✦ 点击蓝字，关注我们！✦
欢迎阅读IEEE Transactions on Power Electronics期刊2025年issue11文章推送（第1期/共12期）。本期推送共包含10篇研究论文，内容聚焦于电力电子变换器拓扑创新、宽禁带器件应用、无线电能传输技术、故障诊断方法以及新能源并网控制等前沿领域，涵盖了从器件级优化到系统级控制的多个关键技术方向。
本期目录
📖 第1篇：基于单片双向GaN/分立SiC-FET与平面变压器的宽电压范围可重构双有源桥变换器
📖 第2篇：非对称故障条件下并网双电压源逆变器的电压穿越策略
📖 第3篇：基于虚拟直流电机的多接收端动态无线电能传输系统协调控制策略
📖 第4篇：基于感应电机滚动轴承轴电压测量的早期齿轮故障检测技术
📖 第5篇：基于多重边界约束的无线快速充电通用谐振参数设计方法
📖 第6篇：基于纳米增强相变材料集成功率模块的风力涡轮机组件应力管理
📖 第7篇：小样本预测验证测试：电力电子变换器的不确定性感知设计与鲁棒维护策略
📖 第8篇：用于直流配电网络的单级开关电容集成直流变压器
📖 第9篇：基于双有源桥变换器的单级隔离式三相SWISS AC-DC变换器
📖 第10篇：多相移调制DAB变换器瞬态直流偏置的简化通用抑制方法
📖 第1篇
📌 基于单片双向GaN/分立SiC-FET与平面变压器的宽电压范围可重构双有源桥变换器
Wide Voltage Range Reconfigurable DAB Converter Realized by Monolithic Bidirectional GaN/Discrete SiC-FETs, and Planar Transformer
作者：Reza Barzegarkhoo，Fabian Groon，Arkadeb Sengupta，Marco Liserre
传统对称全桥双有源桥(DAB)变换器在有限电压转换范围内表现优异，但在低功率或宽电压范围(如200-800V)应用时，零电压开关(ZVS)难以维持，导致效率下降。本文提出一种可重构DAB(Re-DAB)变换器，通过创新的拓扑结构和新型宽禁带器件组合解决了这一难题。
该变换器在变压器原副边均采用T型支路和半桥单元组合结构，可重构为全桥、半桥或混合电路模式。通过结合1.2kV SiC-FET和新型单片双向GaN器件(MBS-GaN)，在不同配置下均能保持ZVS操作，实现宽输入/输出电压范围的高效调节。研究采用帕累托前沿优化方法设计了平面变压器，显著提升了功率密度和整体效率。
实验验证表明，6.6kW/50kHz原型机在200-800V输入电压和400V输出电压条件下，峰值效率达到98.2%。该设计特别适用于电动汽车充电系统，能够兼容150-920V的宽电压范围需求，支持车辆到电网(V2G)和电网到车辆(G2V)的双向功率流动。与现有方案相比，该拓扑仅需在每个变压器侧增加一个MBS-GaN器件，即可实现前所未有的电压转换范围，为下一代高效功率转换系统开辟了新途径。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11075610
📖 第2篇
📌 非对称故障条件下并网双电压源逆变器的电压穿越策略
Voltage Ride-Through Strategy for Grid-Connected Dual Voltage Source Inverter Under Unsymmetrical Fault Conditions
作者：Nimitha Muraleedharan，Mahesh Kumar Mishra
随着可再生能源在微电网中的广泛应用，对称和非对称故障对系统稳定运行构成了严峻挑战。非对称故障会导致公共耦合点(PCC)电压偏差并引入负序电压分量，使系统偏离稳定工作区域。本文针对双电压源逆变器(DVSI)供电的微电网系统，提出了一种统一的电压穿越(VRT)方案，通过在非对称电压暂降和暂升期间调节PCC电压，同时最小化负序电压和注入有功功率的振荡。
该研究的创新点在于采用双序列电流注入技术，通过p-VSI和q-VSI两个独立控制的逆变器分别管理有功和无功功率。p-VSI负责抑制有功功率振荡并调节系统频率，q-VSI则专注于电压调节和负序电压抑制。这种分工明确的架构避免了传统多功能逆变器在容量限制下的性能妥协。
研究团队开发了基于DSOGI-QTI锁相环的同步控制策略，能够准确提取电网电压的正负序分量。通过精确计算正负序参考电流，系统能够在各种电压故障条件下维持PCC电压在额定范围内，同时将逆变器电流限制在额定值内。实验结果表明，该方案在50%单相电压暂降、40%两相电压暂降等严苛工况下都能有效维持系统稳定运行。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11078803
📖 第3篇
📌 基于虚拟直流电机的多接收端动态无线电能传输系统协调控制策略
Virtual DC Motor-Based Coordinated Control Strategy for Multi-Receiver Dynamic WPT System
作者：Yulong Zeng，Zhuoqun Shi，Jintao Wang，Zhizhen Liu，Xianglin Li
动态无线电能传输（DWPT）技术因其连续灵活的供电特性，在物流分拣系统中展现出巨大应用潜力。然而，多接收端DWPT系统面临着电流均衡分配与输出电压稳定的双重挑战。本文创新性地提出了一种基于虚拟直流电机（VDCM）的协调控制策略，有效解决了这些关键技术难题。
