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欢迎阅读IEEE Transactions on Energy Conversion 2026年issue1推送（第3期/共7期）。本期推送共精选了10篇研究论文，内容聚焦于永磁同步电机（PMSM）与相关能量转换系统的前沿技术，涵盖了从高精度解析建模、先进控制策略（如模型预测控制、无差拍控制、直接转矩控制）到系统振动抑制、可靠性分析与波浪能转换等多个关键主题。这些研究致力于提升电驱动系统的性能、效率、鲁棒性与可靠性，展现了电力电子与电机驱动领域的最新进展。总体而言，这些成果在工程化可实现性与理论创新之间取得了良好平衡，将推动电动汽车、可再生能源与海洋能等领域的实际应用与产业化进程。
本期目录
📖 第1篇：基于坐标变换的铁芯轴向磁通永磁同步电机三维负载解析建模
📖 第2篇：消除共模电压尖峰并最小化开关频率的永磁同步电机无差拍模型预测控制
📖 第3篇：基于槽电位分析单元的发电机定子接地故障混合柔性消弧方法
📖 第4篇：考虑采样噪声的基于自适应电流变化分量的永磁同步电机无模型无差拍预测电流控制
📖 第5篇：基于改进自适应量子遗传算法的永磁同步电机鲁棒模型预测电流控制策略
📖 第6篇：考虑永磁同步电机转矩脉动的电动汽车传动系统低速振动主动抑制
📖 第7篇：面向海洋不确定性的直驱式波浪能转换器动子自适应在线监测
📖 第8篇：集成式波浪能转换器平台的自适应输出反馈最优控制：设计、控制与实验
📖 第9篇：面向SPMSM驱动转矩与磁链脉动抑制的先进带约束直接转矩控制策略
📖 第10篇：基于细分子域模型的表贴式永磁同步电机可靠性分析与改进
📖 第1篇
📌 基于坐标变换的铁芯轴向磁通永磁同步电机三维负载解析建模
3D On-Load Analytical Modeling of Iron-Core Axial-Flux Permanent-Magnet Synchronous Motor Through Coordinate Transformation
作者：Jong Min Sung，Jae Hyun Kim，Jae Heon Jung，Jung Ki Lee，Sang Won Jung，Jun Young Yoon
本文针对铁芯型轴向磁通永磁同步电机在设计时面临的三维场耦合复杂性与高迭代成本问题，提出了一套完整的建模框架以支持快速设计与优化。研究在问题陈述中明确了应用场景为电动汽车、航空航天与船舶推进等对高转矩密度要求的领域，并将输入（结构几何、永磁体与绕组分布、工作工况）与输出（磁场分布、转矩曲线、轴向力、磁链）在系统框架中建立了清晰的信息流。核心方法是引入3D CTLM坐标变换层模型，通过将圆柱坐标系映射到三维笛卡尔坐标系来简化偏微分方程的求解；为表征载流绕组與永磁体效应，采用了基于三维磁矢量势的场描述，并用磁导率矩阵处理齿槽处的材料非均匀性，从而在保留关键径向边缘场与漏磁效应的同时，显著降低模型复杂度。
在实现细节上，论文构建了包含若干几何函数的解析表达式以描述不同形状永磁体与绕组分布，进而在坐标变换后求解磁矢量势的边值问题。采用的数值验证流程包括参数化扫描、边界条件敏感性分析与与有限元解的逐点比较。关键实现要点包括：使用解析几何函数对永磁体轮廓进行精确表达、在变换后域上施加连续性条件，并通过参数化研究来校准模型。文中对计算效率与数值稳定性进行了讨论，并给出模型在不同尺寸（100mm–400mm）与几何组合下的部署要点，说明该方法便于嵌入早期设计流程以实现快速迭代。
实验验证部分以与商用有限元软件对比为主，设置了多种几何与工况测试集。主要结论包括：解析模型在计算时间上实现了约100倍的缩短，同时保持了计算精度≥97%；对100–400mm外径与多种永磁体形状的测试显示，关键性能指标（磁场分布、转矩曲线、轴向力、磁链）误差普遍低于3%。这表明该方法在初期设计与大规模参数扫描中具有明显工程价值，适用于需要在保持三维场效应的前提下大幅提升设计效率的场景。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11061801
📖 第2篇
📌 消除共模电压尖峰并最小化开关频率的永磁同步电机无差拍模型预测控制
