表現出良好電壓平衡與低紋波。工程意義在於為中低功率應用提供一套在體積、動態性能與成本間具有較好權衡的新選擇。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11127105
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