研究团队通过引入下垂控制机制，实现了多个接收端之间的高效电流共享；同时采用VDCM控制环路增强输出电压稳定性。理论分析表明，该策略通过模拟直流电机的外部特性，为系统引入惯性，显著抑制了输出电压波动。实验验证显示，输出电压波动控制在1%以内，输出电流偏差低于5%，系统效率达到89.76%。
与传统控制方法相比，该策略具有三大创新优势：首先，无需额外通信链路，降低系统复杂度和延迟；其次，通过协调控制实现了动态工况下的快速响应；最后，工程实施成本低，具有良好的实用价值。实验结果表明，即使在负载突变和接收端临时脱离等极端工况下，系统仍能维持稳定。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11072026
📖 第4篇
📌 基于感应电机滚动轴承轴电压测量的早期齿轮故障检测技术
Utilization of Shaft Voltage Measured From Induction Motor Rolling Bearings for Early Gear Fault Detection
作者：Xiaowang Chen，Zengyuan Liu，Zhipeng Feng
在电力传动系统的状态维护中，故障特征的早期揭示至关重要。传统方法依赖额外传感器，但本研究创新性地利用电机本身作为内置故障检测器，通过分析感应电机的轴电压信号实现早期齿轮故障检测。轴电压与传动系统动力学耦合，有效支持机械故障诊断。
研究团队建立了轴电压信号解析模型，考虑了共模和差模源、偏心和不平衡、转子槽效应及故障激励。理论与实验揭示轴电压中的故障调制特征，特别是齿轮故障引发的负载转矩振荡调制轴电压相位和频率，产生特征边带频率。
通过齿轮全寿命实验，轴电压分析能在故障初期(0.58小时)最早检测故障，其时域指标梯度达0.06/小时，优于横向加速度、声压、编码器、动态扭矩等信号。得益于信号起源简单，无需轴上额外传感器，干扰少。
此外，提出利用滚动轴承中的滚动体作为电压传输介质，直接通过轴承外圈测量轴电压的新颖测量方案，有效降低成本和空间需求。实验在鼠笼式和绕线转子电机上验证，尤其在无润滑与低速工况表现优异。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11082017
📖 第5篇
📌 基于多重边界约束的无线快速充电通用谐振参数设计方法
Universal Resonant Parameter Design Method Based on Multiple Boundary Constraints for Wireless Fast Charging
作者：Yongbin Jiang，Yue Wu，Yaohua Li，Ning Wang，Xipei Yu，Xiaohua Wang，Yi Tang
传统兆赫兹以下应用的谐振参数设计主要依赖经验和试错，效率低且难以优化性能。本文提出一种基于多重边界约束（MBCs）的通用谐振参数设计方法，将多维设计因素转化为约束关系，在二维平面图中优化发射与接收线圈自感值，显著提升设计效率与性能。
创新性地将线圈设计、系统控制策略、电池三阶段充电特性（恒流CC、恒功率CP、恒压CV）、耦合系数变化范围、元件电压/电流应力及最小相移占空比限制纳入MBCs框架。通过建立自感值上下边界，快速确定参数可行域，及时识别并修正不合理设计指标。
实验结果显示，采用MBCs法设计线圈在耦合系数k=0.183、0.151时，于额定功率1kW下最大传输效率分别达到94.83%和93.93%，在轻载（288W）条件下仍保持高达91.25%和87.87%的效率。该方法将复杂验证过程嵌入设计，参数优化空间直观呈现，适用于电动汽车和消费电子等多场景无线充电系统。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11015653
📖 第6篇
📌 基于纳米增强相变材料集成功率模块的风力涡轮机组件应力管理
Stress Management of Wind Turbine Components Using a Nano-Enhanced Phase Change Material Integrated Power Module
作者：Xu Zhang，Haiyong Wan，Nikolaos Iosifidis，Borong Hu，Jinxiao Wei，Qinze Cao，Yanghao Zhong，Yifei Wu，Kangning Wu，Jianying Li，Philip A. Mawby，Li Ran
海上风力涡轮机组件因波动风力和恶劣环境承受高机械和热应力，且电力电子系统的低热惯性导致应力管理不足。频繁的大幅桨距运动加剧组件应力。本文提出了一种集成纳米增强相变材料（PCM）的功率模块封装方案，提供短期过载能力。
将PCM与碳纳米管混合后，纳米增强PCM模块中每个IGBT的热阻较传统模块和普通PCM模块降低了34%和14%，归因于PCM热导率的提高。有限元分析及实验结果证明了其卓越的热性能。
基于该改进，提出一种应力管理策略，通过提高额定风速和暂时过载涡轮动力传动系统，以减轻桨距系统机械应力。真实风速曲线统计分析显示桨距角周期数最多可减少86%。该方案显著提升风力涡轮机的可靠性与效率，为极端环境下电力电子系统热管理提供创新解决方案。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11053182
📖 第7篇
📌 小样本预测验证测试：电力电子变换器的不确定性感知设计与鲁棒维护策略