A Deadbeat Model Predictive Control of PMSM Drives for Eliminating Common Mode Voltage Spikes and Minimizing Switching Frequency
作者：Guangyu Zhang，Qi Zhang，Weitao Deng，Shanhu Li，Yaxiu Sun
本文聚焦于PMSM驱动中由共模电压（CMV）尖峰与逆变器开关损耗间的折衷问题，目标是在维持优良跟踪与谐波性能的同时彻底抑制CMV尖峰并最小化开关频率。研究首先分析传统SVM与无差拍MPC在使用零矢量时产生CMV的机理与死区效应导致尖峰的原因，进而提出基于增强型SVM的无差拍模型预测控制框架。核心机制为通过建立矢量排序规则与依据上一周期最后矢量动态划分矢量六边形区域，从中选择既能消除尖峰又最少切换的矢量序列，从而在保证无尖峰的前提下减少开关动作。
在实现层面，论文详述了矢量选择与序列生成的决策流程、代价函数设计、及基于上一周期信息的区域划分逻辑。算法对候选序列进行枚举评估，并使用简单的代价函数平衡开关次数与THD指标，体现为最优矢量序列选择模块。为保证实时性，作者对计算路径进行了剪枝优化，并在实验平台上实现了该策略，证明其在嵌入式控制器上的可行性与工程实现要点。
实验对比包括传统AZPWM/NSPWM改进策略与本文方法，评价指标为开关频率、THD及CMV尖峰幅值。关键结果为：在保持相近THD与动态性能的情况下，本文方法完全消除CMV尖峰，并将开关频率降低约25%–30%，从而显著降低开关损耗；此外计算时间并未显著上升，验证了方法的工程适用性与对多电平或矩阵拓扑的扩展潜力（结论：降低开关损耗且不牺牲性能）。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11129908
📖 第3篇
📌 基于槽电位分析单元的发电机定子接地故障混合柔性消弧方法
A Hybrid Flexible Arc Suppression Method for Generator Stator Ground Faults Based on Slot Potential Analysis Unit
作者：Yikai Wang，Chenxiao Tang，Jian Qiao，Zhihui Dai，Zengping Wang，Xianggen Yin
针对大型发电机定子绕组单相接地故障中电弧对绕组绝缘与铁芯的严重破坏风险，本文提出了一种新颖的混合柔性消弧框架，以降低系统成本并提升故障抑制的全域有效性。研究从问题出发明确系统输入（绕组拓扑、故障位置、过渡电阻）與输出（故障电流、消弧线圈电流、补偿参数），提出以槽电位分析单元替代传统线圈电位作为核心分析单元的思路，从而能够准确刻画非线圈连接点处的电位分布，并结合消弧线圈接地方式实现混合补偿。
实现细节方面，论文建立了绕组全域的解析方程来计算基波与三次谐波下的槽电位分布，并据此确定消弧线圈所需的补偿参数。关键实现要点包括采用解析求解与仿真验证相结合的流程，使用三次谐波补偿与部分基波补偿的混合策略，从而显著降低了逆变器容量需求；此外在控制结构上实现对补偿电流的实时调节与故障位置无关的鲁棒性保证。
仿真与动态模型试验表明，该方法可将传统所需逆变器容量从约28 kVA降低至约4 kVA，同时在不同故障位置、过渡电阻与运行工况下均能将故障电流抑制至零，验证了方法的工程可行性與成本优势。结论指出该方案在大型发电机的现场可实施性与经济性方面具有显著优势（结论与工程价值：显著降低设备成本且保证全域消弧）。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11003894
📖 第4篇
📌 考虑采样噪声的基于自适应电流变化分量的永磁同步电机无模型无差拍预测电流控制
A Model-Free Deadbeat Predictive Current Control for PMSM Based on Adaptive Current Variation Components Considering Sampling Noise
作者：Xiaobao Yang，Yu Zhou，Bo Luo，Xueqing Wang
