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欢迎阅读IEEE Transactions on Industrial Electronics期刊2026年issue2推送（第7期/共18期）。本期推送共精选10篇研究论文，内容聚焦于电力电子与电机驱动领域的前沿技术，涵盖混合功率器件控制、先进PWM调制、感应封口线圈设计、交直流微电网功率管理、集成电驱动系统协同分析、直线电机绕组优化、机器人避障学习框架、能量收集拓扑、铁路电能质量治理以及多米诺无线供电系统优化等多个关键研究方向。这些研究从器件、拓扑、控制策略到系统集成，为解决效率、功率密度、动态响应及可靠性等核心工程挑战提供了创新思路与有效方案。总体来看，本期文章在提升系统动态性能、降低损耗、改善能量利用与工程实现性方面具有显著的应用价值，可直接服务于新能源、电力运输与工业自动化等领域。
本期目录
📖 第1篇：基于数字无差拍平均电流控制与负载电流前馈的IGBT/GaN混合半桥电路分数功率处理模式主动纹波抑制技术
📖 第2篇：基于固态变压器的可再生能源系统性能提升：一种先进PWM调制技术
📖 第3篇：用于大型圆柱形容器感应封口的气冷式线圈设计与应用
📖 第4篇：提升交直流混合微电网暂态与稳态性能的自适应分散式功率管理策略
📖 第5篇：一种集成永磁电机与行星减速器传动系统的高效协同分析模型
📖 第6篇：长行程模块中无磁游标磁阻直线电机的集成环形绕组设计
📖 第7篇：基于优化的磁场势能学习框架：实现机器人三维体积避障
📖 第8篇：一种优化的双同步开关能量收集方案及其自供电拓扑实现
📖 第9篇：面向同相铁路供电系统的三角形连接级联H桥APQC-ESS分析与控制
📖 第10篇：利用交叉耦合的多米诺无线供电系统最优功率传输模式分析与设计
📖 第1篇
📌 基于数字无差拍平均电流控制与负载电流前馈的IGBT/GaN混合半桥电路分数功率处理模式主动纹波抑制技术
Active Ripple Suppression Technique Based on Digital Dead-Beat Average Current Control and Load Current Feed-Forward for IGBT and GaN Hybrid Half-Bridge Circuit in Fractional Power Processing Mode
作者：Yanyan Jin，Guihua Mao，Nengmou Xu，Yingjie He，Guohua Zhou
本文面向结合硅基IGBT与宽禁带GaN器件的混合半桥功率变换场景，针对分数功率处理（fractional power processing）模式下的无差拍平均电流控制展开系统设计。研究首先界定了该电路在并联输出电容受限、功率密度要求高的应用场景中的负载瞬态问题，提出以IGBT支路负责低频大功率、GaN支路负责高频快速补偿的双支路协同控制框架。系统总体技术路线包括：测量输出负载电流并进行前馈估计、通过数字补偿获得电感电流参考、在IGBT支路实施传统无差拍控制、在GaN支路实施高频补偿控制律以尽快抵消瞬态扰动，从而实现对输出电压/电流纹波的主动抑制。与既有单一器件控制相比，本方法在架构上强调分工式功率分配策略与实时前馈结合，显著不同于传统仅依赖低频支路响应的做法。
在实现细节上，论文给出了数字控制器的离散化实现流程：传感器采样→数字补偿器（整定为含积分项和相位先行）→生成电感电流参考→无差拍判据触发IGBT换相；同时，在GaN支路中设计了基于预测和前馈的快速调节律以在高频内完成补偿。关键实现要点包括对采样延迟与ADC精度的容错处理、对闭环带宽的分配以避免两支路干涉，以及保持系统鲁棒性的正则化手段。文章在实现上重点标注了采样频率与补偿带宽匹配和前馈滤波器设计两项工程性参数，并讨论了在不同电感参数容差下的稳定性保证措施。
实验部分搭建了IGBT/GaN混合半桥原型，在稳态与瞬态两类工况下进行评估。稳态结果显示在分数功率处理模式下输出电流只包含高频分量，输出电容需求显著减少；瞬态对比表明，与传统数字平均电流控制相比，采用所提策略后系统能在约2个IGBT开关周期内恢复稳态，输出电压下冲/过冲幅值大幅下降。效率与功率密度评估中，混合支路在全负载范围内实现了优于单一IGBT支路的效率表现，且输出电压纹波更优；实验还给出对电感容差的敏感性分析，证明了控制策略的鲁棒性。工程结论为：在新能源逆变器与工业电源等应用中，可通过该协同控制实现高性能、低成本、快响应的功率转换器设计。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11217338
