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欢迎阅读IEEE Transactions on Power Electronics 2026年issue1推送（第5期/共15期）。本期推送共精选了10篇研究论文，内容聚焦于电力电子变换器与电机驱动系统的前沿创新，核心主题涵盖人工智能与先进控制策略的应用、新型拓扑与调制概念的提出、以及面向高可靠性系统的故障诊断与优化设计。具体研究领域包括：双有源桥变换器的AI建模与控制、直流微电网的功率传输复用、革命性的转换器PWM开关概念、混合励磁电机的全速域协同控制、电流源模式变换器的纹波控制对偶原理、磁网络能量路由器的数据驱动故障定位、可微分预测控制在电力电子中的首次实现、电网不平衡下NPC变流器的鲁棒控制、基于智能算法的变压器气隙优化设计，以及CLLLC谐振变换器的固定频率拓扑变形控制。这些研究共同展示了电力电子技术向更高效率、更强智能和更优可靠性发展的最新趋势。总结：这些研究为工业化工程应用提供了可行的控制策略、拓扑方案与诊断工具，具有显著应用价值与工程意义。
本期目录
📖 第1篇：基于人工智能的双有源桥变换器三移相调制建模与控制策略
📖 第2篇：利用空闲开绕组永磁同步电机驱动辅助双极性直流微电网的双功率传输
📖 第3篇：转换器PWM开关（CPS）：一种全新的PWM开关概念
📖 第4篇：全速域协同电流区域控制策略：实现磁通-转矩调节混合励磁电机的高效运行
📖 第5篇：基于纹波控制的电流源模式DC-DC变换器：概念、建模与对偶原理
📖 第6篇：面向磁网络能量路由器的数据驱动自适应开路故障定位方法：传感器数量优化方案
📖 第7篇：可微分预测控制在电力电子系统中的首次实现
📖 第8篇：面向电网不平衡工况下NPC变流器的扰动定制超螺旋控制
📖 第9篇：基于SINDy-PINN-PSO的高效算法用于车载充电机变压器气隙设计
📖 第10篇：基于固定频率的CLLLC谐振变换器连续拓扑变形控制
📖 第1篇
📌 基于人工智能的双有源桥变换器三移相调制建模与控制策略
Artificial Intelligence-Based Modeling and Control Strategy for Dual Active Bridge Converter With Triple Phase Shift Modulation
作者：Jiawei Zhang，Jiaxiong Xu，Yile Dai，Miao Yu，Xin Zhang，Huai Wang
本文面向储能与直流电力系统中常见的双向功率传输单元——双有源桥（DAB），围绕在三移相调制建模与控制上存在的高复杂度与非理想问题展开研究。文章提出的总体框架包括：一个能够捕获死区时间与寄生参数动力学的数值仿真器用于高效数据生成、一个通用的三移相调制AI模型用于替代繁复理论推导、以及基于该AI模型的在线轻量级优化器与自适应神经网络滑模控制器用于实时控制。系统输入为电路参数、占空/相移量与测量电压电流，输出为在线最优相移策略与控制命令；与传统解析法相比，本文强调了无需针对每种开关模式重推导模型的工程价值与泛化能力。
在实现层面，先用数值仿真器生成大规模训练集（包含不同负载、电压与死区设置），并用该数据训练一个轻量ANN来拟合离线控制律；训练过程主要采用均方误差项与物理约束正则化，损失项记为MSE+物理约束，优化器采用Adam、学习率初始值设为1e-3并逐步退火，批量大小为256。在线部署时，离线拟合得到的控制律作为初始策略，轻量级在线优化器在每个稳态周期上执行有限步迭代以实现实时最优策略生成，同时自适应NN滑模控制器利用短时序列输入补偿建模误差，保证瞬态鲁棒性。
实验在多组电压（包括600V、480V等）与负载突变下进行对比测试，基线为传统解析模型与基于表格的控制策略。关键指标包括转换效率、瞬态恢复时间与计算延迟，结果显示：在典型工况下，所提方法较基线能使平均效率提升并保持高效区间（报告峰值效率在实验区间内显著），响应时间与稳态误差明显改善；实验定量指标包括：离线ANN拟合误差RMSE约为0.02（归一化功率）、离线-在线延迟降低约成本下降30%，并最终得出结论：所提AI建模+轻量优化方案在工程化约束下具有良好可行性与推广价值。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11106282
