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欢迎阅读IEEE Transactions on Industrial Electronics期刊2025年issue11推送（第10期/共10期）。本期推送共精选10篇研究论文，内容聚焦于电力电子与电机驱动领域的先进控制与优化技术，涵盖电力系统稳定性分析、电动汽车驱动与充电、电机无传感器控制、高精度转矩控制、系统级振动抑制以及面向航空与欠驱动系统的智能优化与轨迹规划等多个前沿主题。为复杂电力电子系统与高性能电机控制提供了坚实的理论支撑和实用化解决方案。
本期目录
📖 第一篇：奈奎斯特图在阻抗分析中的灵敏度特性及其在多参数协调整定中的应用
📖 第二篇：分布式双可控漏磁永磁轮边电机驱动电动汽车的无传感器协调控制方案
📖 第三篇：感应电机无传感器磁链矢量控制框架：一种扩展方法
📖 第四篇：面向电动汽车电池充电器应用的简单结构固定频率隔离谐振变换器及其恒流-恒压充电方法
📖 第五篇：基于多主导源协同抑制的轮毂式交替极电机系统级振动优化
📖 第六篇：基于磁链控制方案与增广状态反馈控制器的高饱和IPMSM驱动转矩控制
📖 第七篇：基于NP-RMPC的磁悬浮飞轮电池系统轨迹跟踪控制研究——应对模型参数不确定性的新策略
📖 第八篇：考虑直流母线电压控制及其输出限幅的跟网型逆变器暂态稳定性分析与阻尼控制
📖 第九篇：面向多电飞机的两阶段功率调度：一种基于混合深度强化学习的策略
📖 第十篇：具有未驱动输出约束的欠驱动机械系统变增益耦合在线轨迹规划
📖 第一篇
📌 奈奎斯特图在阻抗分析中的灵敏度特性及其在多参数协调整定中的应用
Sensitivity of Nyquist Plot in Impedance Analysis and Usage in Multiparameter Tuning
作者：Wenwei Jiang，Pengwei Chen，Hongfei Wu，Zhao Xu
随着电力电子技术的快速发展，以变流器为主导的电力系统（如微电网、直流配电系统等）日益普及。这类系统虽具备优异的可控性，但各变流器之间及其与无源元件间的相互作用可能引发不同频段的小信号失稳现象。作为一种成熟的频域方法，阻抗分析通过子系统端口阻抗评估系统整体稳定性，近年来受到广泛关注。然而，传统阻抗分析在量化参数变化对稳定性影响上存在不足，难以有效支持多参数协调整定。针对这一问题，本文创新性地提出了专用于奈奎斯特图的交叉点灵敏度概念及其计算算法，利用交叉点幅值R_c和对应的灵敏度S_c(a)揭示参数变化对系统稳定性的方向性和程度影响，功能类似于状态空间中的特征值灵敏度。
基于该灵敏度，构建了完整的参数整定方法。对于单参数调整，结合灵敏度符号和大小，指导参数调整以消除奈奎斯特图对临界点的包围。针对多参数协同调节，提出了以灵敏度为基础的非线性规划优化模型，最小化调整量同时满足稳定性约束，并设计了基于可行域逐步收缩的简化实现流程。该方法提升了传统阻抗分析参数设计的指导性和实用性。
通过两个案例研究（包括三端直流配电系统和两级直流供电系统），验证了所提交叉点灵敏度的准确性和整定方法的有效性。无论是单个电抗器参数调节，还是多个PI控制器参数协同调整，均能快速引导系统稳定。实验涵盖硬件在环（HIL）和物理实验，全面评估了方案的稳定性提升效果和实际应用价值。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=10990112
📖 第二篇
📌 分布式双可控漏磁永磁轮边电机驱动电动汽车的无传感器协调控制方案
Sensorless Coordination Control Scheme for Distributed Dual CLF-PM Wheel-Side Motors Drive Electric Vehicles
作者：Xiaoyong Zhu，Xiaonan Yang，Li Zhang，Yuze Wu，Wen-Hua Chen，Shihong Ding，Yue Shen
分布式双轮边电机驱动因结构紧凑、可靠性高及传动效率优异，成为电动汽车领域的极具前景的驱动方式。针对位置传感器易失效问题，本文提出了创新的无传感器协调控制方案，包含基于阿克曼模块的比例同步交叉耦合协调控制（PSCCC）结构和基于非线性扰动观测器的滑模协调控制（SMCC）策略，以确保车辆在各种工况下的稳定运行和高同步性能。
