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欢迎阅读IEEE Transactions on Power Electronics期刊2025年issue11文章推送（第2期/共12期）。本期推送共包含10篇研究论文简介，内容聚焦于电力电子变换器拓扑创新、微电网控制技术、新能源系统稳定性分析、电池安全管理及电机故障诊断等前沿研究方向，涵盖了从器件级热管理到系统级稳定性的多层次技术突破。整体研究有助于提升电力电子系统的可靠性、效率与智能化水平。
本期目录
📖 第1篇：基于逆变器的分布式发电与储能系统在不同控制模式下的短路分析
📖 第2篇：基于变流器微电网的鲁棒模型预测控制技术研究
📖 第3篇：基于离散电容谐振DAB的准单级微逆变器及其控制策略
📖 第4篇：直流配电系统中不同电网节点的功率变换器分散化阻抗规范
📖 第5篇：混合微电网中单级双交流双直流端口互联变流器的多层调制方案
📖 第6篇：基于开关频率的主动热控制中振荡抑制方法研究
📖 第7篇：基于相邻充电周期部分电压段相似性评估的电池级内短路识别
📖 第8篇：基于高自适应电压扰动分解的永磁同步电机定子电气故障在线诊断与分类
📖 第9篇：宽输入电压范围高效率准单级DAB-DC/AC变换器
📖 第10篇：广义瞬时动态相量：理论与应用验证
📖 第1篇
📌 基于逆变器的分布式发电与储能系统在不同控制模式下的短路分析
Short-Circuit Analysis of Inverter-Based Distributed Generation and Energy Storage System With Different Control Modes
作者：Ying-Yi Hong，Gerard Francesco DG. Apolinario，Yih-Der Lee，Jheng-Lun Jiang，Jin-Nan Yeh
随着现代电力系统对清洁、可靠能源需求的增长，基于逆变器的分布式发电（DG）和电池储能系统（BESS）的集成日益广泛。然而，这些逆变器资源采用多样化的控制策略，给准确建模故障电流行为带来了挑战，可能导致保护系统误动作并增加电力电子转换器损坏的风险。本文针对平衡、不平衡及高阻抗故障条件，分析了基于逆变器的DG和BESS的故障电流特性，并考虑了四种控制模式：最大功率点跟踪（MPPT）、PQ控制、VQ控制和Pf控制。
研究提出了一种基于初值定理和终值定理的故障电流估计方法，用于评估系统在瞬态和稳态期间的响应。该方法通过详细的MATLAB/Simulink仿真验证，并进一步采用功率硬件在环（PHIL）实验装置进行确认。结果表明，该方法能准确捕捉逆变器资源在各种故障场景下的动态行为，为电力电子丰富网络中的保护协调改进提供了重要见解。
创新点在于：首次全面整合了多种控制模式（MPPT、PQ、VQ、Pf）和故障类型（包括三相平衡故障、单线接地故障、双线接地故障、线间故障及单相高阻抗故障），并推导了解析公式以表征瞬态和稳态条件。实验验证体现了该方法对故障分析的准确性和适用性的显著提升，有助于优化保护系统设计，增强电网的可靠性和安全性，为高比例可再生能源接入电网提供重要技术支撑。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11080074
📖 第2篇
📌 基于变流器微电网的鲁棒模型预测控制技术研究
Robust Model Predictive Control of Converter-Based Microgrids
作者：Oluleke Babayomi，Rafal Madonski，Zhenbin Zhang，Jose Rodriguez，Innocent Davidson，Dong-Seong Kim
基于变流器的微电网作为现代分散式能源系统，集成了分布式能源、通信网络和控制系统，通过管理能源的生产、分配和利用，显著提升了现代电力网络的韧性和运行效率。随着第四次工业革命技术的融合，包括自动化、物联网、人工智能和储能技术，这些系统正朝着更具韧性、高效和可持续的能源系统方向发展。
模型预测控制（MPC）因其能够处理系统约束和预测扰动，成为优化微电网运行的重要技术。然而，传统的MPC在面对模型不确定性、测量噪声和网络威胁等内外不确定性时，鲁棒性不足，限制了其在实际微电网应用中的效果。