📖 第2篇
📌 利用空闲开绕组永磁同步电机驱动辅助双极性直流微电网的双功率传输
Assisted Dual-Power Transmission of Bipolar DC Microgrid Using Idle Open-Winding PMSM Drives
作者：Yuge Song，Jiadong Lu，Yihua Hu，Ao Zhang，Sidi Chen，Mohammed Alkahtani
针对双极性直流微电网中普遍存在的电压不平衡与不稳定问题，本文提出了一种在空闲工况下把开绕组永磁同步电机驱动改造为双功率传输复用系统的方案。该方案通过新增少量机械继电器改变绕组连接拓扑，使驱动系统在不影响主驱动功能前提下兼具电压平衡与能量存储两类任务。体系结构包含切换继电器、功率流控制单元与任务调度器，输入为电网电压不平衡信息与电机空闲状态信号，输出为继电器控制序列与辅助功率注入/回收策略。与传统单一功能方案相比，本设计强调资源复用与低成本实现。
控制方面，核心包含辅助电流反转算法和辅助任务混合分配算法，两者协同完成在线模式切换与电流方向管理。算法在在线运行时以电压误差与电流幅值为输入，使用带饱和约束的优化步迭代选择单相或三相传输策略，以避免引起电机转子抖动。实现要点包括继电器切换逻辑的死区处理、以保证切换时不产生瞬态大电流，关键超参数为切换死区时间与任务分配阈值，并在控制器中加入平滑过渡与限幅策略以提升鲁棒性。
实验在1 kW开绕组PMSM驱动平台上进行，考察工况包括电网电压突降、单相/三相负载不平衡与快速切换场景。结果显示系统能在<1 秒内完成电压平衡或稳定动作，电压波动被控制在额定电压的较小比率内；此外，在不同传输电流大小下，系统能灵活选择单相或三相传输，实现效率与稳定性的折中。具体数值上，实验平均响应时间约为0.9 s，任务切换时最大电压超调控制在±3%范围内。工程结论表明该方案为利用大量空闲电机提供了低成本、高效的分布式功率复用路径。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11126869
📖 第3篇
📌 转换器PWM开关（CPS）：一种全新的PWM开关概念
Converter PWM Switch (CPS): A New PWM Switch Concept
作者：Alex Q. Huang，Chen Chen
本文提出并系统化了转换器PWM开关（CPS）的概念——将“开关”从单一半导体器件提升为具备至少两个端口的完整转换器单元，其中一个端口充当传统意义上的“开关端口”，其余端口承担功率转换任务。文章通过理论推导与等效建模，明确了CPS在拓扑嵌入与功能叠加上的优势：既能实现传统PWM开关的开关动作，又能在关断态下以较高频率进行隔离或谐振功率传输，突破了传统硬开关与非隔离拓扑的局限性。
文章以CLLC谐振转换器为例推导出CPS的工作模式，给出在“0态/1态”之间切换时的电压、电流分布模型，并提出了用于实现双频工作模式的控制方法。关键实现要点包括对谐振频率与PWM频率的分离调度、保持ZVS的相位调节算法以及关断态下的谐振功率管理；文中强调的超参数为谐振频率比与开关端口占空策略，并给出对应的控制稳定性约束条件，便于工程实现与扩展。
为验证概念，作者实现了一台10 kW的CPS基Boost原型，实验数据显示该原型在全工作区间实现了零电压开关（ZVS），峰值效率达到99.1%，并在拓扑嵌入后展示了比传统方案更宽的电压转换范围和更低的开关损耗。结论是：CPS概念可作为一种设计范式，使工程师通过选择不同的底层转换器来获得特定应用所需的隔离、ZVS或增益特性，具有重要的应用前景。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11147176
📖 第4篇