📖 第2篇
📌 基于固态变压器的可再生能源系统性能提升：一种先进PWM调制技术
Advanced PWM Technique for Performance Improvement of Solid-State Transformer-Based Renewable Energy Systems
作者：Md Sanwar Hossain，Md. Rabiul Islam，Shuvra Prokash Biswas，Danny Sutanto，Kashem M. Muttaqi
本文针对固态变压器（SST）中常用的级联H桥（CHB）多电平逆变器，提出了一种名为梯形-三角载波PWM的改进载波策略，以在维持多电平输出的前提下降低总谐波失真（THD）并减少开关损耗。研究首先描述了SST在低压/中压直流到中压交流转换环节的应用需求，并指出传统载波引起的开关脉冲密集导致的热应力与能耗问题。文章构建了改进载波的数学描述，给出了在一个开关周期内增加子分段数量（为传统三角波的三倍）但同时减少有效门极触发次数的实现原理，强调了在等效分段数条件下如何通过载波形状优化以降低开关频次与系统损耗。
在实现方面，作者在仿真与实验平台上分别采用MATLAB/Simulink与PLECS进行模型搭建，并对300 kW CHB逆变器进行了详细损耗建模与热分析。关键实现要点包括对载波分段位置与门极脉冲调度的精细化设定，以及在缩小原型中对开关器件热阻与动态导通损耗的修正。文章还讨论了载波相位分配在多电平支路间的影响，提出了可直接部署于现有CHB控制器的参数化实现路径，便于工程化迁移。
实验与性能指标显示：所提PWM在300 kW工况下实现了无滤波THD=16%，系统总功率损耗为10.76 kW；与PD-PWM比较，THD下降约6.21%；相较POD-PWM，开关损耗降低了1779 W（14.10%），与MT-PWM、NT-PWM相比分别降低了12.85%与16.54%。原型实验进一步验证了在输入突变与负载动态下输出的稳定性與热性能改善。论文最终指出该方法能在不显著增加导通损耗的情况下，获得显著的热应力与效率提升，适用于大型并网SST与高功率密度逆变系统。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11181567
📖 第3篇
📌 用于大型圆柱形容器感应封口的气冷式线圈设计与应用
Air-Cooled Coils for Induction Sealing of Large Cylindrical Containers
作者：Arun Kumar Paul
本文聚焦于工业感应封口领域中针对大型圆柱容器与宽口容器的线圈设计问题，提出了一种单段平面内外双几何线圈拓扑（内层圆形、外层方圆形squircle），以解决传统线圈在大尺寸箔片密封时出现的热分布不均与转换器过载问题。研究首先分析了多容器通过时有效负载电阻变化对线圈电流与箔片功率密度的影响，指出传统单一绕组在直径>75 mm时过分依赖箔片热传导而导致边缘欠热。基于这一问题，提出通过电磁场直接优化能量分布的设计理念，强调以磁通密度分布调节代替单纯依赖热传导的策略。
在实现细节上，作者对线圈几何参数、匝数与间距进行了系统参数化仿真，结合互感与等效阻抗分析，制定了适用于直径35–140 mm箔片的设计准则。关键实现要点包括内外绕组功率分配、互感最小化设计以避免多容器通过时的负载突变，以及用于气冷散热的通道布局优化。论文详细讨论了在高产能流水线上实现紧密排列无间隔通过的机械与电磁约束，提供了易于制造的线圈结构及散热实现方式。
实验结果表明，该线圈在仅需70 A线圈电流的条件下即可可靠密封直径35–140 mm箔片，密封速度提升至20 m/min，相比传统设计线圈电流降低约42%。在生产效率与能量利用率方面，能量利用率由传统24.35%提升至91.8%，并能在多容器同时通过时避免转换器过载，降低系统功率需求与故障风险。结论指出，该设计在药品、食品与化工包装等行业中可显著提升产能与可靠性，是一项工程化可直接应用的解决方案。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11217347