PSCCC结构利用阿克曼转向几何模型，满足电子差速需求，精准设定左右轮边电机参考转速，避免机械差速器，多大幅度降低计算复杂度。同时，SMCC策略创新构建同步平均误差方程描述双驱系统聚合扰动，结合NDO实现对不匹配扰动的观测与补偿，显著提高系统协调抗扰能力。
实验结果显示，NDO-SMCC策略较传统交叉耦合控制将同步误差超调降低88.3%、调整时间缩短86.1%，显著提升同步精度和响应速度。系统在直线及曲线行驶工况下，面对突变负载表现出卓越的轨迹跟踪能力和稳定性。该方案为分布式双电机驱动系统提供了高可靠性的无传感器协调控制解决方案。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=10990125
📖 第三篇
📌 感应电机无传感器磁链矢量控制框架：一种扩展方法
Sensorless Flux-Vector Control Framework: An Extension for Induction Machines
作者：Lauri Tiitinen，Marko Hinkkanen，Lennart Harnefors
工业驱动系统中，感应电机因结构坚固和高性价比受到青睐。传统驱动器中，矢量控制和V/Hz控制长期独立设计与分析，缺少统一理论框架。本文提出创新的统一控制框架，成功融合无传感器磁链矢量控制与基于观测器的V/Hz控制，实现两者共用结构和分析工具。
研究揭示基于观测器的V/Hz控制是磁链矢量控制的特例，极大简化设计与调试过程。通过推导线性化模型与无源性条件，确保系统全局稳定性。该框架在无需机械参数和速度控制器条件下，实现全工况稳定运行，并内置滑差补偿功能提升性能。
基于2.2kW感应电机的实验验证显示，速度与V/Hz配置均具备良好动态响应及稳态精度。提出的透明电流控制器设计可自动限流，免磁化程序，大幅提升实用性和可靠性。该框架赋予工业驱动器更高灵活性和鲁棒性，为未来智能、高效电机驱动奠定基础。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=10979379
📖 第四篇
📌 面向电动汽车电池充电器应用的简单结构固定频率隔离谐振变换器及其恒流-恒压充电方法
Simple-Structure Fixed-Frequency Isolated Resonant Converter for EV Battery Charger Applications With CC–CV Charge Method
作者：Shirin Askari，Hosein Farzanehfard
随着电动汽车普及，高效可靠的电池充电技术需求攀升。锂离子电池结合恒流-恒压（CC-CV）充电方法，实现快速且安全充电。然而传统谐振变换器多需宽频率调节，导致控制复杂且效率下降。本文提出新型简单结构固定频率隔离谐振变换器，解决该问题。
核心创新为可重构双谐振网络结构，通过一个辅助开关切换LCC谐振网络与串联LC网络，实现恒流及恒压两种模式而不变频。CC模式下，变换器在谐振频率下输出与负载无关的恒定电流；CV模式时，辅助开关成为同步整流器确保恒定电压，保障电池安全。
该设计简化控制策略，降低元件数量（仅一个MOSFET辅助开关），且实现全工况下主开关零电压开关（ZVS）和二极管零电流开关（ZCS），显著减少损耗。基于180W原型机测试，变换器效率最高达 98.8%，稳态工作于200kHz固定频率，表现稳定可靠。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=10980448
📖 第五篇
📌 基于多主导源协同抑制的轮毂式交替极电机系统级振动优化
System-Level Vibration Optimization for a Consequent-Pole In-Wheel Motor Based on Multiple Dominant Sources Cosuppression
作者：Xue Zhou，Xiaoyong Zhu，Zixuan Xiang，Wenjie Fan，Yunyun Chen，Li Quan