本文全面综述了旨在提升网络物理微电网可靠性和安全性的鲁棒MPC技术。研究涵盖了多种鲁棒MPC方法，包括自适应MPC、基于观测器的MPC、管基MPC、随机MPC以及数据驱动方法。这些技术应用于微电网控制不同层级，尤其在变流器和系统层面表现突出。文章还探讨网络韧性MPC方法，以应对错误数据注入和拒绝服务攻击等网络攻击。创新点在于提出综合解决方案，特别是在电力电子变流器层面实现单步预测的高性能鲁棒控制，显著提升微电网在真实不确定环境下的稳定性，为智能微电网发展提供技术支撑。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11072359
📖 第3篇
📌 基于离散电容谐振DAB的准单级微逆变器及其控制策略
Quasi-Single-Stage Micro-Inverter Based on Discrete Capacitor Resonant DAB and its Control Strategy
作者：Kaitao Bi，Chengyang Wang，Jian Ai，Fengjiang Wu，Jianfei Li，Qigao Fan
为满足光伏微逆变器的高性能功率转换需求，本文提出了一种基于离散电容谐振双有源桥（DAB）的准单级变换器拓扑。拓扑引入伪总线结构，将变压器漏感与DAB次级侧离散电容组成谐振电路，通过谐振在伪总线上产生两倍电网频率正弦半波，并通过后端H桥周期性翻转实现交流输出。
该设计结合准单级反激拓扑与单级DAB拓扑双重优势：既实现系统可扩展性，又保持较高运行效率。创新采用单边傅里叶等效变换建模方法，在保证模型精度同时显著降低建模复杂度，推导出三种工作模式下输出电流统一表达式，便于多模式切换下连续电流调节。
研究团队进一步分析不同工作模式下转换器性能，提出兼具高效率与低回流功率的双相移变频调制策略。实验验证该策略能实现软开关，减少电流应力与运行损耗，转换效率最高达96.14%。相比传统两级及飞准单级结构，该拓扑在器件数量、控制灵活性及系统寿命方面展现显著优势，适用于需要模块级关断能力的光伏发电系统。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11079286
📖 第4篇
📌 直流配电系统中不同电网节点的功率变换器分散化阻抗规范
Power Converter Decentralized Specifications in Different Grid Nodes for DC Distribution Systems
作者：Lazar Stojanović，Ružica Cvetanović，Paolo Mattavelli，Simone Buso
随着电力电子变换器（PECs）在直流配电系统的广泛应用，基于阻抗的小信号稳定性分析方法成为多变换器系统稳定性研究的重要工具。但传统方法处理多节点、多厂商复杂系统存在挑战，尤其当变换器来自不同供应商时，集中式阻抗规范难以实施。本文首次提出分散化阻抗规范方法，通过系统分组并利用Gershgorin定理推导单个变换器独立阻抗要求，降低系统复杂度，实现全局稳定性保障。
创新点包括首次应用Gershgorin定理于多节点直流系统，并结合无源性定理减少保守性。实验以三个直流-直流Buck变换器组成系统验证，结果显示满足该规范时系统稳定，否则出现振荡失稳。该方法基于频域表达式与黑盒测量，无须详细模型，适合大规模及多厂商环境。
本文贡献涵盖：1）系统分区策略；2）基于Gershgorin定理的个体稳定性条件；3）结合无源性降低保守性框架；4）通过解析模型与实验验证。该方案为直流配电系统稳定性提供可扩展且易实施的解决方案，具备广泛实用价值。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11010177
📖 第5篇
📌 混合微电网中单级双交流双直流端口互联变流器的多层调制方案
Multilayer Modulation Scheme for a Single-Stage Dual-AC and Dual-DC Port Interlinking Converter in Hybrid Microgrids
作者：Shengyang Jiang，Yu Huang，Jinwei He，Dehong Zhou