📌 全速域协同电流区域控制策略：实现磁通-转矩调节混合励磁电机的高效运行
Cooperative Current Region Control Strategy With Full Speed Range of the Flux-Torque Regulation Hybrid Excitation Machine
作者：Hongbo Qiu，Qimin Wu，Wenbo Chen，Dongxue Fu
本文针对磁通-转矩调节混合励磁电机（FTRHEM）在全速域内的效率与性能权衡问题，提出了一种基于区域划分的协同电流区域控制策略。研究先构建单相交流励磁下的双d-q数学模型，揭示电枢电流与励磁电流之间的协同关系，并将工作域划分为恒转矩区（模式I/II）与恒功率区（模式III/IV），在不同区采用差异化的电流分配与弱磁策略以兼顾转矩与效率。
在恒转矩区，文章提出基于拉格朗日乘子的MTPA（最大转矩电流比）设计来最小化电流幅值；在恒功率区，提出三维电流矢量轨迹与电枢-励磁混合弱磁角度控制方法以应对逆变器电压极限。实现细节包括虚拟正交矢量的构造、基于数值优化的电流分配求解（迭代步数与收敛阈值为关键超参数），并对电流与电压约束采用带界的投影运算以确保安全可实现性。
验证在一台12槽/10极的FTRHEM样机上进行，实验对比显示：在恒转矩区所提MTPA策略使电枢电流与励磁电流幅值分别降低约15%与20%；在恒功率区，基于二维电压矢量约束与三维电流轨迹的优化使电机在高速弱磁工况下维持良好动态性能与电压利用率。报告的定量指标包括效率提升率、最大允许转速范围拓展与稳态电流减小等，结论表明该策略在电动汽车与高速驱动场景具有显著工程应用价值。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11157730
📖 第5篇
📌 基于纹波控制的电流源模式DC-DC变换器：概念、建模与对偶原理
Current-Source-Mode DC-DC Converter With Ripple-Based Control: Concept, Modeling and Duality Principle
作者：Lunbo Deng，Guohua Zhou
本文在精密恒流驱动应用背景下，提出并系统分析了I2纹波控制（针对电流源模式，CSM）的理论与工程实现，并揭示其与电压源模式（VSM）中V2控制之间的对偶关系。研究从拓扑对偶出发推导CSM的频域小信号模型（基于描述函数法），给出了控制-输出电流传递函数、输出导纳及敏感度特性，明确了适用边界条件与稳定性准则。
论文推导出稳定性条件，例如当占空比D>0.5并满足C·Re > (2D-1)·Tsw/2时系统稳定（其中Re为电容ESR），并阐明了ESR选择与占空比分布对稳定性与纹波幅值的影响。实验实现方面，作者在CSM Buck平台上比较了I2与PI、MPC的动态性能，强调I2在硬件实现复杂度与性能之间的良好折中，并给出了实现的关键参数设置说明。
实验结果显示：在输入电流阶跃与负载电压突变工况下，I2控制的响应速度与恢复时间可与MPC相当，明显优于传统PI控制；同时作者指出在D<0.5或ESR过小时会出现次谐波振荡现象。定量指标方面，报告了I2在典型测试中的动态恢复时间、纹波幅值与稳定性边界（用于工程设计的阈值）；总结认为I2控制为CSM变换器提供了一个低成本且可迁移VSM控制思想的实用框架。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11080373
📖 第6篇
📌 面向磁网络能量路由器的数据驱动自适应开路故障定位方法：传感器数量优化方案
Data-Driven Adaptive Open-Circuit Fault Localization Method With Reduced Sensors for Magnetic-Network Energy Router
作者：Weiheng Zeng，Sayed Abulanwar
