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欢迎阅读IEEE Transactions on Power Electronics期刊2026年issue2推送（第2期/共13期）。本推送共包含10篇研究论文简介，内容聚焦于先进的电机控制、高效电源转换、宽禁带半导体应用及系统稳定性等核心方向。主题涵盖：针对开关磁阻电机与永磁同步电机的高性能模型预测控制方法；面向热电发电与高压应用的宽范围能量收集及新型绝缘封装技术；基于DSP的旋变数字转换器在线自校准方案；大功率压电换能器的超快瞬态追踪策略；电流型推挽DC-DC变换器的环流抑制调制技术；主动磁轴承的智能解耦控制；直流系统负荷下垂控制的延迟鲁棒性设计；以及面向SiC MOSFET功率模块的电压过冲抑制、动态均流与电场缓解等创新工程方案。以上研究展现了电力电子领域在系统建模、控制策略优化及器件可靠性提升方面的最新进展。 本期研究对工业驱动、能量采集与高压功率模块的工程化应用具有重要推动作用，可直接指导控制算法部署与硬件封装改进。
本期目录
📖 第1篇：一种适用于开关磁阻电机的谐波优化无差拍预测控制方法
📖 第2篇：一种新颖的具有计算高效设计的永磁同步电机驱动约束无静差模型预测位置控制器
📖 第3篇：面向宽范围TEG能量收集的28纳米CMOS自谐振升压转换器IC支持多模式操作
📖 第4篇：一种基于DSP的旋变数字转换器在线自校准方法
📖 第5篇：大功率压电换能器超快瞬态性能追踪方案
📖 第6篇：基于自然换流策略的电流型推挽DC-DC变换器环流抑制技术
📖 第7篇：基于改进思维进化算法优化的BP神经网络逆系统的六极径向主动磁轴承解耦控制
📖 第8篇：直流系统中负荷下垂控制的设计考量
📖 第9篇：面向SiC MOSFET功率模块电压过冲抑制与动态均流的分立式去耦电容器设计方法
📖 第10篇：高介电常数与高介电强度聚合物涂层用于15 kV SiC MOSFET功率模块中的电场缓解
📖 第1篇
📌 一种适用于开关磁阻电机的谐波优化无差拍预测控制方法
A Harmonic Optimized Deadbeat Predictive Control Method for Switched Reluctance Machine
作者：Shoujun Song，Chenyi Yang，Haoyu Yin，Qiyuan Cheng，Chong Bao，Ruiqing Ma，Weiguo Liu
本文针对开关磁阻电机（SRM）在工业驱动中普遍存在的转矩脉动大与传统预测模型精度不足的问题，提出了一种基于二阶贝塞尔曲线磁链模型结合全位置区间插值的预测框架。总体技术路线为：以电压与电感参数为输入，通过简化但精确的三参数磁链模型预测相电流與磁链变化，进而在无差拍（Deadbeat）框架内选择开关序列，实现快速闭环控制。文章同时采用瓦里尼翁原理分析电流谐波对电磁转矩的贡献机制，并引入谐波优化电流分布作为主动补偿手段；核心创新点包括：简洁高效的磁链参数化、天牛须搜索算法的快速在线优化与扩展电压调节的PWM改进，这些策略在设计上与传统基于表格或高阶仿真模型的方法明显不同，显著降低离线测量与计算负担，同时提升预测精度与控制带宽。
在实现细节上，本文首先用只需三个参数（对齐位置增量电感、非对齐位置增量电感、非对齐位置饱和电感）的模型替代传统多点查表，保证模型在全位置区间的插值精度。控制器在每个采样周期内以预测的电流与磁链为目标，计算无差拍开关动作；为优化电流波形，使用天牛须搜索对电流谐波幅值与相位进行快速调整，搜索过程中采用启发式快速收敛策略以满足20 kHz控制频率的实时性要求。系统考虑了电压约束与饱和效应，并通过改进的脉宽调制方案扩展有效电压调节范围。实现要点包括：实时磁链估计、快速启发式优化器与对PWM分辨率的工程折中。
实验基于dSPACE快速原型平台展开，在96 V母线与20 kHz控制频率下对SRM在500–1200 rpm与1.5–2 Nm工况进行稳态与动态测试。关键结果包括：在各工况下，所提增强型DPC在峰值或均方值上实现了对比传统DPC约50%转矩脉动抑制；系统效率维持基本不变且在变速变载动态下无振荡超调现象。进一步测试表明，优化后的电流分布在换相区段通过调整直流偏置与特定谐波幅相可有效补偿转矩短缺，带来明显的瞬态改善。综合实验结论与工程价值：减少离线测量需求、提高估计精度、并在工业控制器上具备良好部署潜力。