混合微电网通过互联变流器（IC）实现交流与直流子网间灵活功率流动控制，但传统IC端口有限，需安装独立变流器匹配不同电压等级，增加功率转换级数和通信负担。为此，本文提出单级双交流双直流端口互联变流器（DDPIC），通过单级功率转换实现多子网间功率交换，提升功率转换效率并降低通信需求。
创新点在于构建DDPIC端口功率解耦模型，将系统视为四个虚拟两电平变流器，简化调制设计；提出多层空间矢量调制（SVM）方案，在不平衡直流端电压下同时实现交流电压形成和子网间功率分配，避免计算复杂性并经实验验证有效。
DDPIC结构紧凑，减少了系统体积和控制复杂度，满足现代微电网对高可靠性和灵活性的需求。功率分配能力分析显示，该方案在宽电压比范围内保持高效功率管理。实验结果表明，直流端口电压不平衡情况下，交流子网电压、电流质量高（THD低于3.5%），动态响应优异。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11030940
📖 第6篇
📌 基于开关频率的主动热控制中振荡抑制方法研究
Mitigation of Oscillations in Switching Frequency-Based Active Thermal Control
作者：Riccardo Sancio，Martin Votava，Karthik Debbadi，Yoann Pascal，Marco Liserre
功率电子模块在运行中极易受到热循环应力影响，显著缩短使用寿命。主动热控制（ATC）技术用于缓解应力，延长模块寿命。其中，基于开关频率的主动热控制（SF-ATC）简便且常用，通过抑制结温变化减少累积损伤。
然而，SF-ATC常导致开关频率振荡和不稳定，影响变换器运行和ATC性能。尽管已有缓解振荡方案，不稳定问题未充分解决。本文通过全面分析及Simulink仿真，深入研究SF-ATC中的频率不稳定现象，并提出改进方案，有效抑制振荡和不稳定。
改进SF-ATC在减少热摆动方面显著提升整体性能，并限制对变换器运行（如电能质量）影响。实验验证显示该方法能有效消除由不稳定引发的开关频率振荡。测试涵盖多变换器及负载，结果表明累积损伤减少超30%，平均热摆动降低约44%，但伴随芯片功率损耗增加约32%。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11075593
📖 第7篇
📌 基于相邻充电周期部分电压段相似性评估的电池级内短路识别
Identification of Internal Short Circuit on Cell-Level via Similarity Assessment of Partial Voltage Segments in Adjacent Charging Cycles
作者：Xuan Zhao，Qiquan Liu，Jian Ma，Kai Zhang，Jun Peng，Yilin He
锂离子电池内短路（ISC）是热失控的主要诱因。传统识别依赖故障与正常电池差异，易受电池不一致性影响导致误报。本文提出基于历史数据自比较的ISC识别方法，通过分析相邻充电周期部分电压段相似性实现早期故障诊断。
研究采用小波变换平滑处理充电电压数据，结合动态电压窗口（DVW）机制适应不同用户充电习惯，确保数据鲁棒性。基于电池单体在相邻周期电压一致假设，选用动态时间规整（DTW）算法对不等长序列进行相似性评估，有效积累电压异常偏差。
改进基于密度的噪声应用空间聚类（DBSCAN）算法，根据数据离散度自适应调整超参数，提升对不同数据集适应性并避免轻微异常样本误分类。实验及实车数据验证表明该方法对电池不一致性具有强鲁棒性，适用多种电池类型，平均准确率达99%，单次计算成本仅0.14秒，并能提前5天预测潜在隐藏故障，为电动汽车电池安全提供高效、可靠解决方案。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11084855
📖 第8篇
📌 基于高自适应电压扰动分解的永磁同步电机定子电气故障在线诊断与分类
Highly Adaptive Voltage Disturbance Decomposition‐Based Online Diagnosis and Classification of Stator Electrical Faults in PMSMs