本文针对磁网络能量路由器（MNER）中由于大量并联开关导致的开路故障定位难题，提出了一种基于臂间电压特征的数据驱动自适应故障定位方法，重点在于在无需为每一桥臂配置独立传感器的前提下实现高精度定位。方法核心包括滑动时间窗口的平均臂间电压提取、时间滑窗集成异常编码器与基于均值深度的异常通道识别，最终通过缓冲与解码机制映射到具体开关单元。
实现上采用轻量级特征聚合与稀疏编码策略，省去了复杂系统建模與人工门限设定；关键实现要点包括滑窗长度与基线均值/标准差更新速率两类超参数的自适应调整规则，以及用于多故障解码的复合解码器结构。算法计算复杂度低，适用于实时嵌入式平台。
在2 kW四端口MNER实验台上，方法在单开关故障、输入电压突变、负载变化及多开关并发故障场景中均能在1–2 个开关周期内完成定位，定位精度与鲁棒性优于传统阈值法。实验给出具体指标：定位平均延迟为0.5 ms级、对多故障场景的准确定位率达>98%。结论显示：该数据驱动方案在硬件成本、实时性与多故障处理能力方面具有显著工程优势。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11123880
📖 第7篇
📌 可微分预测控制在电力电子系统中的首次实现
Differentiable Predictive Control for Power Electronic Systems
作者：Yuan Li，Shuai Zhao，Mateja Novak，Yongjie Liu，Huai Wang，Frede Blaabjerg
本文将可微分预测控制（DPC）首次引入电力电子系统，提出用可微分神经网络策略直接优化与MPC等价的代价函数，从而实现无需标记数据、无需在线求解器的轨迹优化。目标系统为电压源换流器（VSC），设计要点是将MPC的成本函数嵌入到策略网络训练过程中，利用系统轨迹信息通过梯度下降直接训练策略，以实现与MPC一致的控制目标但显著降低在线计算复杂度。
实现上采用一个轻量前馈全连接神经网络作为策略，输入为15维系统测量向量，输出为预测时域的控制序列，但仅执行首步动作；训练损失即MPC代价（含跟踪误差与误差导数項），优化器为Adam，批量大小与学习率分别采用128与1e-4的经验设置，并通过随机扰动与参数漂移（±10%~±20%）进行鲁棒性训练以提升泛化能力。部署时策略只需前向推理，满足严格实时性约束。
实验在dSPACE MicroLabBox上进行，场景包括负载突变（20Ω→8Ω）与参考阶跃（50V→75V），结果显示DPC能在约0.6–0.7 ms内完成快速稳定，且对未见负载（6Ω）及滤波器参数在±10%~±20%漂移仍保持较好性能。计算效率方面，DPC在单周期（100 μs）实时约束下能稳定运行，而传统MPC随着预测时域增长会出现无法在周期内完成求解的情况。结论指出DPC为资源受限嵌入式平台上实现长时域轨迹优化提供了可行路径。
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📖 第8篇
📌 面向电网不平衡工况下NPC变流器的扰动定制超螺旋控制
Disturbance-Tailored Super-Twisting Control for NPC Converters Under Unbalanced Grid Conditions
作者：Zhuang Kang，Xiaoning Shen，Zhuang Liu，Xinxin Liu，Yabin Gao，Jianxing Liu
本文针对三电平NPC变流器在电网不平衡工况下的控制难题，提出了一套分层控制体系：包含重置自适应正负序观测器用于电压同步与参考电流生成，及一套扰动定制超螺旋控制器用于直流链路电压调节。设计目标是实现快速、精确且对非光滑扰动（例如电压相关扰动、不可微扰动）仍保持有限时间收敛与鲁棒性的控制效果。
方法实现要点包括对观测器引入重置机制以提升噪声环境下的鲁棒性、在超螺旋控制器中采用自适应增益与扰动定制律以避免代数环与非Lipschitz扰动带来的问题，并结合一款低功率死区高增益观测器来估计可微扰动。控制律在实现上需顾及逆变器电压容量、采样噪声与观测器带宽的折中。
