✦ 点击蓝字，关注我们！✦
欢迎阅读IEEE Transactions on Industrial Electronics期刊2025年issue11推送（第9期/共10期）。本期推送共包含10篇研究论文简介，内容主要聚焦于电力电子与电机驱动领域的前沿技术，涵盖直流微电网稳定性分析、永磁同步电机先进控制、功率变换器建模与优化、以及面向高可靠性应用的电机容错与磁集成设计等多个关键研究方向。
本期目录
📖 第1篇：基于端口哈密顿系统理论的模块化孤岛直流微电网大信号稳定性研究
📖 第2篇：永磁同步电机驱动中具有特定谐波抑制功能的模型预测电流控制
📖 第3篇：单相并网功率变换器的建模与稳定性分析
📖 第4篇：基于分数阶微积分的微管卵母细胞去核建模与跟踪控制研究
📖 第5篇：基于改进混合方法的开关磁阻电机多物理场分层优化研究
📖 第6篇：基于新型抗旋转d轴信号注入的电感不对称补偿方法——提升IPMSM高频信号注入无传感器控制性能
📖 第7篇：基于优化谐波注入的Boost PFC变换器输出电容参数在线估计方法
📖 第8篇：五相串联端绕组永磁同步电机开路故障容错控制与故障后性能对比分析
📖 第9篇：面向低损耗的PCB基磁集成设计在电流馈入式双有源桥中的应用
📖 第10篇：面向钠离子电池的99%能量利用效率部分功率处理变换器设计
📖 第1篇
📌 基于端口哈密顿系统理论的模块化孤岛直流微电网大信号稳定性研究
Large Signal Stabilization at System Level Using Port-Hamiltonian System Theory for Modular Islanded DC Microgrids
作者：Cong Yuan，Jean-Philippe Martin，Serge Pierfederici，Emeric Vuillemin，Matheepot Phattanasak，Yigeng Huangfu
在直流微电网的快速发展中，模块化架构与未知的传输线阻抗带来了显著的系统不确定性，使得系统级大信号稳定性分析变得尤为复杂。传统分析方法往往面临建模困难与计算复杂度高的挑战。本文提出了一种基于端口哈密顿系统理论的创新框架，为这一难题提供了系统级的解决方案。核心创新在于将无源性理论与端口哈密顿系统理论相结合，通过将系统稳定性分解为单个变换器的无源性分析，显著简化了整体分析过程。
本文开发了一套系统级控制策略，确保每个电力电子变换器模块满足输出无源性条件，并利用端口哈密顿框架描述互联动态，从架构层面实现了大信号稳定性的保证。这种方法显著降低了对详细系统参数的依赖，增强了微电网面对负载突变和分布式能源波动等大扰动时的鲁棒性。
实验与理论分析表明，该方法适用于不同规模和拓扑的模块化微电网，具备较强的模块化和可扩展性。其应用价值表现在为高比例可再生能源接入的孤岛直流微电网提供即插即用的稳定性设计准则，简化系统集成与扩容过程。此成果标志着微电网稳定性分析由传统精确模型转向基于能量特性的鲁棒性设计范式，对推动可再生能源高效消纳及安全运行具有重要理论和工程意义。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=10989546
📖 第2篇
📌 永磁同步电机驱动中具有特定谐波抑制功能的模型预测电流控制
Model Predictive Current Control With Specific Harmonic Suppression for PMSM Drives
作者：Xiaoguang Zhang，Tianyu Yuan
针对永磁同步电机（PMSM）在低开关频率下运行时，传统模型预测电流控制（MPCC）带来定子电流中特定阶次谐波显著增加的问题，本文提出了一种基于MPCC框架的特定谐波抑制新型控制方法。该方法核心为在预测控制目标函数中加入针对特定谐波分量的惩罚项，实现电压矢量选择的实时优化调整。
通过理论分析及仿真实验验证，该方法能有效在保持电流跟踪精度的同时，显著降低总谐波失真（THD），特别对5次、7次低次谐波抑制效果明显，这大幅提升了电流波形质量，减少了转矩脉动，并降低了电机的损耗及温升，助力延长设备寿命。
该控制策略适用于电动汽车、精密数控机床及航空航天等高性能PMSM驱动系统，尤其在低速及超高速工况下显著提升动态响应与稳态精度，并兼顾了系统的电磁兼容性，标志着模型预测控制向更精细化与高性能方向迈出了坚实步伐。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=10985881
📖 第3篇
📌 单相并网功率变换器的建模与稳定性分析
Modeling and Stability Analysis of Single-Phase Grid-Connected Power Converters
作者：Ali Zakerian，Mehdi Pourmohammad，Masoud Karimi-Ghartemani，Sayed Ali Khajehoddin