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📖 第2篇
📌 一种新颖的具有计算高效设计的永磁同步电机驱动约束无静差模型预测位置控制器
A Novel Constrained Offset-Free Model Predictive Position Controller for PMSM Drives With a Computationally Efficient Design
作者：Shaobin Li，Mingfei Cai，Liang Zhuo，Ralph Kennel，Marcelo Lobo Heldwein，Yongxiang Xu
本文面向位置伺服中的永磁同步电机（PMSM）控制瓶颈，提出一种约束无静差模型预测位置控制器（OFMPPC），并引入标量参考调控器（SRG）理论以显著降低在线计算量。研究问题在于在存在电流、转速与电压约束时如何实现高精度位置控制与快速响应，同时对抗外部扰动与参数摄动。总体框架采用增广状态空间的无级联结构，直接联合控制位置、速度和q轴电流，利用Kalman滤波器在线估计扰动以确保零稳态误差。控制器设计被构造为带约束的凸二次规划问题，目标是兼顾性能与实时时延。
为降低求解器复杂度，本文创新性地将多变量约束优化借助SRG理论化简为单变量快速决策，从而在每个控制步仅需若干条件判断与除法运算即可得到最优参考轨迹。实现细节包括：构建增广状态观测器、在线扰动估计的Kalman滤波器设计、将约束集转化为可分解判断序列，以及对SRG中平滑因子η和迭代次数τ进行参数化调优。关键实现点为SRG平滑因子与迭代次数τ的工程选择，以在确保稳定性的前提下降低计算时延，便于在实时嵌入式控制器上部署。
实验在典型位置阶跃测试（1 rad、4 rad、10 rad）下进行，并与对比方法比较稳态误差与约束满足情况。关键指标显示所提方法在稳态位置误差方面性能优异，最低稳态位置误差达到0.00079 rad；算法在50%参数失配（电阻、电感、惯性、磁链）场景下仍保持鲁棒性。计算复杂度与传统迭代求解器相比显著降低，适配于实时长时域MPPC。工程结论：该方法兼顾快速动态响应、强约束处理能力与低计算复杂度，适用于高性能PMSM伺服系统的工业化实现。
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📖 第3篇
📌 面向宽范围TEG能量收集的28纳米CMOS自谐振升压转换器IC支持多模式操作
A Self-Resonant Boost Converter IC Supporting Multimode Operation for Wide-Range TEG Energy Harvesting in 28-nm CMOS
作者：Arooba Shafique，Rajapaksha Mudiyanselage Ishara，Tae-Ryeong Kim，Sahan Pushpika Pitigala，Jong-Wook Lee
本文提出一款用于热电发电机（TEG）的自谐振升压转换器IC，目标是实现对具有大范围源阻抗（7–150 Ω）TEG的高效能量捕获。系统框架基于一个内置的自谐振振荡器（SRO），将最大功率点跟踪（MPPT）控制器直接嵌入SRO环路以管理低侧开关导通时间，并设计了用于高侧开关的MOVT最大输出电压跟踪控制器以支持多模式（DCM/CRM/CCM）切换。该架构的主要创新在于通过SRO本征振荡特性实现MPPT，避免了传统固定频率MPPT在宽RS范围内的跟踪盲区，从而提升了端到端能量收集效率。
实现要点包括SRO与MPPT在28 nm低功耗CMOS节点上的低功耗集成设计、在SRO环路内进行的导通时间调节策略以及多模式下高低侧开关的协同控制。作者对控制器功耗进行了严格优化：在源电压VS=150 mV条件下，SRO功耗为44.9 nW，MPPT控制器功耗454.1 nW，MOVT控制器為122.4 nW，整机功耗为777.8 nW，这些关键数值证明了设计在超低功耗能量采集器件中的可行性。
实验覆盖了不同RS与VS工况，结果显示在10–103 Ω范围内实现了超过90%跟踪效率，在VS=200 mV且RS=7 Ω时测得峰值端到端效率为89.4%。此外，多模式支持使得在源阻抗与负载变化显著时仍能维持高效能量收集。工程价值体现在：该IC为低电压热电源提供了一个功耗极低、跟踪范围广且工艺可规模化的解决方案，利于自供电传感与物联网终端的部署。