📖 第4篇
📌 提升交直流混合微电网暂态与稳态性能的自适应分散式功率管理策略
An Adaptive Decentralized Power Management Strategy for Enhancing Transient and Steady-State Performance of Hybrid AC–DC Microgrids
作者：Xiangke Li，Minghao Wang，Wentao Jiang，Zhao Xu，Xiaohua Wu
本文面向高渗透率可再生能源场景下的交直流混合微电网（HMG），提出了一种无需集中通信的自适应分散式功率管理策略，旨在同时改善系统的暂态与稳态性能。研究首先指出传统下垂控制在扰动响应上的局限，并提出在分布式单元中引入虚拟惯量控制环以增强惯性响应能力。同时针对双向互联变流器，构建了将虚拟惯量增强与灵活功率交互融合的协同控制框架，实现交流频率与直流电压的协调调节。
实现方面，策略定义了动态的自适应权重因子，用于实时比较两侧子网的频率与电压偏差归一化值，进而决定互联变流器的功率流向与优先级。关键实现要点包括权重因子实时计算、下垂与虚拟惯量耦合律的参数整定、以及在硬件在环（HIL）平台上的时延容忍设计。论文对无通信分散式实现的稳定性条件与带宽分配提出了工程准则。
仿真与HIL测试覆盖直流负载阶跃、交流负载阶跃及光伏/风机功率波动等多种扰动情形。结果表明在标准工况下，本方法能显著降低频率与电压的超调，并缩短调节时间；与传统下垂控制相比，稳态偏差与瞬态超调均得到改善。论文给出具体指标：在若干工况下频率/电压超调减少幅度在20%–40%范围内，调节时间缩短约30%–50%，并证明在无需通信的条件下系统可保持全局能量质量最优的工程可行性。结论认为该策略适合高可再生接入的分布式微电网场景，有利于增强系统抗扰动能力与运行可靠性。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11186801
📖 第5篇
📌 一种集成永磁电机与行星减速器传动系统的高效协同分析模型
An Efficient Synergistic Analysis Model of Integrated PM Machines and Planetary Reducer Transmission System
作者：Jingze Li，Lijian Wu，Dong Wang
本文针对集成永磁电机与行星减速器的系统级协同设计难题，提出了一种基于维度缩减与混合建模的高效分析框架，用于快速获取电-机-齿轮耦合系统的全局最优设计。研究首先分析了电磁、热与齿轮强度等多物理场耦合对传动系统性能的影响，指出单一部件优化可能导致系统层面次优或失效风险，从而提出需要在系统层面进行协同分析与折衷优化的设计思路。
方法上，论文结合了傅里叶基分析与非线性磁路等等效方法来近似电磁场响应，并通过集总参数热路模型与赫兹接触应力分析对温升与齿轮强度进行快速评估。关键实现要点包括等效电流原理的参数化表示、磁饱和效应的简化处理、以及用于多目标搜索的多目标遗传算法（MOGA）的集成。该框架旨在在保持物理可解释性的同时显著降低计算开销。
在一个55 kW原型案例中，协同模型成功寻得兼顾电机损耗、齿轮强度与温升的折衷设计（最终选取传动比为4的方案）。对比显示，若不考虑耦合效应，单独优化可能导致齿轮强度不足或电机过热；而协同优化在性能与安全边界上均取得平衡。效率与计算性能方面，该模型在关键量（反电动势、瞬态温升、齿轮接触应力）计算上耗时仅为传统有限元的数十分之一，极大提高了工程迭代速度。结论指出此方法适用于高功率密度电驱动系统的快速设计与系统级优化。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11200018
📖 第6篇
📌 长行程模块中无磁游标磁阻直线电机的集成环形绕组设计
An Integrated Toroidal Winding Design for Open-Winding Magnetless Vernier Reluctance Linear Machine in Long-Stroke Module
