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欢迎阅读IEEE Transactions on Energy Conversion 2026年issue1推送（第6期/共7期）。本期推送共包含11篇研究论文，主要聚焦于高性能电机驱动控制、新能源电力系统建模与优化、以及先进电力电子与故障诊断等前沿领域。具体涵盖无模型预测控制、自抗扰控制、无传感器控制等先进控制策略，以及光伏/风电系统的动态建模与鲁棒故障诊断、电动汽车充电的多源能量管理、航空航天与轨道交通应用中的高功率密度设计、热管理与悬浮系统耦合动力学分析。这些研究致力于提升系统的控制精度、运行效率、可靠性与鲁棒性，为工业化应用提供关键技术支撑与工程化路径。
本期目录
📖 第1篇：基于扰动预见补偿的多单元分布式永磁弧形电机低速自抗扰控制
📖 第2篇：考虑低电压穿越期间内在动态特性的光伏电站集群响应数学建模
📖 第3篇：基于改进动态线性化数据模型的永磁同步电机无模型预测电流控制
📖 第4篇：考虑电磁-结构耦合的永磁同步电机多目标优化
📖 第5篇：基于误差修正自适应控制的电网同步双向电动汽车充电架构中的多源能量管理
📖 第6篇：内置式永磁同步电机驱动中定子匝间短路故障的在线检测
📖 第7篇：飞机电源系统中混合励磁起动发电机的功率提升与短路电流抑制研究
📖 第8篇：面向铁路牵引电机的两相热管理系统概念验证
📖 第9篇：永磁零磁通电动力悬浮系统的推进-悬浮-导向耦合模型与动力学研究
📖 第10篇：面向风速波动的风电系统变流器开路故障鲁棒诊断方法
📖 第11篇：基于谐波子空间高频脉动电压注入的双三相内置式永磁同步电机低速无传感器控制
📖 第1篇
📌 基于扰动预见补偿的多单元分布式永磁弧形电机低速自抗扰控制
Low-Speed Active Disturbance Rejection Control Based on Disturbance Foresight Compensation for Multi-Unit Distributed Permanent Magnet Arc Motor
作者：Qiangren Xu，Shuhua Fang，Xiangru Lin，Zhenbao Pan
本文面向在大型天文望远镜与机器人关节中应用的多单元分布式永磁弧形电机，聚焦于解决分段定子带来的周期性端部转矩、齿槽转矩与磁链谐波导致的低速转速波动问题。论文提出了基于GILO的速度预测与补偿框架，将观测器与迭代学习结合形成一种新的反馈/前馈协同策略，核心控制结构为基于位置与速度的迭代学习律并融入扰动预见补偿，最终在模型预测速度控制回路内使用DFC-MPSC实现闭环跟踪。方法在架构上强调观测器记录周期扰动并将未来扰动序列嵌入预测模型，从而使控制器能够“预见”扰动并提前补偿，区别于传统依赖高带宽观测器的做法。
实现细节包括观测器的离散化迭代更新律、预测时域内扰动序列的插值与外推、以及速度环内模型预测优化问题的数值求解。论文给出了观测器参数与预测步长选取原则，并用李雅普诺夫方法证明了观测器的稳定性。关键实现要点为位置方程高阶形式的状态估计与观测器带宽约束的协调处理。部署上作者讨论了对编码器分辨率的依赖降级策略以及在嵌入式实时控制器上实时计算MPC优化的近似方法。
实验在多单元弧形电机平台上进行了稳态与瞬态测试，工况涵盖极低速10 rpm与2 rpm、速度突变与负载突变。结果显示本策略在10 rpm时的转速波动显著小于基于ESO的MPSC，对比实验表明在2 rpm工况下恢复时间缩短且稳态波动幅值降低。关键数值指标包括10 rpm与2 rpm极低速下的波动幅值下降比、以及相比基线控制的恢复时间缩短百分比。论文最后指出该方法能有效降低编码器依赖并减少对观测器带宽的依赖，适用于对低速平稳性要求高的工程场景。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11125509
📖 第2篇
📌 考虑低电压穿越期间内在动态特性的光伏电站集群响应数学建模
Mathematical Modeling for Collective Response of Photovoltaic Station Considering Intrinsic Dynamics Under Low Voltage Ride Through
