✦ 点击蓝字，关注我们！✦
欢迎阅读IEEE Transactions on Industrial Electronics期刊2025年issue12推送（第7期/共27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与电机驱动、先进信号处理与控制、以及新能源与智能电网等前沿领域。具体涵盖了时频分析新算法、无人集群协同控制、多电平逆变器调制策略、电动汽车无线充电技术、永磁电机振动抑制、模块化多电平换流器故障保护、多端口变换器调制、主动功率解耦控制，以及并联变流器电能质量提升与环流抑制等关键技术。
本期目录
📖 第1篇：同步挤压超小波变换：算法与应用
📖 第2篇：基于网络博弈的无人集群系统自适应群组时变编队跟踪控制：理论与实验
📖 第3篇：面向非对称级联H桥多电平逆变器的功率匹配单极性混合频率PWM策略
📖 第4篇：用于电动汽车无线充电的垂直双线自谐振线圈
📖 第5篇：基于磁场编辑方法的带辅助定子磁通集中相组集中绕组永磁同步电机振动抑制
📖 第6篇：一种双向自阻断新型MMC桥臂及其与限流控制的协同策略
📖 第7篇：一种基于载波的多开关虚拟空间矢量调制方法及其在多端口DC-AC变换器中的死区效应消除
📖 第8篇：一种基于最小电容设计的主动功率解耦闭环计算控制方法
📖 第9篇：不平衡电网电压下提升并联三电平整流器电能质量的控制方法
📖 第10篇：一种用于并联三电平变流器的受控阻抗源环流抑制方法
📖 第1篇
📌 同步挤压超小波变换：算法与应用
Synchrosqueezing Superlet Transform: Algorithm and Applications
作者：Jiantao Yu，Guocheng Hao，Juan Guo，Xiangbo Li
时频分析（TFA）在处理非平稳信号中扮演关键角色，但传统方法如短时傅里叶变换（STFT）、连续小波变换（CWT）和维格纳-维尔分布（WVD）等，常受限于时频表示（TFR）的清晰度不足和能量扩散问题，尤其是高度非平稳信号。针对这一挑战，本文提出了创新的同步挤压超小波变换（SSLT），该方法巧妙结合了超小波变换（SLT）的超分辨率框架和同步挤压变换（SST）的能量重分配能力，旨在克服海森堡-加博尔不确定性对SST预处理的分辨率限制。
核心创新在于独特算法设计：首先利用SLT的多分辨率分析能力，通过集成不同循环次数的小波变换，在时频平面获得比传统单尺度方法更高的联合分辨率；随后通过估计并重分配信号分量的瞬时频率（IF），实现能量“挤压”至更尖锐的IF轨迹，大幅提升时频能量集中度。此外，SSLT引入改进的信号重构机制，增强了算法鲁棒性与重构精度。
为验证SSLT有效性，团队涵盖双分量非线性调频信号、线性-非线性交叉调频信号及多分量线性-非线性调频信号等仿真实验。结果显示，SSLT在时频能量集中度、TFR清晰度及瞬时频率估计精度方面均优于STFT、SLT、SST及其他方法，特别是在信号快速变化或成分交叉的复杂场景下表现显著。
在实际应用验证中，SSLT成功应用于旋转机械轴承故障诊断和油气管道缺陷检测。在轴承内圈故障振动信号分析中，SSLT能从强噪声中清晰分离故障特征，提高识别准确性。在基于金属磁记忆（MMM）的管道检测项目中，SSLT时频图精准定位多个缺陷，分析结果与实地开挖高度吻合，展现卓越工程实用价值。综上，SSLT融合超分辨率与能量重分配技术，显著提升非平稳信号分析精度与故障诊断能力，推动无损检测技术发展，未来可聚焦自适应参数选择以提升计算效率与多场景应用性。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11020720
📖 第2篇
📌 基于网络博弈的无人集群系统自适应群组时变编队跟踪控制：理论与实验
Theory and Experiment on Adaptive Group Time-Varying Formation Tracking Control for Unmanned Swarm Systems via Networked Game