本文面对传统无差拍预测电流控制（DPCC）对电机模型参数高度依赖的问题，提出了一种无模型无差拍预测电流控制（MFDPCC）策略，目标是在参数显著失配与采样噪声存在的工况下仍维持优异电流跟踪性能。研究框架以采样电压与电流为唯一输入，通过将每个控制周期内的电流变化量分解为自然响应分量与受迫响应分量两部分，分别以自适应律与单位电压变化量估算来实现电流预测，从而摆脱对电阻、电感、磁链等参数的显式依赖。
实现细节上，作者设计了基于积分形式的在线自适应律来调整自然响应分量，自适应率以先前时刻的预测误差为驱动，以保证在参数漂移下的稳定性；同时为抑制数字采样噪声，提出了基于均值滤波的采样噪声抑制器，对单位电压电流变化量进行平滑处理，在响应速度与噪声抑制之间取得折衷。算法结构简单，无需复杂观测器或在线参数辨识，易于在嵌入式控制器上实现，且给出了有关滤波窗口长度与自适应律增益的工程取值建议。
实验对比在多种转速与负载下进行，重点考察参数失配与采样噪声对稳态与瞬态性能的影响。结果显示，当电机参数偏差达到数倍时，所提方法仍能保持优越稳态性能；例如在600 rpm工况下，本文方法使得平均电流纹波降低约37.3%，三相电流THD与稳态误差均显著优于传统模型依赖型DPCC；此外算法结构简洁，计算负担低，适合部署在常见DSP/MCU平台上（结论：提高参数鲁棒性且易于工程实现）。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11146429
📖 第5篇
📌 基于改进自适应量子遗传算法的永磁同步电机鲁棒模型预测电流控制策略
A Robust Model Predictive Current Control Strategy With Improved Adaptive Quantum Genetic Algorithm-Based Parameter Identification for PMSM
作者：Zanxian Tan，Lin Liu，Yuejun Li，Feng He，Baiyang Liu，Zixing Yi
为解决模型预测电流控制（MPCC）对电机参数敏感的问题，本文提出了一种结合在线参数辨识的鲁棒MPCC框架（IAQGA-RMPCC）。整体框架包含预测控制器与参数辨识器两个核心模块。研究明确了在闭环控制中需要实时更新的参数集合（电阻、电感、磁链），并设计了以辨识结果实时修正预测模型的闭环流程。关键创新在于采用改进的自适应量子遗传算法(IAQGA)作为在线参数辨识工具，以提高收敛速度与辨识精度，从而增强控制器的鲁棒性。
实现细节包括在预测阶段只评估三个非相邻有效电压矢量的代价函數以减少计算量，并通过分析dq轴电压误差快速计算矢量作用时间以抑制定子电流波动。在辨识器中，IAQGA采用改进的量子编码与自适应交叉/变异策略，并设计了量子旋转门以在后期加速收敛。关键实现要点为非遍历代价评估与量子旋转门收敛加速两项技术，使得整体系统在保证辨识精度的同时满足在线实时性要求。
实验对比包括基于传统遗传算法的GA-MPCC、GA-RMPCC等方法。结果表明，在不同程度参数失配（例如电感、磁链减半或倍增）情况下，IAQGA-RMPCC的dq轴电流跟踪误差更小、动态响应更快；参数辨识误差方面，IAQGA在短时间内可将电感辨识误差降至约0.18%，整体控制性能提升明显（结论：在线高精度辨识+鲁棒预测控制，适合参数漂移严重场景）。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11117172
📖 第6篇
📌 考虑永磁同步电机转矩脉动的电动汽车传动系统低速振动主动抑制
Active Suppression of Low-Speed Vibration in Electric Vehicle Drivelines Considering PMSM Torque Ripple
作者：Shang Jiang，Shuai Liu，Bofu Wu，Weihan Li
本文面向电动汽车低速工况下因PMSM转矩脉动引起的传动系统振动问题，提出了一套从建模到控制的系统性解决方案。研究首先构建集中参数动力学模型并识别传动系统在约11.5Hz处的固有共振频率，明确当转矩脉动谐波与该共振频率接近时会引发明显的速度与纵向加加速度（jerk）波动。为针对性抑制脉动源，提出以高精度解析转矩脉动模型为基础的控制方案，通过数据驱动方法结合FEA结果构建转矩谐波映射。