作者：Guopei Zhang，Xiaohui Wang，Feng Gao
本文针对光伏电站在低电压穿越（LVRT）期间的群体响应问题，提出一种闭合形式的外部聚合数学模型，用以描述电站内部各并网单元在电压跌落时的时序性、加速连锁脱网过程。与以往将电站视作整体瞬时脱网的简化模型不同，作者通过状态变量解耦和合理简化得到一套可以显式求解的聚合关系，模型揭示了电站无功输出在故障时呈现的多阶梯下降特征，并解析了电压分布不均对单元脱网时序的影响。
技术路线包括并网点电压分布建模、单元脱网阈值判据与外部聚合函数构造三部分，关键约束为并网规范下各单元维持并网的电压阈值与电流限制。为提高模型普适性，文中引入了正确性因子以补偿同电流假设带来的偏差，并给出参数标定流程。模型在MATLAB/Simulink上完成数值仿真验证，且与详细电磁暂态模型比较在计算量上显著降低。
实验设计包含不同幅值/持续时间的电压跌落工况、并网点电压不均分布情形与不同单元容量分配。对比基线包括一次性脱网模型与空间等效模型，结果显示本文模型在描述多步形无功下降过程上更为贴合细致仿真，且仿真效率提升显著，能在保持物理可解释性的前提下将仿真时间与资源消耗降低到传统暂态模型的很小比例。关键结论为：模型能有效预测电站在LVRT过程中的分段脱网序列，具有很高的工程推广价值与在大系统层面嵌入使用的可行性。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11145930
📖 第3篇
📌 基于改进动态线性化数据模型的永磁同步电机无模型预测电流控制
Model-Free Predictive Current Control for PMSM Drives Using an Improved Dynamic Linearization Data Model
作者：Kai Zhang，Junyong Lu，Yingquan Liu，Jien Ma，Lin Qiu，Xing Liu，Youtong Fang
针对传统MPC依赖精确物理模型的局限，本文提出一种基于改进全形式动态线性化（FFDL）数据模型的无模型预测电流控制（MFPCC）。方法只依赖电压、电流输入输出数据，通过伪梯度（PG）估计建立等效线性预测模型，并以该数据模型为核心在预测控制器中进行电流参考规划。论文的创新点在于将对角增益矩阵引入伪梯度自适应更新律，以降低对初始伪梯度的敏感性并提升在参数失配条件下的鲁棒性。
实现细节包括在线伪梯度估计流程、数据窗口选择、滤波器与正则化项设计，以及预测控制器的二次规划求解策略。作者讨论了关键超参数如伪梯度更新速率、数据窗口长度与正则化系数，并给出参数有界性证明。部署方面，文中说明该方法适配三电平中点钳位逆变器平台的实时实现要点与计算复杂度控制。
实验在PMSM驱动平台上对比了传统基于参数的MPCC和经典FFDL方法。在电机参数失配场景下，所提方法展现出更好的电流跟踪能力，稳态误差与电流纹波显著下降；在不同初始伪梯度设置下都能快速收敛，表明对角增益矩阵的有效性。关键实验指标包括跟踪误差降低幅度、纹波减少百分比与实时控制延迟，证明该无模型框架在工业化应用中具较高实用价值。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11113372
📖 第4篇
📌 考虑电磁-结构耦合的永磁同步电机多目标优化
Multi-Objective Optimization of Permanent Magnet Synchronous Motor Considering Electromagnetic-Structural Coupling
作者：Wenxiang Zhao，Yifei Zhao，Jinghua Ji，Jianxing Zhao，Yuhua Sun
为满足航空航天驱动对高转矩密度与高效率同时存在的苛刻要求，本文提出了一种将电磁仿真与机械结构解析耦合的多目标优化方法。问题定义为在重量、强度、刚度与电磁性能之间进行权衡，优化目标为最大化转矩密度与效率，约束包括总重量、应力、变形与热负荷等。方法通过构建轴、端盖等部件的解析强度模型与电磁有限元模型耦合，形成能够评估多物理场影响的优化评价函数。