作者：Zhenghao Li，Shuangxia Niu，Mingyuan Jiang，Zekai Lyu，Wei Liu，K.T. Chau
针对长行程工业执行器中游标磁阻直线电机（VRLM）面临的推力密度与制造复杂性问题，本文提出了一种集成环形绕组拓扑，通过零序电流励磁实现消除直流线圈并提升槽利用率。文章首先阐明了传统VRLM在使用冗余励磁绕组时推力密度受限的根本原因，进而提出通过改变绕组拓扑与利用调制谐波来增强磁齿轮效应的设计目标。
在实现细节上，研究比较了不同槽极组合与几何比例，并以12槽/7极的配置作为最终优化目标。关键实现要点包括对零序电流励磁的驱动与控制、对槽极组合的参数化敏感性分析、以及基于多目标遗传算法（MOGA）的全局设计优化流程。论文还讨论了绕组一体化制造工艺对成本与可靠性的影响，并给出工程化的装配建议。
性能评估显示，优化后电机在平衡平均推力与推力脉动方面表现优异，推力密度可达121.4 kN/m³，并在推力脉动控制上优于传统VF-RLM与SRLM方案。样机测试的静态与动态结果与有限元分析吻合良好，证明了所提拓扑在工业长行程场景中的可行性与优势。论文指出该设计兼具低成本与高负载能力，适用于装配线与长行程执行机构的产业化应用。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11200013
📖 第7篇
📌 基于优化的磁场势能学习框架：实现机器人三维体积避障
An Optimization-Based Magnetic Field Potential Learning Framework for Robotic Volumetric Obstacle-Avoidance
作者：Shuaidong Yang，Yizhuo Sun，Xiaojie Su，Jiangshuai Huang，Zhenshan Bing，Alois Knoll
本文提出一种将磁场势能与动态运动基元（DMP）结合的学习框架，用于机器人在三维环境下对体积障碍物的避障与轨迹复现。研究首先分析了传统人工势场法（APF）易陷入局部极小值与轨迹振荡的问题，以及基于采样规划方法的实时性限制。基于此，作者引入受磁场启发的避障机制：在障碍物表面施加人工电流以生成等效磁场，使机器人在移动过程中受到类似洛伦兹力的方向性修正，从而仅改变速度方向而保持速度大小，根本上缓解了APF的局部极小值问题。
实现上，框架融合了从演示中学习（LfD）的轨迹复现能力與决策场理论（DFT）的在线决策机制。关键实现要点包括演示数据的特征化处理、DMP参数训练流程、避障势能函数的参数化与在线优化器设置，以及对速度方向修正模块的实时稳定性保证。作者并对系统进行了李雅普诺夫稳定性证明，确保耦合避障项后仍能收敛至目标状态。
在Kinova Gen2机器人与多组数值仿真中，本文方法对比了DMP-CF与DMP-APF基线，结果显示在保持轨迹学习精度的同时，体积障碍物避障处理速度提升约75%，且能有效处理非凸与动态障碍物场景。论文报告了关键性能指标：路径偏差、轨迹平滑度与避障响应时延等，并进行了消融实验以验证磁场势能与DFT模块各自贡献。工程结论为：该框架适合需要精准轨迹复现与动态避障的协作机器人场景，如医疗辅助与柔性装配，兼顾实时性与稳健性。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11205988
📖 第8篇
📌 一种优化的双同步开关能量收集方案及其自供电拓扑实现
An Optimized Double Synchronized Switch Harvesting Scheme and Self-Powered Topology Implementation
作者：Hong Jiang，Qiushi Cheng，Qi Zhang，Derui Ma
本文针对无线传感器网络（WSNs）中供电瓶颈，提出了一种自供电优化的双同步开关能量收集（ODSSH）拓扑，通过周期内电荷集中并同步传输的工作方式优化能量提取路径，从而提高充电效率与输出功率。研究认为传统SEH或DSSH在实际非理想器件条件下会因等效电阻与器件开关损耗导致能量提取效率下降，故提出改变谐振回路电压翻转因子的策略以减少总能耗。
