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欢迎阅读IEEE Transactions on Power Electronics 2025年issue11文章推送（第8期/共12期）。本期推送共包含10篇研究论文，聚焦于电力电子变换器优化控制、电机驱动系统容错技术、新能源并网稳定性分析、无线充电系统设计、电池参数快速辨识方法、高密度功率器件热管理以及数字控制转换器等前沿领域，涵盖了电力电子与电机控制的关键技术进展与创新解决方案。
本期目录
📖 第1篇：非对称多端口Y型变换器的低频电压纹波最小化技术
📖 第2篇：基于扰动观测器的四腿逆变器PMSM驱动系统增量式无差拍预测电流控制策略
📖 第3篇：如何识别并网逆变器稳定域：一种无模型测量方法
📖 第4篇：基于多通道共形接收器的无人机高错位容忍无线充电系统
📖 第5篇：无传感器永磁同步电机驱动中常见电气故障与传感器故障的容错控制
📖 第6篇：基于等效电路模型极化网络综合阻抗量化的快速电池参数辨识算法
📖 第7篇：基于NSGA-II算法的低电磁干扰环形空心电抗器多参数优化设计及其在紧凑型电力转换系统中的应用
📖 第8篇：基于多晶金刚石的单面冷却SiC MOSFET功率器件热-电互连增强技术
📖 第9篇：基于动态阈值调整的永磁同步电机事件触发模型预测控制
📖 第10篇：数字电流模式控制升压转换器中离散时间状态反馈设计方法：提升瞬态性能与稳定性
📖 第1篇
📌 非对称多端口Y型变换器的低频电压纹波最小化技术
Low-Frequency Voltage-Ripple Minimization of Asymmetric Multiport Y-Converter
作者：Ahmed Y. Farag，Davide Biadene，Tommaso Caldognetto，Paolo Magnone，Paolo Mattavelli
非对称多端口Y型变换器（AY-MPC）作为一种创新的电力电子转换架构，在集成多能源端口方面展现出显著优势。该拓扑通过单级功率转换实现了端口间的直接能量传输，消除了笨重的中间直流链路电容器和高频变压器，仅使用单个电感和两个开关即可集成额外的直流端口。然而，这种不对称结构在实现平衡的交流电网电流和最小化直流端口低频电压纹波方面仍面临重大挑战。本文提出了无需额外电路的控制方法，通过重塑扩展模块的电感电流来调制与直流端口交换的瞬时功率，从而抑制净功率波动，核心创新包括重塑电感电流调制与保持AY-MPC原生结构的平衡交流电网电流、低频电压纹波最小化。
本文提出三种创新的电流波形配置方案：Y-MPC基准波形、恒定波形和钳位波形。通过重构电流波形的调控，实验结果显示，恒定波形和钳位波形能显著降低电压纹波，所需电容分别减少至传统Y-MPC波形的18%和36%。该实现方案依赖于电感电流波形配置的创新设计，提升系统效率与稳定性，且不增加系统复杂度。
实验在V1=400V、V2=500V、P1=3kW、P2=1kW条件下进行。结果表明，钳位波形可实现超过80%的纹波削减，恒定波形亦达到62%的纹波削减效果。此外，该控制策略在各种运行条件下表现出良好的动态响应特性，峰值效率达到95.36%，为紧凑型多端口变换器的设计提供了具有重要工程实用价值的全新解决方案。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11063221
📖 第2篇
📌 基于扰动观测器的四腿逆变器PMSM驱动系统增量式无差拍预测电流控制策略
Incremental Deadbeat Predictive Current Control Strategy With Disturbance Observer for PMSM Drive Systems Using Four-Leg Inverters
作者：Yuchen Zhou，Liang Yan，Xiaocheng Wei，Mostafa S. Hamad
针对永磁同步电机(PMSM)驱动系统在电动汽车等关键领域的可靠性需求，本文提出结合滑模扰动观测器(SMDO)的增量式无差拍预测电流控制(IDPCC+SMDO)方法。该方法有效缓解了传统无差拍预测电流控制(DPCC)对电机模型参数敏感导致的预测偏差，核心创新在于指数趋近律滑模观测器设计以补偿参数失配引起的扰动与不确定性。
本文构建了带中性点连接的PMSM数学模型，深入分析了DPCC方法的参数敏感性。通过建立增量预测模型，实现永磁磁链失配影响的消除。设计的滑模扰动观测器能够准确检测并补偿由电感和电阻参数失配造成的动态扰动，关键实现包含参数补偿机制与滑模观测结构。
在健康运行和开相容错运行条件下进行仿真与实验验证。结果表明，IDPCC+SMDO方法表现出比传统DPCC更低的电流纹波和更佳的动态响应。该方法提升了控制系统对温度变化、磁饱和等参数变化的鲁棒性，增强了容错能力，确保系统能够在故障时稳定运行，充分体现了高可靠性的工程应用价值。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11080317
📖 第3篇
📌 如何识别并网逆变器稳定域：一种无模型测量方法
How to Identify Grid-Connected Inverter Stability Region: A Model-Free Measurement-Based Method
作者：Quansen Rong，Pengfei Hu，Yu Cao，Guanxiang Wang，Ying Huang，Dong Wang