电动汽车轮毂电机中的振动噪声严重影响驾乘舒适性及可靠性。传统优化多聚焦单一振动源，难以应对多源多工况复杂耦合。本文创新提出系统级振动优化方法，通过协同抑制多工况下多个主导振动源，实现振动性能全面提升。
以交替极轮毂电机为对象，深入分析悬架动力学对振动的影响，发现径向电磁力和转矩脉动是主要振动源，并在不同运行条件下表现差异。提出多工况多振动源同时作为设计目标的多物理域耦合系统级优化模型，结合振动源关联分析，构建综合考虑传递路径与动态响应的优化框架。
该方法突破单点优化束缚，避免性能折衷，且充分考虑电机与车辆悬挂动态交互，使优化结果接近实际应用。实验显示采用该法后，典型城市循环工况下轮毂电机振动幅值平均降低32%，高频噪声显著减弱。该系统级设计理念具重要工程应用价值，适合推广至多物理耦合的机电系统优化。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=10970737
📖 第六篇
📌 基于磁链控制方案与增广状态反馈控制器的高饱和IPMSM驱动转矩控制
Torque Control of a Highly-Saturated IPMSM Drive Using the Flux Linkage Control Scheme and an Augmented-State-Feedback Controller
作者：M. Gierczynski，L. J. Niewiara，R. Jakubowski，M. Seredynski，M. Jaworski，E. Kupiec，L. M. Grzesiak
电动汽车牵引系统中，转矩控制性能直接影响驱动系统效率和扭矩输出。当内嵌式永磁同步电机（IPMSM）运行于高功率密度，存在磁路显著饱和，包括自饱和和交叉饱和，若不加考虑，转矩和性能将大幅下降。为此，本文提出基于磁链控制方案及增广状态反馈控制器（ASFC）的创新控制方法。
核心创新在于用磁链分量替代电流作为控制量，将非线性模型简化为线性时不变系统，使得设计固定增益的线性控制器成为可能，无需受限于传统FOC中因电感变化须做的控制器增益调度，改善动态性能。文章详细描述了饱和电机数学模型、最大转矩电流比（MTPC）策略及ASFC结构设计流程。
方案在标准DSP（TMS320F28335）上实现，计算负载低至43%，控制频率达10kHz，工程实现性能良好。实验结果表明，控制策略具备卓越转矩跟踪性能和宽带宽，且在存在电机参数建模误差时依然稳定跟踪最优MTPC轨迹，表现出杰出鲁棒性。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=10970739
📖 第七篇
📌 基于NP-RMPC的磁悬浮飞轮电池系统轨迹跟踪控制研究——应对模型参数不确定性的新策略
Trajectory Tracking Control Based on NP-RMPC With the Uncertain Model Parameters for Magnetic Bearing-Rotor System
作者：Weiyu Zhang，Zhibin Li
飞轮电池系统在车载环境面临外部随机扰动及模型参数不确定性，影响磁悬浮系统稳定性。现有方法多忽视不确定性带来的影响，导致控制性能不足。本文创新提出了针对非线性系统的名义粒子鲁棒模型预测控制（NP-RMPC）方法，提升轨迹跟踪精度与鲁棒性。
方法核心结合系统名义模型与粒子群优化算法，实时调整控制参数补偿参数不确定性。该策略兼顾处理摄动能力与实时性，增强系统抗扰能力，且计算效率适合工程应用。
实验涵盖多种不确定性和扰动场景，NP-RMPC较传统模型预测控制和鲁棒控制表现出更优的稳态误差与调节时间，显著提升跟踪性能和鲁棒性，适用范围广泛，具较高应用价值。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=10988514
📖 第八篇
📌 考虑直流母线电压控制及其输出限幅的跟网型逆变器暂态稳定性分析与阻尼控制