控制实现采用谐波电流注入（HCI）策略，在线根据电流谐波与转矩谐波的映射关系计算补偿电流的幅值与相位，以抵消关键谐波分量（典型目标为6次、12次、24次谐波）。为提高跟踪精度，控制器在PI基础上集成多频谐振控制器以增强对高频谐波的跟踪带宽；并提出了在线谐波辨识与相位对齐的方法，保证工程实用性与实时性。
仿真与实车试验表明，该方法在多种低速起步工况下均能显著改善驾乘平顺性：与无抑制情况相比，电机转速波动与车辆纵向加加速度波动分别降低约91%与84%；方法计算量小，能在常见车载MCU上实时运行，结论表明该方案在提升低速行驶体验与减轻传动部件疲劳方面具备显著工程价值（结论：高效抑制低速振动，提升舒适性）。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11122616
📖 第7篇
📌 面向海洋不确定性的直驱式波浪能转换器动子自适应在线监测
Adaptive Online Monitoring of Translator Motion for Direct-Drive Wave Energy Converters Under Marine Uncertainty
作者：Xinye Du，Yuanshi Zhang，Haizhou Liu，Chaoyang Yuan，Qinran Hu，Haitao Yu
直驱式波浪能转换器（DDWEC）在海洋环境中运行时面临大量不确定性（温度、振动、生物附着等），准确在线估计发电机动子（translator）位置與速度对于闭环功率控制与设备安全至关重要。本文提出了从Wave-to-Wire（W2W）的耦合建模出发，构建包含水动力、机械与电气响应的状态空间模型，为后续状态估计与控制提供精确的物理基础，并在此基础上设计鲁棒自适应滤波算法以应对海洋不确定性。
在估计算法方面，论文提出了鲁棒自适应球形单纯形滤波器（RASSF），其三项关键改进包括：采用球形单纯形无迹变换以降低计算量约26%；设计自适应噪声特性更新机制以动态调整测量噪声协方差；以及引入预测不确定性修正策略以提升对模型不匹配（如生物附着、参数漂移）的鲁棒性。实现上结合传感器测量与模型预测的加权融合，满足嵌入式平台的实时性要求。
离线与在线仿真验证覆盖多种极端与复合不确定性场景（如非高斯噪声、参数30%失配等），结果显示RASSF在轨迹跟踪精度与闭环功率稳定性方面均优于EKF与UKF，能够有效避免因估计误差导致的功率振荡與负功率问题。论文结论强调该方法在复杂海况下显著提升DDWEC控制的可靠性与实用性（结论与工程价值：提高估计鲁棒性并保证功率闭环稳定）。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11072216
📖 第8篇
📌 集成式波浪能转换器平台的自适应输出反馈最优控制：设计、控制与实验
Adaptive Output-Feedback Optimal Control for Integrated Wave Energy Converter Platform: Design, Control and Experiment
作者：Yingbo Huang，Jingjie Zhang，Jiaxin Xu，Jun Zhao，Jing Na，Guang Li，Jing Zhao，Pak Kin Wong
本文提出一种集成式WEC-PTO平台设计，并针对传感器受限的海上环境提出了自适应输出反馈最优控制策略。整体思路为通过机械设计上的创新（机械运动整流，MMR）与控制算法的结合，以提升波浪能捕获效率。研究框架定义了系统输出（能量输出、浮子行程）与可测量量，并在此基础上构建扩张状态观测器（ESO）以估计未知扰动与非线性项，随后求解输出代数黎卡提方程（OARE）获得最优输出反馈律。
实现上，论文详细描述了MMR-PTO的机械运动整流原理、ESO设计与OARE数值求解流程，并引入自适应学习算法确保最优解的在线收敛。关键实现要点包括对未知非线性扰动的估计与补偿（通过ESO补偿）、以及基于输出信息的在线最优控制律求解（OARE在线解），使系统在测量受限情况下仍能实现接近最优的能量捕获行为。