作者：Yongzhao Hua，Peixuan Shu，Chenxi Hu，Xiwang Dong，Jinhu Lü，Danwei Wang
针对多任务复杂场景中无人集群系统如无人机和无人地面车辆被划分为多个子群执行不同任务，且子群间存在内部协作与外部竞争，传统基于符号图的编队控制方法难以有效配置子群位置与优化整体成本。本文提出基于分布式网络博弈的自适应群组时变编队跟踪（TVFT）控制框架，创新地将不同子群竞争关系建模为非合作博弈，领导者作为博弈玩家，通过分布式交互寻求纳什均衡（NE），优化各自成本函数，子群内部跟随者实现相对领导者的时变编队跟踪，形成了双层控制结构。
本文提出的主要贡献包括：通过真实网络博弈实现子群竞争行为，提升任务效率；领导者的纳什均衡寻求与跟随者编队跟踪构成耦合闭环，利用同时含纳什均衡误差和编队跟踪误差的Lyapunov函数证明系统稳定性；引入自适应增益机制，完全消除对系统规模、交互拓扑和成本函数等全局信息依赖，实现完全分布式控制，简化参数设计。
研究基于无人机和无人地面车辆混合集群构建实验平台，开展仿真与实物实验。结果表明，子群领导者的竞争博弈能使其收敛至纳什均衡，子群内部跟随者实现预定时变编队跟踪任务，成功展现“群内协作、群间竞争”的复杂群体行为。该成果为多群组无人系统协同控制处理竞争关系提供新理论与实践方案，具备在协同侦察、对抗博弈等军事和民用领域广泛应用前景。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11008915
📖 第3篇
📌 面向非对称级联H桥多电平逆变器的功率匹配单极性混合频率PWM策略
Unipolar Hybrid Frequency PWM Strategy With Power Matching for Asymmetric Cascaded H-Bridge Multilevel Inverters
作者：Zhixiong Liu，Haoyu Li，Yanlin Xing，Wenhua Hu
非对称级联H桥（ACHB）多电平逆变器凭借以较少器件产生更高电压电平，在中高压驱动、光伏并网等领域潜力巨大。传统调制策略在消除功率回流和实现级联单元间功率平衡方面存挑战，造成单元热应力不均、直流母线失稳及储能老化，影响逆变器可靠性。
本文针对直流母线电压比为2:1:1的九电平ACHB逆变器，提出双层级功率匹配（DPM）混合频率调制策略。上层通过改进的高压单元阶梯波调制动态调整脉冲宽度，确保高低压单元功率平衡；下层创新使用半基波周期载波轮换电平移位调制，实现低压单元内部基波周期内功率均衡。
重要优化在于彻底消除功率回流，实现单极性调制，即全周期内所有级联单元输出电压极性一致或为零，避免单元间能量反向流动。优化减少三角载波数量一半，取消载波轮换，显著降低数字实现复杂度及开关损耗。
仿真与实验表明，DPM策略在全调制范围稳定维持2:1:1输出功率比例，功率回流消除有效。相比现有方案，在保持输出电能质量(总谐波畸变率更低)的同时，显著降低开关次数，提升整体效率。该策略为ACHB逆变器医疗设备、电动垂直起降飞行器等高性能高可靠应用提供了有效调制方案。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11107221
📖 第4篇
📌 用于电动汽车无线充电的垂直双线自谐振线圈
Vertical Bifilar Self-Resonant Coil for Electric Vehicle Wireless Power Transfer
作者：Shuang Nie，Harpreet Singh Grover，Peter W. Lehn
随着电动汽车市场快速增长，无线充电技术成为研究重点。传统无线充电系统发射端采用利兹线绕组及外部补偿电容阵列，增加费用与体积且引入附加损耗。对此，本文提出创新性的垂直双线自谐振线圈（VBSRC）结构替代传统方案，显著提升系统效率与可靠性。