针对可再生能源并网规模扩大的挑战，本文提出了一种创新的无模型测量方法，通过向并网逆变器(GCI)的电压和电流采样注入虚拟扰动，有效降低测量成本与复杂度。该方法引入电压区间划分理念，并在区间内建立广义导纳模型，实现全运行域稳定性的高效推算。
具体实现仅需在每个电压区间测量两个预设运行点，通过解析推导获取该区间内所有运行点的导纳特性。该方法避免了传统阻抗测量对昂贵设备的依赖，也突破了数据驱动需大量预设点的限制，关键实现包括虚拟扰动注入和广义导纳建模。
实验验证显示，该方法能准确识别GCI稳定边界，并实现小信号失稳风险提前预警。此外，基于测量数据分析优化控制参数（如电压前馈系数）能够显著提升系统稳定域。此技术具有显著的优势：无需控制器内部信息、测量成本低、预设数据需求少，对实际工程应用价值重大。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11068174
📖 第4篇
📌 基于多通道共形接收器的无人机高错位容忍无线充电系统
High-Misalignment Tolerance WPT System for UAV by Multichannel Conformal Receiver
作者：Feng Shuo Yang，Qingxuan Zhang，Yu Lan，Chen Chen，Mingxing Xiong，Ben Zhang，Tianlu Ma，Zeming Shi，Jinhai Jiang，Kai Song，C.Q Jiang
无人机(UAV)续航时间短和充电效率低成为制约应用的关键问题。本文针对无线功率传输（WPT）中着陆错位、低负载能力及电磁兼容性难题，提出新型双极磁化螺线管发射器与多通道共形接收器设计。该系统通过正交磁通捕获机制，显著提升对360°旋转错位及多方向偏移的容忍度。
发射端无需外部控制自动生成旋转磁场，接收端紧密集成于无人机起落架，实现零气动阻力和高功率密度。核心优势涵盖磁通抵消技术抑制泄漏磁场、显著降低电磁干扰，创新点体现于结构设计与电磁兼容性的全面提升。
实验表明，系统最大输出功率达425 W，直流-直流效率达81.6%，且在多错位条件下输出电压波动仅2.7 V、效率波动不超过3.5%。该方案为无人机无线充电提供了高鲁棒性解决方案，推动无人机自动化作业技术发展。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11078367
📖 第5篇
📌 无传感器永磁同步电机驱动中常见电气故障与传感器故障的容错控制
Fault-Tolerant Control of Common Electrical Faults and Sensor Faults in Sensorless PMSM Drives
作者：Yun Zhang，Xueqing Wang，Lei Kong，Linlin Lu，Zheng Wang，Yao Mao
针对无传感器永磁同步电机(PMSM)驱动系统在故障时无法准确估计转子位置的问题，本文提出了无需辅助设备的四类常见故障容错控制方案，涵盖开路故障(OPF)、开关故障(OSF)、电流传感器故障(CSF)、电压传感器故障(VSF)。
创新性地更新非线性磁链观测器的电压输入，实现OPF与OSF状况下的转子位置精确估计；针对CSF，设计基于定子电压模型的Luenberger观测器准确估计故障相电流；兼顾VSF，通过直流链路电压补偿保障系统稳定，关键实现包括自适应估计与传感器故障补偿。
实验结果证实，该容错控制方案在多类故障工况下均能维持系统稳定运行，转子位置估计误差最大仅为0.21弧度，电流估计误差小于1A，解决方案显著提高了系统的可靠性和安全性，适用于电动汽车等高可靠性场景。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11016092
📖 第6篇
📌 基于等效电路模型极化网络综合阻抗量化的快速电池参数辨识算法
Fast Battery Parameters Identification Algorithm Based on Equivalent Circuit Model Polarization Network Comprehensive Impedance Quantification
作者：Zhihao Yu，Shunyuan Wang，Luning Liu，Yu Liu，Pengyu Cui，Ruituo Huai，Long Chang
锂离子电池参数的准确辨识对于电池全生命周期管理至关重要。本文提出基于窗口算法的快速辨识方法，将多个RC网络阻抗量化为单一综合阻抗值，实现了快速而稳定的电池开路电压、欧姆电阻与极化电阻辨识，突破传统下参数辨识的含糊收敛问题。
研究通过同步观测2RC等效电路模型参数和状态，结合激励电流和电压观测值，利用状态估计序列提取瞬态网络综合阻抗，关键实现点为瞬态量化技术及匹配工程应用的量化框架设计。
算法在严格时间限制 (1秒内) 的数据测量序列条件下执行，取得了准确提取开路电压及阻抗参数的能力。多算法对比测试表明，参数辨识结果稳定可靠，对不同工况适应性良好，为电池离线快速检测提供了重要技术路径。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11062360
📖 第7篇
📌 基于NSGA-II算法的低电磁干扰环形空心电抗器多参数优化设计及其在紧凑型电力转换系统中的应用