理论上证明了观测器的L2增益稳定性与控制器的有限时间收敛性；实验在NPC变流器平台上对比验证，结果表明在直流链路电压阶跃、突加/突卸负载以及电网电压突变场景下，所提方案在响应速度与超调控制方面优于多种对照方法。关键实验指标包括直流链路电压的最大超调、稳态波动幅值与恢复时间等，结论显示该方法在不平衡工况下可提供更高的鲁棒性与控制精度，适合并网与高可靠性场景应用。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11160670
📖 第9篇
📌 基于SINDy-PINN-PSO的高效算法用于车载充电机变压器气隙设计
Efficient Algorithm Based on SINDy-PINN-PSO for Transformer Air-Gap Design in OBC
作者：Geun Wan Koo，Joon-Young Jeon，Jun-Yeol Ryu
针对高频CLLC谐振变换器中变压器气隙设计的高计算代价问题，本文提出了一种集成SINDy（稀疏动力学辨识）、PINN（物理信息神经网络）与PSO（粒子群优化）的混合智能优化框架。总体流程为：用有限元生成带多变量（气隙数量、绕组位置、铁芯尺寸）的数据集；用SINDy从数据中辨识稀疏控制方程；在PINN中将物理约束融入损失函数以构建高可靠性的代理模型；最后将该代理模型嵌入PSO进行全局参数搜索。
实现细节包含PINN的损失由数据拟合项与物理方程残差项组成（关键约束名：电感守恒约束与损耗一致性约束），训练中使用Adam优化器，学习率与迭代次数通过早停策略控制以防过拟合；SINDy用于提取可解释模型并降低PINN搜索空间；PSO用于全局寻优，关键超参数为粒子数与迭代代数，在工程化部署中选择较小粒子数以兼顾时间成本。
对比结果显示：与传统基于FEM的优化（耗时约6.5 小时）相比，所提框架平均优化耗时约为28.75 秒（约为原来的0.12%），在11 kW CLLC平台上验证：采用优化后四气隙结构，绕组交流铜损减少约36.6%，系统效率在600–720 V充电区间得到显著提升。结论为：SINDy-PINN-PSO框架在保证物理可解释性的同时，实现了大幅加速的工程化设计流程。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11106929
📖 第10篇
📌 基于固定频率的CLLLC谐振变换器连续拓扑变形控制
Fixed-Frequency-Based Continuous Topology-Morphing Control for CLLLC Resonant Converters
作者：Donghao Tian，Yu Tang，Heng Liu，Qunhai Huo，Zhe Zhang
本文针对CLLLC谐振变换器在宽增益需求下采用频率调制时所遇到的增益受限问题，提出了一种在固定开关频率下通过桥臂配置混合（全桥/半桥/混合）实现连续拓扑变形控制的策略。核心思想是不增加硬件的前提下，通过在预定义操作周期内灵活组合不同桥臂序列来改变逆变侧中点有效RMS电压，从而扩展电压增益范围并提升降压能力。
方法给出电压增益与损耗分布的解析模型，提出了在混合桥臂序列中优化中点电压占比的控制规则，关键实现要点包括桥臂状态调度、周期内电平占比优化与在线损耗估计用于权衡效率。为避免全桥/半桥切换带来的开关频率突变，控制采用周期内时序混合而非瞬时切换，从而保持固定PWM频率。
在10 kW实验样机上验证，结果表明通过混合运行策略可以在降压区域实现高达2 倍的增益提升，同时避免了仅靠PFM实现同等降压比时所需的谐振频率大幅变化。实验最高效率报告达97.6%。结论指出该控制方法为需要宽电压范围且要求高效率的双向功率转换场景（如电动汽车充电、新能源储能）提供了一种无需改动硬件的高效解决路径。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11134840
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