VBSRC的核心创新在于导体层垂直排列，与系统工作时磁场方向对齐，大幅降低涡流和邻近效应引起的交流铜损。仿真与实验表明，传统平面线圈因宽截面垂直于磁场引发涡流环和边缘电流集聚，而垂直结构令电流密度均匀分布，提升对效果耐受性。
垂直设计启用高效的寄生电容利用，导体层间形成层间电容，允许更大有效面积，实现SAE J2954标准79–90 kHz频段的自谐振，无需外接电容，且介质层更厚满足高功率充电的电压耐受和安全要求。
本文完成VBSRC设计流程及模型，包括每匝电路模型、集总模型和块模型，基于约束优化铜损。构建3.3 kW无线充电实验系统，在86.1 kHz下，接收端完美对齐时线圈效率达95.72%、直流-直流效率92.66%；即便150mm横向错位，效率仍保持92.47%，远超标准要求，体现卓越错位容忍能力。此设计为未来高功率高可靠无线充电体系开辟新技术路径。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11078385
📖 第5篇
📌 基于磁场编辑方法的带辅助定子磁通集中相组集中绕组永磁同步电机振动抑制
Vibration Suppression of Flux-Concentrated Phase-Group Centralized Winding PMSM With Auxiliary Stator Based on Magnetic Field Editing Approach
作者：Wenliang Zhao，Bitan Wang，Cong Liu，Chengwu Diao，Xiuhe Wang
磁通集中相组集中绕组永磁同步电机（FPCW-PMSM）以集成结构展现优异转矩性能，但复杂气隙谐波造成振动突出。本文以24槽/26极FPCW-PMSM为例，比对单定子与辅助定子结构下转矩及振动性能，阐明通过辅助定子磁场编辑抑制齿槽转矩与振动的原理。
FPCW-PMSM使用模块化相组设计和集中绕组增强磁通集中效应，转矩密度提升显著。然而复杂定子拓扑引入丰富气隙磁场谐波，致使齿槽转矩和振动加剧，影响稳定性。传统抑制方法如定子斜槽、极斜槽、齿偏心等通常带来制造复杂性和额外损耗。
创新方案引入辅助定子，采用磁场编辑方法重构气隙磁场，通过三个机制协同作用：内外定子齿错位角实现谐波抵消，模块化相组设计优化磁路，气隙磁导调制，有效衰减特定谐波，显著抑制齿槽转矩、转矩脉动及振动加速度。推导及有限元分析显示，辅助定子齿中心线与主定子错开π/2电角度时，齿槽转矩峰值降低高达95%，转矩脉动降低16.14%。
电磁振动方面，磁场编辑后径向电磁力谐波幅值大幅降低，尤其2倍电频率处的二阶电磁力谐波下降约28.28%。带辅助定子结构振动加速度降低约37.93%。团队制造24槽/26极辅助定子样机，模态、空载、负载测试及激光测振仪验证分析结果。该研究为磁通集中电机磁场优化提供系统框架，对航空航天执行机构及机器人关节等高精度低振动运动控制应用意义重大。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11045709
📖 第6篇
📌 一种双向自阻断新型MMC桥臂及其与限流控制的协同策略
A Bidirectional Self-Blocking Novel MMC Bridge Arm and Current Limiting Control Coordination Strategy
作者：Hongchun Shu，Wei Zhao，Zongxue Shao
柔性直流电网中，直流故障快速清除是关键挑战，需在速度、成本与系统损耗间权衡。本文提出创新模块化多电平换流器桥臂拓扑——改进型桥臂MMC（IBA-MMC），并设计专用限流控制策略。
IBA-MMC核心为改进型桥臂子模块，新增双向开关与可控硅器件，实现桥臂双向自阻断能力。严重直流故障时，IGBT与可控硅串联有效阻断故障电流，附加二极管提供续流和子模块电容充电路径。相比全桥子模块大量IGBT，IBA-MMC仅多一IGBT，显著降低硬件成本，提升故障电压耐受力和器件利用率。