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📖 第4篇
📌 一种基于DSP的旋变数字转换器在线自校准方法
An On-Line Self-Calibration Method for DSP-Based Resolver-to-Digital Converters
作者：Peng Zeng，Yao Sun，Feng Zhou，Hanbing Dan，Xing Li，Patrick Wheeler，Marco Rivera
本文关注基于软件的旋变数字转换器（RDC）在实际运行中由包络信号参数偏差（如幅值不平衡、直流偏移、相移）引起的周期性转子位置估计误差问题，提出了一种在线自校准框架用于实时补偿这些偏差。研究问题定位为：如何在不增加额外硬件的前提下，通过信号处理与估计算法保持全速度范围内的位置估计精度。本文基于确定性等价原则设计校准流程，并分析参数偏差如何映射到包络信号的谐波分量，从而为在线估计提供理论基础。
实现方面通过坐标变换与低通滤波器分离包络信号中的指标谐波分量，随后构造估计器在线识别幅值不平衡、相移与直流偏移等参数，并在位置估计过程中进行补偿。关键实现要点包括对包络谐波的坐标变换分离、基于低通滤波器的谐波提取以及采用鲁棒估计策略抑制噪声影响。算法在DSP平台上以实时采样率运行，无需额外传感器或硬件改动，便于工程部署。
仿真与实验在总谐波失真高达20%的条件下验证方法有效性，补偿后转子位置误差小于0.01 弧度，速度波动显著抑制。相较于未补偿或传统标定方法，本方法在同时存在多种参数偏差时表现出更强的稳定性与精度保持能力。工程结论：该在线自校准方案具备无需额外硬件、全速度段适用与对高谐波失真鲁棒的显著优势，适合软件定义的RDC商业化应用。
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📖 第5篇
📌 大功率压电换能器超快瞬态性能追踪方案
An Ultra-Fast Transient Performance Tracking Scheme for High Power Piezoelectric Transducers
作者：Yuanfei Zhu，Tianyue Yang，Zhiwei Fang，Ming Yang
针对大功率压电换能器（HPPT）在启动阶段存在的频率与振幅瞬态追踪慢的问题，本文提出一种超快瞬态性能追踪方案，旨在显著缩短启动响应时间并提高系统鲁棒性。文章首先分析带电气匹配电路的HPPT瞬态特性，指出常规方法在启动阶段难以快速锁定激励频率而导致长时间振幅过渡。为此提出了结合逆变器、变压器与LC匹配的ITLC 驱动方案以形成等效虚拟电阻，从而在不引入真实电阻功耗的情况下改善启动阻尼特性。
在控制实现上，本文提出了一种基于电纳（electro-mechanical admittance）的频率跟踪控制策略，以在启动初期有限时窗内快速提取系统动态特性并调整驱动频率。关键实现要点包括基于电纳的瞬态辨识、快速估计算法与无额外传感器的实时闭环调整。文中对比了基于相位反馈的常规方法與提出方法在不同比例的匹配电路与负载变化下的跟踪性能，给出实现参数的工程建议以确保在不同工作点均具备线性良好的频率估计性能。
实验在典型超声切割系统（时间常数τ=100.8 ms）上验证：本文方法实现了频率追踪时间仅5.5 ms（0.055 τ），振动响应时间15.0 ms（0.15 τ），相比传统相位反馈法分别加速约13倍与6倍。这些显著的加速效果说明该方案在工业化超声系统启动性能提升方面具备显著工程价值，尤其适合对启动时间敏感的高功率应用场景。
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📖 第6篇
📌 基于自然换流策略的电流型推挽DC-DC变换器环流抑制技术
Circulating Current Suppression of Current-Fed Push–Pull DC–DC Converter With Natural Commutation Strategy
作者：Zhifeng Sun，Yankun Chen，Jinhui Zeng，Qunfang Wu，Jiangli Ren，Wei Su，Pengfei Yu
在低压大电流应用中，电流型推挽（CFPP）变换器以其高功率密度优势被广泛采用，但在输入电感与漏感不匹配时会产生严重环流与电压尖峰。本文提出一种基于环流抑制（CCS）调制策略，核心思想是同步调节占空比与移相角以最小化电流不匹配持续时间，从而降低电流应力與环流损耗。文章系统推导了传输功率、电流应力与环流功率的数学模型，给出在不同电压增益与传输功率下策略的理论优越性。