优化采用多目标遗传算法，设计变量覆盖定子外径、轴向长度、轴支撑宽度等电磁与结构参数；灵敏度分析用于筛选高影响变量以降低搜索维度。关键实现要点包括电磁-结构耦合模型的快速近似策略与多目标遗传算子的参数调优，以保证工程计算效率与解的多样性。
优化结果给出了一组权衡良好的设计方案，其中样机在三倍机械过载下实现了94.5%效率和8.2 N·m/kg的转矩密度。实验样机的扭矩与效率误差分别约为3.9%和0.7%，验证了仿真优化的准确性。结论表明电磁与机械耦合分析可以获得更具工程实用性的设计解，且推荐在未来进一步引入热耦合以实现更全面的多物理场优化。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11108239
📖 第5篇
📌 基于误差修正自适应控制的电网同步双向电动汽车充电架构中的多源能量管理
Multi-Source Energy Management in a Grid-Synchronized Bi-Directional EV Charging Architecture With Error-Modified Adaptive Control
作者：Debasish Mishra，Bhim Singh，B. K. Panigrahi
本文提出了一种用于面向复杂电网条件的双向EV充电架构，核心为一种称为E‑Mod自适应跟踪控制的误差修正算法，用于在电网电压畸变、频率偏移与谐波干扰下实现稳定的多谐振直接功率控制。系统采用双级变换器架构：前端为电压源型变流器实现并网侧功率质量控制，后端为相移全桥DC‑DC实现电池侧隔离与高效充放电。
控制实现细节涉及非线性相位与频率检测、在线更新的相位估计器、多谐振控制器（MRC）参数调节等。关键实现要点包括非线性相位/频率检测与MRC调谐，并在系统中集成光伏（PV）作为能量源之一以实现多源能量管理策略，依据PV出力与电池SOC动态分配充电/放电任务。
在3.3 kW实验原型上进行的注入噪声与畸变测试表明，系统在复杂电网条件下仍能将电流THD控制在标准范围内，同时保持快速动态响应。论文报告了在多种畸变场景下的跟踪误差与THD数值，验证了E‑Mod方法的鲁棒性与工程可行性，为未来在高渗透可再生能源与EV共存的电网中部署高质量双向充电站提供了可靠方案。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11114955
📖 第6篇
📌 内置式永磁同步电机驱动中定子匝间短路故障的在线检测
Online Stator Inter-Turn Short Circuit Faults Detection in Interior PMSM Drives
作者：Serge Pacome Bosson，Stepan Janous，Vaclav Smidl，Zdenek Peroutka，Zdenek Frank
为提高牵引驱动系统的在线可靠性，本文提出一种在内置式永磁同步电机（IPMSM）上实现的非侵入式匝间短路（ITS）在线检测方法。方法通过注入特定的零电压激励序列，提取电流导数并基于最小二乘估计构建瞬态漏感空间矢量，从而有效抵消定子电阻与反电动势影响，实现对漏感变化的敏感检测。
实现上采用常规电流传感器，结合DSP与FPGA混合计算平台以满足实时性要求。算法在低速区（如额定转速40%以下）触发，使用过采样与最小二乘法精确计算电流导数，并通过FFT提取二次谐波指示量。关键实现要点包括零电压矢量注入与二次谐波指标的查表校正以对抗负载与温度变化。
在1.5 kW原型机上的试验显示，方法能在负载、速度和温度波动条件下可靠检测单匝短路，并能区分故障严重程度与定位故障相。与传统转矩角监测法相比，所提方法对负载与温度变化更不敏感，误报率和漏报率明显降低，具有较高的工程可用性，适合集成进牵引驱动的在线健康监测系统中。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11130718
📖 第7篇