FEA-Free Multiparameter Optimization of Low-EMI Toroidal Air-Core Reactors via NSGA-II for Compact Power Conversion Systems
作者：Zhaofa Du，Zhenfei Dong，Zhonghao Dongye，Yongji Chen，Haoteng Geng，Lei Qi
本文聚焦环形空心电抗器的设计与优化，旨在通过该结构减少漏磁并降低占地面积，进而最小化电磁干扰(EMI)。研究提出基于非支配排序遗传算法(NSGA-II)的多目标优化框架，实现成本与温升的同步最小化。
创新点包括推导了包括线圈自感和互感的电感解析计算模型与包含稀疏因子p和高度H的温升经验方程，显著提高设计效率。关键实现为无FEA快速设计与多目标帕累托最优搜索。
实验耗时缩短至0.1秒，原型电抗器最大工作电流达30A，电感值为8.7mH，占地面积减少70%。该方法广泛适用于空间受限场所，显著提升设计效率并推动高密度电力电子设备发展。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11087700
📖 第8篇
📌 基于多晶金刚石的单面冷却SiC MOSFET功率器件热-电互连增强技术
Enhanced Thermal–Electrical Interconnect for Single-Sided Cooling SiC MOSFET Power Device Based on Polycrystalline Diamond
作者：Tongyu Zhang，Laili Wang，Xin Zhang，Jin Zhang，Yan Wang，Fengtao Yang，Yunqing Pei，Yongmei Gan
针对SiC MOSFET热扩散限制问题，本文提出基于化学气相沉积多晶金刚石(CVD PCD)的热-电互连(TEIC)结构，通过芯片双表面利用，实现优化热管理。核心创新点包括铜镀层与铜填充通孔的电气连接以及高导热绝缘基板支撑。
理论与仿真分析显示该方案显著降低结-环境和结-壳热阻，分别降低45.1%和51.4%。关键设计优势体现在采用导热系数高达1800W/(m·K)的PCD材料及与SiC芯片匹配的热膨胀系数，确保优异散热性能及可靠性。
实验验证了TEIC器件的热阻显著降低，并 demonstrated 出色的可靠性。这一创新结构为高功率密度SiC模块带来了高效散热解决方案，尤其对单面冷却应用场景具有重要推动作用。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11083649
📖 第9篇
📌 基于动态阈值调整的永磁同步电机事件触发模型预测控制
Dynamic Threshold Adjustment-Based Event-Triggered Model Predictive Control for PMSM Motor
作者：Junqiang Luo，Yixiao Luo，Kai Yang，Md Sazzit Hossen，Jincheng Yu
有限控制集模型预测控制（FCS-MPC）具备处理非线性约束的灵活性，但伴随较高开关频率带来损耗。本文基于动态阈值调整提出事件触发(ET)策略，通过集成扰动补偿器，实现对阈值的动态自适应，精准响应参数漂移与快速动态变化。
方法设计了包含可调系数的修正阈值不等式，触发条件不满足时控制信号保持恒定，满足时激活FCS-MPC方案更新控制信号。该策略有效缓解了开关频率和计算负担的矛盾，提升系统效率及性能平衡。
实验结果显示，开关频率从4330Hz降至3265Hz，总谐波失真(THD)从13.67%降低到6.19%。在150%电阻和电感失配，50%永磁磁链失配条件下，电流纹波稳定在0.6A，远优于传统ET-MPC的1.3A波动。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11036695
📖 第10篇
📌 数字电流模式控制升压转换器中离散时间状态反馈设计方法：提升瞬态性能与稳定性
Discrete-Time State Feedback Design Approach in a Digitally Current Mode Controlled Boost Converter for Improving Transient Performance and Stability
作者：Dipayan Chatterjee，Santanu Kapat，Indra Narayan Kar，Mrinmay Bhowmik
面对电流模式控制(CMC)升压转换器中由于存在右半平面(RHP)零点带来的控制带宽提升限制，本文提出基于离散时间(DT)状态反馈(SF)的设计方法，利用数字CMC架构显著提升瞬态性能和系统稳定性。
创新点在于引入精确的DT模型捕获采样延迟效应，采用极点配置优化设计控制器，允许增益交叉频率提升至接近RHP零点频率范围，兼顾快速响应及抑制过冲。关键实现细节包含采样延迟补偿与多负载适应性设计框架。
基于FPGA实现的原型验证其优越性，在电阻负载、恒流负载和恒功率负载条件下均表现出良好鲁棒性，成功提升闭环带宽，提升系统对输入扰动和参数变化的鲁棒性，为高功率密度转换器设计提供崭新思路。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11029613
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