自适应限流控制策略根据桥臂电流变化调整限流因子K，通过动态减少运行子模块数量降低输出电压，主动抑制故障电流升高。控制策略为快速清除直流故障提供利好条件，同时协调控制减少IGBT电压应力。仿真实验基于RT-LAB验证，协同策略显著降低故障电流峰值，缩短故障清除时间30%-60%。
综上，IBA-MMC拓扑与协同限流控制策略为柔性直流电网提供经济高效且可靠的故障隔离方案，在硬件成本、故障效能及系统可靠性均取得良好平衡，对未来高电压直流网建设及保护意义重大。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11078750
📖 第7篇
📌 一种基于载波的多开关虚拟空间矢量调制方法及其在多端口DC-AC变换器中的死区效应消除
A Carrier-Based Multiswitch Virtual Space Vector Modulation With Dead-Time Effect Elimination for Multiport DC–AC Converters
作者：Zhaonan Li，Xiangyang Xing，Haiyang Wang，Chang Liu，Zuohang Hu，Frede Blaabjerg
多端口DC-AC变换器以高功率密度和低成本优势广受关注，但在实现共模电压抑制与功率控制的虚拟空间矢量脉宽调制（VSVPWM）时，存在一个周期内多次开关动作，导致矢量合成复杂。端口电压可变使死区效应分析更为关键，传统方法计算负担重且难以有效消除死区效应。
本文提出基于载波的多开关虚拟空间矢量调制方法，简化计算并消除死区效应。方法先根据伏秒平衡与矢量驻留时间关系推导可变和固定调制波，利用反相层叠载波技术输出电压序列，进一步推导出用于消除死区效应的移相调制波，驱动信号由原始与移相调制波生成，避免功率开关直通，实现死区效应有效消除。
此外，提出可变移相值策略，通过获得最大移相值保证调制波大小关系正确，避免错误驱动信号。创新点在于首次系统分析可变端口电压下死区效应及消除方案，降低计算复杂度，兼顾共模电压抑制与功率控制。
实验基于光伏-电池混合系统原型机验证，显示系统效率高，输出电流谐波较低。该方法为多端口变换器的高性能、高可靠性运行提供有效调制解决方案，具重要工程应用价值。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11112519
📖 第8篇
📌 一种基于最小电容设计的主动功率解耦闭环计算控制方法
A Closed-Loop Calculation Control Method for Active Power Decoupling With Minimized-Capacitor Design
作者：Jianglin Xiong，Yipeng Yan，Quanming Luo，Jia Li，Ting Luo
在单相AC/DC变换器中，直流侧低频脉动电压是关键难题。传统采用大容量电解电容被动抑制，增加系统体积和成本并受电容寿命限制。主动功率解耦（APD）技术通过储能元件吸收脉动功率，为实现无电解电容、高功率密度、高可靠转换器设计提供方案。
现有APD控制多采用闭环跟踪控制，需精确跟踪解耦电容电压或电感电流，涉及复杂多参数控制器设计，增加系统实现难度。本文提出创新闭环计算控制策略，仅用两个谐振滤波器，设定单一增益参数即可完成脉动功率提取与补偿，极大简化控制设计。
具体包括：一滤波器提取交流侧脉动功率，另一检测直流侧剩余脉动功率，计算产生驱动信号，无需储能元件电压电流闭环跟踪。创新设计了考虑占空比限制的最小电容设计方法，摒弃理想0-1占空比假设，避免电容预留浪费，提升电容利用率。
实验基于1 kW单相图腾柱PFC样机，采用60 μF薄膜电容作解耦和滤波电容，直流电压峰峰值仅10V，波动率2.5%，成功实现无电解电容高性能变换。开关管实现全功率范围零电压开关（ZVS），保障高效运行。该方法为紧凑、高效、长寿单相功率变换系统提供新思路及控制方案。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11085047