📌 飞机电源系统中混合励磁起动发电机的功率提升与短路电流抑制研究
Power Improvement and Short-Circuit Current Reduction of Hybrid Excitation Starter Generator for Aircraft Power System
作者：Chen Wang，Yanbo Lu，Zhuoran Zhang
本文研究面向飞机电源系统的混合励磁起动发电机（HESG），分析功率密度与三相短路电流（TPSSCC）之间的内在关系，提出结构参数调节与多目标设计原则以兼顾高功率密度与低短路电流。通过解析建模与有限元分析，作者指出d轴/ q轴电感与反电动势是决定TPSSCC的关键电磁参数。
研究包含对永磁厚度、励磁转子轴向长度、铁心隔层厚度等结构参数的灵敏度分析，提出以铁心隔层厚度调节为主要手段来抑制短路电流，同时通过协同优化保持高功率密度。文中给出了一套多参数协同优化流程与设计准则，并在三维有限元仿真中验证了设计效果。
为验证提出的设计原则，作者制造了60 kVA样机并进行试验。在8000 r/min条件下，样机输出功率达63.2 kVA，在-12 A励磁时TPSSCC为297 A，与仿真预测误差小于5%，表明所提方法在工程实现上具备可行性。最终通过参数优化将TPSSCC降低约32.5%，为飞机电气化系统提供了高功率密度且更安全的HESG设计参考。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11030257
📖 第8篇
📌 面向铁路牵引电机的两相热管理系统概念验证
Proof of Concept of a Two-Phase Thermal Management System for Railway Traction Motors
作者：Payam Shams Ghahfarokhi，Paavo Rasilo，Antonio J. Marques Cardoso，Igors Ušakovs，Donatas Mishkinis，Andrejs Podgornovs
针对铁路牵引电机传统风冷方式在体积与维护上的不足，本文提出将回路热虹吸（LTS）技术应用于电机热管理。LTS利用相变传热形成无源循环，具备高热导率、无运动部件与低维护等优点。作者设计了1/12尺寸的机壳实验平台，采用水作为工质，测试在470 W及560 W过载工况下的热导率与运行稳定性。
实验覆盖七种倾斜角度以评估重力驱动对系统启动与稳定性的影响。关键实现要点包含蒸发器与冷凝器的位置布局、管路布置与最大热负载下防干涸设计。结果显示在大多数方位下LTS能稳定工作，热导率超过18 W/K的设计阈值；但当冷凝器低于蒸发器或管路水平布置时，系统启动与稳定性会受限。
研究首次在牵引电机领域系统性验证了LTS的可行性，结果表明该方案有望提升电机功率密度并降低维护需求。后续工作将推进全尺寸电机集成、蒸发器布局优化及故障诊断策略开发，以实现工业化应用。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11050951
📖 第9篇
📌 永磁零磁通电动力悬浮系统的推进-悬浮-导向耦合模型与动力学研究
Propulsion-Levitation-Guidance Coupling Model and Dynamics Investigation of Permanent Magnet Null-Flux Electrodynamic Suspension
作者：Wenhao Yang，Hao Lu，Hongfu Shi，Zhentao Ding，Hanlin Zhu，Zigang Deng，Jun Zheng
本文构建了一个完整的推进-悬浮-导向耦合解析模型，用以研究永磁零磁通电动力悬浮系统（PMEDS）的电磁与动力学耦合行为。作者采用等效表面电流法对车载Halbach永磁阵列建模，并推导了交叉连接零磁通线圈的悬浮与导向电磁力表达式，结合空心永磁直线同步电机模型得到推进子系统描述。该耦合模型强调了子系统间的相互作用，揭示了孤立分析的局限。