论文通过小尺度实验平台验证了理论与控制策略：结合MMR-PTO与自适应输出反馈最优控制，系统最高能量输出提升了48.53%，表明机械设计與控制算法的协同能够显著提升能量捕获效率。结论指出该集成式方案在实际WEC工程化中具有较高的可实施性，并为受传感器安装限制的海洋系统控制提供了有效路径（结论：显著提升输出并具工程实现性）。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11124542
📖 第9篇
📌 面向SPMSM驱动转矩与磁链脉动抑制的先进带约束直接转矩控制策略
Advanced Band-Constrained Direct Torque Control Strategy for SPMSM Drive for Torque and Flux Ripple Reduction
作者：Ahmed Nasr，Chunyang Gu，Jing Li，Giampaolo Buticchi，Chris Gerada，He Zhang
本文针对表贴式永磁同步电机（SPMSM）在直接转矩控制（DTC）下存在的转矩脉动、磁链脉动与电流畸变问题，提出了一种具有自适应带限与电压矢量选择的带约束DTC（BC-DTC）改进策略。研究首先在问题层面说明了在低采样频率下如何平衡动态响应与稳态脉动，进而提出在定子磁链空间内重新划分子扇区并基于在线速度调整滞环带限的总体方案。核心创新包括自适应电压矢量选择（VVS）與全局最小转矩脉动（GMTR）的开关时刻优化器（SIR）。
在实现细节方面，VVS通过两个解析公式在线调整转矩带限并重新定义子扇区边界，以优先选择在稳态下产生最小磁链偏差的有效电压矢量；SIR则对开关时刻进行调节以实现全局转矩脉动最小化，同时保持较低采样与开关频率。关键实现要点是基于子扇区边界自适应与开关时刻优化两步，显著抑制磁链与电流畸变。
实验结果显示，与传统BC-DTC与标准DTC相比，本文方法在多速域下均实现了转矩脉动、定子磁链脉动和电流畸变的明显降低。具体性能数值在文中通过实验与对比验证，结论是该方法在不增加采样频率的情况下即可显著改善稳态质量（结论与工程价值：在低采样频率下兼顾动态与稳态性能），适用于电动汽车与航空航天等对转矩精度要求高的场景。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11053670
📖 第10篇
📌 基于细分子域模型的表贴式永磁同步电机可靠性分析与改进
Analysis and Improvement of Reliability of Surface-Mounted Permanent Magnet Synchronous Motors Based on Subdivision Subdomain Models
作者：Zezhi Xing，Xiuhe Wang，Wenliang Zhao，Alian Chen，Siyang Yu
为提升SPMSM的多维可靠性评估效率与精度，本文提出了基于细分子域解析模型的可靠性分析方法，覆盖不可逆退磁、转矩脉动與电磁振动三大关键指标。研究在问题定义上指出传统FEM方法计算量大且难以用于全局多目标优化，提出以解析子域模型替代全域FEM，既保证预测精度又大幅提升计算效率，从而适用于设计早期的快速可靠性评估与结构优化。
实现细节包括将定子、永磁体与气隙等划分为若干子域，针对每一子域建立解析求解表达，并通过改进的粒子群优化（PSO）进行多目标全局解析优化。关键实现要点为使用子域解析耦合以缩短计算时间，并设计多目标代价函数以同时权衡退磁、转矩脉动与振动幅值，从而支持偏心永磁体结构的快速优化与设计建议的生成。
在一台6极36槽样机的验证中，优化后结构在150°C与额定电流工况下将空载反电势下降率从30.68%降低至13.65%，转矩脉动降低约66.67%，而0阶固有频率附近的电磁振动极值下降约53.57%，同时保证平均输出转矩不下降。有限元仿真与样机测试一致性验证了方法的准确性與优化效果（结论：快速多目标可靠性优化具显著工程收益）。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11015556
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