实现细节包括对ODSSH电路拓扑的等效模型建立、周期内电荷集中机制的数学推导、以及针对存储电容与负载电阻的最优同步开关时序设计。文章强调了关键实现要点：谐振回路电压翻转因子的调节、对耦合强度与输出功率之间权衡的参数化分析、以及在非理想晶体管条件下的能量耗散校正策略。作者并指出集成化工艺可进一步降低分立元件带来的额外耗损。
仿真与实验结果显示：在存储电容1 mF条件下，ODSSH的充电电压达到SEH的225.4%，为DSSH的225.4%；峰值输出功率达SEH的345%，DSSH的148.3%。此外，ODSSH在负载变化下表现出较宽的工作范围与较好的振动阻尼/能量收集权衡。结论认为ODSSH为长期自供电无线传感节点提供了富有竞争力的实现路径，尤其在多源收集与宽负载变化场景下具有优势。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11184385
📖 第9篇
📌 面向同相铁路供电系统的三角形连接级联H桥APQC-ESS分析与控制
Analysis and Control of Delta-Connected CHB-Based APQC-ESS for Co-Phase RPS
作者：Kai Yang，Junyu Chen，Man-Chung Wong
本文提出了一种适用于同相铁路供电系统的三角形连接级联H桥（CHB）有源电能质量调节器与储能系统（APQC-ESS）一体化拓扑，旨在实现再生制动能量回收、无功补偿与负序电流抑制三大功能的协同控制。研究从铁路牵引侧直接接入27.5 kV牵引变压器出发，设计了在直流侧集成储能的CHB架构，避免笨重降压变压器并降低系统占地与损耗。
控制上，论文提出了多目标解耦策略：通过将牵引变压器电流分解为正序/负序的有功与无功四分量，分别对APQC-ESS中有功、无功及负序分量进行独立调节。关键实现要点包括电流分量解耦算法、三阶段容量分配优化以及考虑CHB支路容量不平衡时的容量动态调度约束。文章给出了在负序严重与负序轻微两类运行工况下的协同能量管理策略。
通过硬件在环与现场数据案例验证，本文方案在波动牵引负荷下实现了多目标实时协同控制。测试结果显示，与传统全补偿方法相比，牵引能耗降低了26.6%，再生制动能量利用率提高了27.6%，系统在负序抑制與无功补偿上亦达到了显著改善。结论认为该拓扑与控制策略可为铁路供电系统升级提供实用、经济的技术路径，尤其在高再生制动与高牵引载荷情况下能显著提升能效与电能质量。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11215859
📖 第10篇
📌 利用交叉耦合的多米诺无线供电系统最优功率传输模式分析与设计
Analysis and Design of Optimal Power Transfer Mode in Domino Wireless Power Transfer Systems Utilizing Cross Coupling
作者：Xin Zhang，Yong Li，Yeran Liu，Zhengyou He
本文面向具有任意数量线圈的多米诺无线电力传输（Domino WPT）系统，系统化分析線圈之间复杂的交叉耦合情形，提出一种通过调整工作频率与补偿电容来同时满足恒压输出与零相位角输入的可行设计方法。研究识别出系統可在三种模式下工作：非交叉耦合、正向交叉耦合与反向交叉耦合，並深入分析每种模式的电路特性与效率表现。
在工程实现上，作者提出对最后三个线圈的补偿电容进行优化，以在正向交叉耦合模式下最小化系统无功并提升传输效率。关键实现要点为频率与电容联合调谐、对非相邻线圈耦合贡献的解析，以及在不同距离条件下的稳态调节策略。论文还给出了便于扩展到任意线圈数的参数化设计流程，便于在高压、绝缘需求高的应用场景中工程落地。
实验原型包括13线圈与8线圈两套系统：在1.2 m传输距离下，13线圈系统最大直流-直流效率达81.52%；在0.7 m下，8线圈系统最大效率达85.27%。这些结果表明通过简单的频率与补偿电容优化即可在无需复杂补偿网络的条件下获得高效率与恒压输出，适用于输电线路在线监测等长距离绝缘供电场景。论文最后讨论了在更大线圈数与非理想耦合条件下的扩展性与鲁棒性设计要点。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11182294
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