针对可再生能源并网系统中的单相双向功率变换器，本文提出了基于静止坐标系控制的全面建模方法。相比同步旋转坐标系，静止坐标系虽然结构简单且无须坐标变换，但直流与交流变量共存及非线性特性带来稳定性分析难题。
研究团队通过创新的建模框架，成功克服传统方法在静止坐标系应用中的瓶颈，精细描述了变换器运行时的动态特性和非线性环节，揭示了系统稳定性的内在机理，为控制参数设计提供了坚实的理论依据。
该模型在实际工程中可被用于快速评估系统稳定性边界和优化控制器设计，提升并网变换器可靠性和电能质量。实验表明，方法能准确预判系统在电网电压波动与负载突变等扰动环境下的稳定动态响应，助力智能电网中分布式能源的高效集成。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=10988511
📖 第4篇
📌 基于分数阶微积分的微管卵母细胞去核建模与跟踪控制研究
Modeling and Tracking Control of Micropipette Oocyte Enucleation Based on Fractional Calculus
作者：Yujie Zhang，Bingxin Li，Yaowei Liu，Xin Zhao
体细胞核移植关键工序之一是在微管控制下的卵母细胞去核操作，面临抽吸控制中被提取物质黏弹性、复杂动力学及高度不确定性挑战。本文创新引入分数阶微积分理论，建立了更精确描述卵母细胞质黏弹性行为的数学模型，能够更好刻画生物材料的记忆与遗传效应。
基于该模型，研发了针对系统动态、不确定性与干扰的跟踪控制策略，理论与仿真结果均显示能实现精准抽吸力控制，显著减小对卵母细胞的损伤，提高去核成功率与一致性。
此研究在基础科学方面为微力控制建模提供新思路，技术上为自动化细胞操作系统奠定理论基础，临床上有助于提升体细胞核移植效率和可靠性，推动再生医学与生殖医学发展。未来将重点进行实验验证与系统集成，促进精密生物操作技术的实用化推广。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=10981868
📖 第5篇
📌 基于改进混合方法的开关磁阻电机多物理场分层优化研究
Multiphysics Hierarchical Optimization of Switched Reluctance Machines Based on an Improved Hybrid Method
作者：Haorui Ge，Hao Hua，Wei Hua
开关磁阻电机（SRMs）因结构简单且成本低，在电动汽车和工业驱动中备受关注，但转矩脉动与振动噪声限制性能提升。本文提出了创新的多物理场分层优化方法，首次将电磁性能与振动特性统一建模，实现协同优化。
研究基于对关键几何参数和控制变量的识别，结合响应面模型（RSM）与遗传算法（GA）构建高精度代理模型，降低了多物理场有限元分析计算量。分层优化策略涵盖电磁性能提升与振动抑制，参数调整显著增强转矩密度并有效降低电磁力谐波。
实验结果展示，优化后的SRMs振动幅值降低约30%，同时保持高效电磁性能。该方法为电机设计提供了系统化多目标优化工具，缩短研发周期，适用面广，包括对振动噪声敏感的高端工业及汽车领域。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=10978903
📖 第6篇
📌 基于新型抗旋转d轴信号注入的电感不对称补偿方法——提升IPMSM高频信号注入无传感器控制性能
Novel Anti-Rotating D-Axis Signal Injection-Based Inductance Asymmetry Compensation for High Frequency Signal Injection Sensorless Control of IPMSMs
作者：Yang Chen，Z. Q. Zhu，Ximeng Wu，Han Yang，Lianghui Yang，Chaohui Liu
针对永磁同步电机（IPMSM）高频信号注入无传感器控制中周期性电感不对称引发位置估计误差的问题，本文提出了一种创新的抗旋转d轴信号注入补偿方法。该方法通过注入与估计d轴反向旋转、频率相同且相位固定的抗旋转信号，精确分离并补偿误差分量。
本方法的优势显著：无需精确电机参数，提升系统鲁棒性；补偿算法计算复杂度低，方便实际部署；有效抑制二阶谐波误差，提升了位置估计精度，尤其在低速和零速工况表现优异。
实验验证表明，控制后位置估计误差的谐波分量大幅降低，电机运行更加平稳。此方法为工业驱动、电动汽车及精密伺服领域提供了高效电感不对称补偿方案，促进无传感器技术应用拓展。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=10964331
📖 第7篇
📌 基于优化谐波注入的Boost PFC变换器输出电容参数在线估计方法
Online Estimation of Output Capacitor Parameters for Boost PFC Converter With Optimized Harmonic Injection