📖 第9篇
📌 不平衡电网电压下提升并联三电平整流器电能质量的控制方法
A Control Method for Improving Power Quality of Parallel Three-Level Rectifiers Under Unbalanced Grid Voltage Conditions
作者：Xue Zhang，Wei Pei，Wei Deng
随着可再生能源大规模接入配电网，对并网整流器容量和电能质量要求提升。相较两电平整流器，三电平中点箝位（3L-NPC）整流器具有开关电压应力低、谐波含量少及开关损耗低优势，广泛应用于分布式发电、有源滤波和微电网互联等。但单个3L-NPC受开关容量限制难以满足低压大电流场景，常用多模块并联提升容量及可靠性。
电网不对称短路引发电压不平衡，导致并联3L-NPC整流器系统中中点电位不平衡、零序环流、直流母线电压波动、网侧电流畸变及电流分配不均等问题。本文针对这些问题提出基于静止坐标系的载波PWM协调控制方法，提升整流器在多方面电能质量。
方法创新点包括：结合改进的电压外环比例积分多谐振（PIMR）与电流内环比例反馈多谐振（PFMR）控制器，同时抑制直流母线偶次波动和网侧低次奇次谐波；PFMR控制器在静止坐标系统一控制正负序电流，消除正负序环流，实现模块间精准电流均分；针对零序环流抑制与中点电位平衡的耦合，设计附加前馈补偿协调控制，有效降低相互影响；结合零序分量注入载波PWM策略，易于工程应用与系统移植。
基于dSPACE 1007实验平台验证，方法在电压不平衡场景下实现零序环流有效抑制、中点电位平衡、电流均分、最小直流电压波动及高度正弦化网侧电流，显著提升整体电能质量与性能。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11018620
📖 第10篇
📌 一种用于并联三电平变流器的受控阻抗源环流抑制方法
A Controlled-Impedance-Source Method for Parallel Three-Level Converters With Circulating Current Suppression
作者：Lifang Ha，Hui Wang，Shiming Xie，Biyang Yu，Yao Sun，Mei Su
三电平T型变流器（3LT2C）在风电、光伏、电池充电和调速领域发挥关键作用，为提升功率等级与可靠性，将多台3LT2C并联是极具前景方案。然而并联系统形成零序回路，导致零序环流（ZSCC），引发电流畸变、器件应力及功率损失，限制系统性能。
面对该问题，现有方案分硬件与软件两类。硬件如隔离变压器、共模电感切断环流但增加成本与体积；软件通过调制或先进控制（模型预测、无差拍等）抑制，但计算量大、依赖参数，需高速通信或额外信息，且不平衡工况下抑制效果受限。
本文创新提出受控阻抗源方法，将变流器视为包含正序、负序和零序分量的大信号受控阻抗源。正序阻抗实现总功率调节及模块间功率分配；负序阻抗在负序频率点高阻抗，实现在不平衡电压下三相电流平衡控制，无需序分量提取或角度估计；零序阻抗调整环流通路阻抗，根本抑制零序环流。
该方法无需模块通信，仅基于本地电流信息实现环流抑制，降低系统复杂度成本，提升可靠性。具备对电感参数变化鲁棒性，且无锁相环，计算负担轻。搭建双3LT2C并联实验平台，实验证明方法在平衡和不平衡电压及电感工况下均显著抑制环流，使并网电流恢复正弦对称。平衡条件下环流3次谐波降低94%，不平衡下基波及3次谐波降低92.4%和92.6%。动态测试显示良好响应与稳定抑制性能。与虚拟电感动态环流抑制比较，表现更优。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11077761
点击关注 获取更多精彩