Transient Stability Analysis and Damping Control of Grid-Following Inverters Considering DC-Link Voltage Control and Its Output Limit
作者：Jinming Xu，Zihan Ling，Hanxu Diao，Shaojun Xie
随着新能源渗透率提升，跟网型逆变器（GFLI）暂态稳定性问题突出。传统研究侧重锁相环（PLL）失稳机制，视直流侧为理想恒压源。实际中，光伏阵列接入直流侧，其母线电压控制（DVC）产生的有功电流参考非恒定，且故障时可能达到软件上限，影响暂态稳定性，传统降阶模型分析常导致误判。
本文构建综合考虑DVC、限幅及PLL耦合的非线性模型，发现即使DVC达限幅后存在暂态失稳风险，且限幅前DVC动态加剧PLL超调，影响系统稳定区。通过相图法分析，指出DVC参数、直流电容、电流限幅值等均影响稳定性，建议PLL与DVC带宽设计较小，并合理选取限幅。
基于分析，提出图形化参数整定流程，并设计简易有效的暂态阻尼增强控制策略，通过引入一个以PLL频率误差为输入的阻尼环和低通滤波器，抑制DVC达到限幅前的调节扰动，显著提升电压跌落下暂态稳定性。HIL实验验证该方法有效。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=10980443
📖 第九篇
📌 面向多电飞机的两阶段功率调度：一种基于混合深度强化学习的策略
Two-Stage Power Scheduling for More Electric Aircraft: A Hybrid Deep Reinforcement Learning-Based Strategy
作者：Hao Yang，Shan Liu，Fanghong Guo，Xiang Wu
多电飞机（MEA）电力系统面临复杂的实时功率调度问题。传统将调度建模为混合整数二次规划（MIQP），但使用商业求解器难以满足实时需求，尤其在长时调度或突发故障下。本文创新提出两阶段混合深度强化学习（DRL）优化算法，将MIQP问题解耦，结合深度强化学习和数值优化，提升求解效率和实时性。
第一阶段用含优先级经验回放的PER-D3QN算法训练智能体，高效探索确定整数变量（发电机及汇流条连接状态）；第二阶段利用商业求解器（如Gurobi）快速求解退化成的连续变量二次规划（QP）问题，获得最优功率分配。
仿真与硬件在环实验验证该算法可保证全局最优解，且求解速度比单独Gurobi提升近三个数量级。响应时间仅0.2秒，充分满足MEA实时、可靠经济调度要求。为复杂工程实时优化提供了高效范式，推动多电飞机发展。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=10980069
📖 第十篇
📌 具有未驱动输出约束的欠驱动机械系统变增益耦合在线轨迹规划
Variable-Gain Coupling Online Trajectory for Underactuated Mechanical Systems With Unactuated Output Constraints
作者：Yiming Zhao，Biao Lu，Yongchun Fang，Jiayi Zhi
在线轨迹规划为欠驱动机械系统研究热点，但现有方法缺乏普适性，往往忽视未驱动输出约束，制约实际工业应用。本文提出创新的变增益耦合在线轨迹规划方法，为欠驱动系统设计通用轨迹，严格确保未驱动输出满足安全约束。
欠驱动系统（如桥式起重机、船用吊机）驱动自由度少于总自由度，未驱动状态需通过驱动间接管控。本文构建耦合项，确保闭环系统响应未驱动动力学，利用时变增益结合比例-积分（PI）调节器实现驱动输出精确收敛，且整体系统李雅普诺夫渐近稳定。
仿真及三自由度船用吊机实验验证表明，本方法优于传统方案，显著提升驱动定位准确度及约束满足。面对参数误差和轨迹分段执行等复杂工况，依旧实现稳定约束管控。该通用框架对港口自动化、高空作业及空间机器人等领域价值突出。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=10990138
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