在动力学集成方面，作者将各子系统方程导入Matlab/Simulink实现高效耦合计算，计算时间比三维有限元模型减少约94%，同时与有限元结果误差仅约3.67%。研究发现推进负载角是影响耦合系统性能的关键参数：当负载角小于90°时推进力有利于垂向刚度；当大于90°时则有利于导向刚度提升。
仿真分析还表明，随着运行速度提升，悬浮框平衡位置上升且振动幅值与频率增加，侧向振动幅值下降，负载角变化会显著改变平衡位置与振动特性。研究为PMEDS的多自由度动态分析、阻尼抑制与集成化控制提供了重要理论依据，对未来磁悬浮列车的系统设计与控制具有指导意义。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11037346
📖 第10篇
📌 面向风速波动的风电系统变流器开路故障鲁棒诊断方法
Robust Diagnosis Method for Open-Circuit Faults in Wind Power System Converters With Special Attention to Wind Speed Fluctuations
作者：Ying Zhu，Bin Sun，Zhinong Wei
风电变流器的开路故障检测在实际风场中面临风速波动与塔影效应导致信号非平稳性的挑战。本文提出一套集成化诊断框架，包括等效轮毂高度风速模型、实时电流幅值归一化（RCAN）与风自适应采样（WAS）策略，以保证样本间的周期一致性。基于此预处理，作者设计了名为IMRA的并行混合深度学习架构用于OCF识别。
IMRA由两条并行分支组成：改进门控循环神经网络（IGRNN）负责时序特征提取，马尔可夫转移场残差网络（MTF‑ResNet）负责空间特征提取，最后通过注意力机制融合。关键实现要点包括RCAN归一化、WAS采样与IGRNN/MTF‑ResNet并行融合，并在训练中采用数据增强与噪声鲁棒性正则化。
仿真与实验结果显示，该方法在含风速波动与噪声的复杂工况下表现优秀：在10 dB SNR下诊断准确率超过97%，无噪声仿真平均准确率达99.4%，实验验证达到99.8%，显著优于传统方法。作者强调该框架在真实风场运维与在线诊断中的实用性，有助于降低风电场的运维成本并提升可靠性。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11005656
📖 第11篇
📌 基于谐波子空间高频脉动电压注入的双三相内置式永磁同步电机低速无传感器控制
Sensorless Control of Dual Three-Phase IPMSM With High-Frequency Pulsating Voltage Injection in Harmonic Sub-Space in the Low-Speed Region
作者：Yashan Hu，Yonggang Li，Zhitong Ran，Weimin Wu
针对双三相内置式永磁同步电机（DTP‑IPMSM）在低速无传感器估计面临的高频注入导致转矩脉动问题，本文提出将高频脉动电压注入到谐波子空间（HSS）而非基波子空间（FSS）的方案。基于矢量空间分解（VSD）理论，作者证明FSS与HSS正交且机电能量主要与FSS耦合，因此将高频注入到HSS可在不引入输出转矩的前提下完成位置估计，从而显著降低高频引起的附加转矩脉动。
文中详述了HSS注入信号的频率选择、注入矢量构型与基于HSS电流响应的相位/幅值提取算法，关键实现要点為HSS高频注入设计與无滤波器基波提取，从而避免了基波回路中带来的滤波时延，提升电流回路带宽与动态性能。
实验结果表明，相比传统FSS注入方法，高频在100 Hz处的转矩脉动幅值由约2.43 N·m降至约0.32 N·m，电流环上升时间从约10 ms降至3 ms，同时在速度阶跃、负载突变及速度反转等工况下均表现出更好的稳态精度与鲁棒性。作者最终指出该方法为高性能多相电机在低速区实现低脉动高动态的无传感控制提供了一条可行路径。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11083630
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