作者：Qi Cao，Weiguo Lu，Tingting Zhang，Md Abu Sayem，Huaiqing Zhang，Herbert Ho-Ching Iu
针对电力电子系统中关键储能元件铝电解电容器性能退化导致系统可靠性下降的问题，本文提出基于优化谐波注入的Boost功率因数校正（PFC）变换器输出电容参数在线估计方法，实现电容值与等效串联电阻（ESR）的实时监测。
该方法通过设计谐波信号注入策略，利用输出电压纹波特性提取电容参数信息，并建立包含动态变化的数学模型。值得关注的是，方法避免了额外传感器需求，并采用自适应滤波算法，在保证功率质量的前提下，将系统效率损失控制在0.2%以内，抑制了开关噪声对估计的干扰。
实验结果显示，在1kW平台下，电容值估计误差小于3%且ESR误差小于5%；当电容容量降至70%时，系统能准确预警，提前30%以上时间告警电容失效。该技术极具实用价值，为可靠性监测与预测性维护提供可靠支持。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=10970755
📖 第8篇
📌 五相串联端绕组永磁同步电机开路故障容错控制与故障后性能对比分析
Open-Leg Fault-Tolerant Control and Comparative Postfault Performance Analysis for Five-Phase Series-End Winding PMSM
作者：Huanan Wang，Wenxiang Zhao，Xiaoyan Diao，Christopher H. T. Lee
多相电机驱动系统中，五相串联端绕组（SEW）永磁同步电机以其高功率密度及出色容错能力受到关注。针对SEW在发生开路故障时性能迅速下降的难题，本文提出基于故障绕组连接重构与容错控制策略，有效恢复故障状态下电机运行性能。
该策略系统分析了不同绕组连接序列电磁特性，设计了适用故障条件的控制算法，确保关键时刻电机仍可保持稳定转矩输出与调速能力。仿真与实验验证了控制方法在故障状态可靠性和动态性能上的显著提升。
对比传统ADBEC连接，优化后策略使SEW在开路故障时依旧维持较宽调速范围，克服了显著劣势。此研究不仅深化了多相电机故障容错机理理解，也为航空航天及电动汽车等安全关键应用提供了高可靠控制解决方案。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=10980426
📖 第9篇
📌 面向低损耗的PCB基磁集成设计在电流馈入式双有源桥中的应用
PCB-Based Lower-Loss-Oriented Magnetic Integration Design for CF DAB
作者：Jing Guo，Hui Wang，Guo Xu，Xida Chen，Min Zhou，Yao Sun，Mei Su
针对电流馈入式双有源桥（CF DAB）变换器中传统分立磁元件体积大、损耗高的问题，本文提出基于印刷电路板（PCB）的柔性漏感磁集成设计方法，开发面向低损耗的磁集成设计流程，显著提升性能。
创新提出改进型三绕组耦合电感（I-TWCI）结构，利用PCB多层布线工艺将变压器和滤波电感磁集成，有效缩减磁件体积和重量，同时优化绕组布局以严格控制漏感，降低交流电阻和磁芯损耗，兼顾软开关能量需求。
相比传统方案，本设计大幅提升功率密度和变换器整体效率，适合空间受限场景。通过仿真与实验验证，集成磁件保持优异动态性能，功率密度及峰值效率获得显著提升，对推动电力电子装备小型化和高效化意义重大。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=10980063
📖 第10篇
📌 面向钠离子电池的99%能量利用效率部分功率处理变换器设计
Partial Power Processing Converter Design With 99% Energy Utilization Efficiency for Sodium-Ion Batteries
作者：Pingchuan Li，Hao Tian，Feng Gao
钠离子电池因输出电压范围宽（1.5-3.95V），导致传统全功率处理变换器能量转换效率受限。本文创新采用基于双有源桥（DAB）的部分功率处理（PPP）变换器架构，通过优化设计实现全周期充放电效率的突破。
该设计核心在于只转换超出基准电压的部分功率，大部分功率直接传输，显著降低变换器损耗。通过精确建模和参数优化，变换器在全电压范围内保持高效，实验数据表明整周期能量利用效率最高达到99%，较传统方案显著提高。
研究详细分析DAB-PPP变换器工作模态，提出钠离子电池特性参数设计准则。特别关注静态及动态效率，确保实际应用中稳态和动态性能兼顾。此方案适用范围广，具有延长续航、降低运营成本及电网级储能经济效益显著等应用价值，推动钠离子电池商业化进程。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=10989524
点击关注 获取更多精彩