作者：Zhen Jia，Wensheng Song，Teng Lu，Chenwei Ma，Wenqi Huang，Xiaoyun Feng
永磁同步电机(PMSM)广泛应用于工业驱动系统，其定子电气故障（匝间高阻）若未及时检测，可能导致相间或对地短路，威胁安全。传统基于模型的诊断方法依赖精确参数，受限于特定控制策略，难以实现在线实时准确诊断。
本文提出基于扩展状态观测器(ESO)的高自适应电压扰动分解方案。深入分析不同控制策略（id=0、MTPA、弱磁）下故障电压扰动特性，利用ESO观测能力，将扰动分解为清晰反映健康与故障状态差异的电阻性和感性差模分量。
创新采用投影因子分解技术，将扰动分离为表征电阻特性的FIR和感性特性的FIL分量。实验显示匝间故障表现为FIR<0且FIL>0，高阻故障呈FIR>0，无需复杂频谱分析降低计算复杂度。该方法展现高鲁棒性，在线诊断延迟约100ms，CPU占用率约1.3%，对参数失配、负载瞬变及噪声有效抵抗，适用于工业高可靠场景。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11066265
📖 第9篇
📌 宽输入电压范围高效率准单级DAB-DC/AC变换器
High Efficiency Quasi-Single-Stage DAB-DC/AC Converter With Wide Input Voltage Range
作者：Qiang Chen，Shilong Wang，Yuanbo Li，Xing Zhang，Mingyao Ma
传统单级双有源桥(DAB)DC/AC变换器在交流周期内难以维持输入输出电压与变压器匝比匹配，导致软开关范围受限和电流应力过高。本文提出由四开关Buck-Boost变换器与DAB-DC/AC变换器组成的准单级拓扑结构，通过直流级控制DAB级输入电压，确保变压器两侧电压匹配设计匝比。
创新采用共享开关器件结构，将S3、S4开关同时用于Buck-Boost级和DAB级，减少器件数量并实现电压自适应调节。理论分析表明，该结构能降低DAB级电流应力超40%，实现全范围零电压开关（ZVS），尤其在宽输入电压（32-62V）下保持高效运行。
实验验证采用500W原型，交流输出220V/50Hz，变换器总谐波失真（THD）低于2%，效率波动仅1.46%，显著优于传统结构（9.23%）。动态测试显示系统响应时间小于20μs，表现出良好的稳定性。该技术适用于电动汽车充电站及可再生能源系统，具备重要工程价值。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11066281
📖 第10篇
📌 广义瞬时动态相量：理论与应用验证
General Instantaneous Dynamic Phasor
作者：Chun T. Rim，Syed Ahson Ali Shah，Hyo J. Park，Abhinandan Routray，Seog Y. Jeong，Youngjoo Chung
动态相量（Dynamic Phasor）作为分析交流功率和信号动态行为的数学工具，广泛应用于电力电子、系统工程与仪器测量。然而，传统观点误认为其仅适用于周期平均后的信号，导致理解局限。本文首次提出广义瞬时动态相量的概念，证明其瞬时有效性且与周期平均无关。
研究扩展传统相量变换，提出适用于任意时变频率的广义模型。通过严格数学证明，动态相量在任意时刻（含非周期或突变信号）均成立，且无需固定频率假设。当相角θ(t)为线性函数时退化为经典形式，非线性（调频）情况下亦能精确描述系统动态。
建立RLC电路复数域等效模型，揭示相量空间系统传递函数为实数空间系统传递函数的频移形式，为交流系统动态分析提供新视角。Mathematica仿真与实际电路实验验证了理论，在580 krad/s和650 krad/s突变工况下，实时波形与动态相量预测包络线误差小于3%，证明模型的瞬时准确性和工程实用性。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11073071
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