Small-Sample Prediction Validation Testing: Uncertainty-Aware Design and Robust Maintenance Strategy for Power Electronic Converters
作者：Qisen Sun，Cen Chen，Xiao Cai，Junpeng Gao，Xuerong Ye，Guofu Zhai，Min Xie
电力电子变换器(PECs)的可靠性预测对确保运行稳定性和最小化故障风险极为关键。但在有限数据和短测试周期条件下，验证预测准确性仍面临挑战。本文提出了一种针对小样本的退化预测验证测试(DPVT)方法，结合明确预测不确定性的预防性维护策略。
该方法系统确定最小测试持续时间，为小样本量选择提供原则基础，制定符合集所有潜在预测误差的鲁棒维护计划。以三相逆变器案例验证，数据少于10个样本时，仍能有效评估退化预测准确性。
创新点包括设计考虑测量误差波动的最小测试持续时间，确保退化增量显著大于噪声；采用bootstrap重采样构建置信区间，解决小样本推断难题；以及开发明确纳入预测误差的维护策略优化框架。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11075616
📖 第8篇
📌 用于直流配电网络的单级开关电容集成直流变压器
Single-Stage Switched-Capacitor Integrated DC Transformer for DC Distribution Networks
作者：Xijian Huang，Yao Sun，Guangfu Ning，Yonglu Liu
随着光伏、储能与电动汽车等新负载普及，直流配电网络因良好适应性受到关注。直流变压器(DCT)作为电压转换、功率调节和电气隔离关键设备，其性能优化意义重大。传统MMC与ISOP方案需复杂控制以确保输入电压和输出电流均衡。
本文提出一种单级开关电容集成直流变压器（SCIDCT），创新集成开关电容与LC串联谐振全桥模块，避免高压侧集中电容，减少功率级数。拓扑包含一个Boost电感和N个LC串联谐振模块，实现真正的单级转换。
SCIDCT自发实现输入电压共享(IVS)与输出电流共享(OCS)，无须额外均衡控制。采用脉冲频率调制（PFM）保持高频变压器磁通密度恒定，简化设计。谐振槽实现自然开通与零电流关断(ZCS-OFF)、零电压开通(ZVS-ON)，有效降低开关损耗。
基于三模块1kW原型验证，输入165-300V、输出100V，最高效率达98.2%，动态响应优异。相比传统两级方案，SCIDCT在损耗和体积上更具优势，适合中低压直流配电场景。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11079877
📖 第9篇
📌 基于双有源桥变换器的单级隔离式三相SWISS AC-DC变换器
Single-Stage Isolated Three-Phase SWISS AC–DC Converter Based on Dual Active Bridge Converters
作者：Zhiqiang Guo，Zhiruo Zhang，Ge Zou
本文提出一种创新单级三相AC-DC变换器拓扑，由SWISS变换器与两个并联输出的双有源桥（DAB）变换器组成。通过分析输入电流关系，引入最优三重移相（TPS）控制策略，实现全负载范围单位功率因数运行。
实验证明，在最优TPS控制下，系统实现了全开关器件零电压开关（ZVS）和最小电流应力，显著提升效率并降低电磁干扰（EMI）。该单级方案消除直流链路电容，提升功率密度与系统可靠性。
创新点包括首次结合DAB拓扑与SWISS整流器，提出适用于非正弦输入的TPS模态调制，实现宽软开关与精准电流控制。通过双闭环控制策略，在1.6kW实验平台验证，效率达95.8%，峰值97.5%，THD低于2%，功率因数近乎1，适用于电动汽车充电与储能场景。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11030864
📖 第10篇
📌 多相移调制DAB变换器瞬态直流偏置的简化通用抑制方法
Simplified Universal Suppression Method for Transient DC Bias of DAB Converters With Multiple Phase-Shift Modulation
作者：Tong Li，Yun Zhang，Jiawen Sun，Zhen Huang，Xiaoqing Su，Bo Huang
双有源桥(DAB)变换器作为典型隔离型双向DC-DC拓扑，因具宽软开关范围、电气隔离和高功率密度等优势，广泛用于微电网与储能领域。但多相移调制(MPS)下，功率突变会导致瞬态直流偏置，引发软开关失效、电压尖峰及电磁干扰，严重时致磁芯饱和和系统故障。
针对传统抑制方法的局限，本文提出一种简化通用瞬态直流偏置抑制(SU-TDCBS)方法，应用相移解耦技术，将复杂MPS偏置问题简化为等效单相移调制问题，大幅降低实现复杂度。
创新地引入了四种调制更新策略(MUS)，通过调整调制波更新时序，实现全功率流向下的偏置抑制。实验验证显示，在500W样机上，系统实现完全瞬态直流偏置抑制，无过冲和电流尖峰，瞬态时间短。
该方法解决了传统方案仅适用单一功率流向的限制，引入了非理想因素补偿，增强了工程适用性。与现有技术相比，SU-TDCBS具有计算复杂度低、实现简单和适用范围广等优势，是高频和频繁偏置抑制场景下的有效解决方案。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11082644
点击关注 获取更多精彩