实现要点包括同时调度双PWM占空比與移相量的具体算法、基于模型的损耗估计與ZVS/ZCS达成条件的工程约束。本文将所提CCS与单PWM、双PWM及PWM加移相等现有自然换流策略展开对比，分析了各策略在等效电流应力与环流上的差异。关键实现参数如占空比曲线与移相极限对峰值电流与效率影响显著，工程化实现时需在成本、复杂度与性能之间权衡。
实验在500 W样机上验证，结果显示相较于最先进对比策略，CCS至少将电流应力降低35.21%，环流功率降低67.26%，并带来峰值效率提升约1.2%。此外，所有开关实现了零电压开关（ZVS），原边实现零电流开关（ZCS），这使得该策略在功率密度和可靠性方面具有明显优势，适合用于低压大电流高密度功率转换系统。
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📖 第7篇
📌 基于改进思维进化算法优化的BP神经网络逆系统的六极径向主动磁轴承解耦控制
Decoupling Control of Six-Pole Radial Active Magnetic Bearings Based on BP Neural Network Inverse Optimized by Improved Mind Evolutionary Algorithm
作者：Zhihao Ma，Huangqiu Zhu
针对六极径向主动磁轴承（AMB）在径向位移上存在的耦合问题，本文提出将反向传播神经网络（BPNN）逆系统与一种改进的思维进化算法（IMEA）相结合以实现解耦控制。问题定义为：在转子大幅偏离平衡时如何快速恢复并抑制耦合导致的横向位移。文章建立了六极AMB的数学模型，提出通过训练BPNN逆模型来补偿力-电流非线性耦合，并以IMEA优化网络初始权值与阈值以避免陷入局部最优。核心创新包括：自适应子种群规模策略与自适应方差调整策略，用于提升进化搜索效率与局部精细搜索能力。
实现细节涵盖IMEA在训练阶段的参数化（子种群动态调整规则、方差更新准则）、BPNN结构选择与损失函数定义，以及将训练后逆模型与原系统串联以形成伪线性闭环控制器。关键实现要点包括对训练集的覆盖设计以包含大扰动情形、对网络正则化以提高泛化能力，以及对IMEA搜索步长和方差的工程设置以平衡收敛速度与全局探索。文中着重说明了在真实悬浮实验中如何将仿真训练迁移到物理平台并进行在线微调。
实验与对比结果显示：IMEA-BPNN在转子浮起时间上比GA-BPNN与MEA-BPNN分别缩短37.6%与26.6%；在施加50 N扰动时，y方向耦合位移较GA-BPNN与MEA-BPNN分别降低63.3%与45.5%，显示出显著的解耦与抗扰性能提升。工程意义在于该方法能在高动态工况下提供更快的响应与更小的耦合误差，利于高精度旋转机械与高速轴承系统的可靠运行。
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📖 第8篇
📌 直流系统中负荷下垂控制的设计考量
Design Considerations for Load Droop Control in DC Systems
作者：Muhammad Anees，Hao Tu，Srdjan Lukic
随着分布式可再生能源與储能设备的普及，直流配电系统的互操作性成为核心设计问题。本文系统性研究了在负荷侧引入下垂控制以实现无需集中通信的自主管理，并重点探讨通信延迟对该策略稳定性的影响。文章首先证明在理想无延迟条件下，负荷下垂能够将恒功率负载（CPL）的负阻抗特性转换为正阻抗，从而从根本上消除CPL诱发的不稳定性；但在实际工程中，下垂控制往往依赖于外部控制器或协议（如Modbus/CAN），这会引入通信延迟Td，成为系统稳定性的关键制约因素。
为量化延迟影响，本文采用一阶Padé近似对延迟建模并导出依赖于延迟的最小母线电容表达式，指出延迟会显著恶化系统稳定裕度。为提升延迟韧性，提出了基于滤波的斜坡速率控制器（FRRC），该控制器通过低通滤波器模拟商用变换器的斜坡速率限制，从而在延迟存在时维持稳定。关键实现参数包括FRRC带宽的选择，例如在10 ms延迟下将带宽设为50 rad/s可将最小所需母线电容从32 mF降至10 mF，显著降低硬件体积与成本。
通过理论推导與硬件在环（HIL）测试，文章验证了所提稳定性条件的有效性並给出工程化建议：在存在通信或控制延迟的分散式直流系统中，应结合FRRC与适当的母线滤波设计以保证鲁棒运行。结论与工程价值强调该研究为符合IEC/UL等新兴直流标准的系统设计提供了明确的参数化指标與实现路径，使得分布式负荷下垂在实际产品中可获得更高的稳定性与可靠性（即延迟鲁棒性）。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11172736
📖 第9篇
📌 面向SiC MOSFET功率模块电压过冲抑制与动态均流的分立式去耦电容器设计方法
Design Method of Distributed Decoupling Capacitors for Both Voltage Overshoot Suppression and Dynamic Current Sharing in SiC MOSFET Power Module
作者：Tongyu Zhang，Shuai Xiong，Laili Wang，Hongzhou Gong，Zaojun Ma，Yan Wang，Yunqing Pei，Xu Yang
对于快速开关的SiC MOSFET功率模块，关断瞬态电压过冲與并联芯片的动态电流不均是阻碍高可靠性与高密度封装的两大挑战。本文提出在模块中集成分布式去耦电容器的设计方法，以同时实现电压过冲抑制和动态均流目标。文章首先理论分析了集成去耦电容所产生的双频振荡，并据此给出高低频振荡峰值电压的计算方法，从而为总去耦电容取值提供工程化界限。
随后构建含分布式去耦电容的模块电路模型，分析这些去耦电容对并联MOSFET等效源阻抗的影响，推导出分布式电容会在等效源阻抗中引入可调负项的结论。关键实现要点包括对各位置去耦电容容值与布局的优化以匹配最低阻抗支路，确保在瞬态时刻能调节电流分配。文中强调了在选择总电容时存在的经济与空间折中：超过某一上限后，继续增加电容对抑制过冲的边际收益递减。
实验结果表明，采用本文方法后模块关断电压过冲由48.0%降至12.8%，电流不平衡度由>60%下降至约5%。这一显著改善证明了分布式去耦电容在提升SiC模块关断余量与多芯片并联可靠性方面的强大工程价值，为高压高功率密度模块设计提供了可复制的设计流程与参数选择准则。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11123696
📖 第10篇
📌 高介电常数与高介电强度聚合物涂层用于15 kV SiC MOSFET功率模块中的电场缓解
High Dielectric Constant and High Dielectric Strength Polymer Coating for Electric Field Mitigation in 15 kV SiC MOSFET Power Modules
作者：Tianshu Yuan，Jia Lixin，Yuan Xi，Dingkun Ma，Junji Wei，Laili Wang
随着中压SiC器件向15 kV等级发展，模块封装中如何缓解电场集中与提升局部放电起始电压（PDIV）成为关键问题。本文提出一种单一均质聚合物涂层，兼具高介电常数（ε_r≈4.34）与高介电强度（> 125 kV/mm），用于在覆铜（DBC）基板边缘形成电场缓释层，从而降低硅胶内部最大电场强度并提高局部放电性能。
本文通过电场仿真与实验结合的方式分析涂层厚度对电场分布的影响，发现当涂层厚度为80 µm时，硅胶中的最大电场强度可降低约57%。在IEC 60270局部放电测试中，涂覆后的DBC显示PDIV平均提升超过101%。此外，将该涂层工艺集成到15 kV半桥模块封装并在12 kV直流母线下进行双脉冲测试表明，该涂层与现有封装流程兼容，仅需增加一步流延涂覆工艺即可实现显著的电场缓释效果。
工程化优势包括：相较于非线性或掺杂复合材料方案，均质聚合物涂层通过流延法即可精确控制厚度与工艺稳定性，便于量产；在保证绝缘强度与电场分布改善的同时，工艺复杂度低、成本可控。综合结论为：该涂层为推动SiC器件在更高电压等级下的可靠应用提供了一种简便且有效的封装强化途径，具有良好的工业推广前景。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11184251
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