Jiangbiao He · Paolo Mattavelli · Fernando Briz · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年7月

为满足全球零排放可持续能源发展需求，交通和公用电力等行业正经历快速变革，电力电子在电动汽车、电动船舶、飞机、太阳能/风能发电和储能等众多功率转换系统中发挥支柱作用。然而电力电子可靠性尚未受到足够重视，特别是在安全关键应用中可靠性应是首要设计优先级。工业4.0和5.0着重互联性、自动化、智能和实时状态监测，数字在线预防性维护和优化至关重要。数字孪生是物理系统的数字复制品，可准确预测和反映物理系统的实时健康状况，通过物理组件与数字孪生模型间的实时双向数据流实现。该特刊发表10篇文章涵盖数字孪生参数估...

解读: 该数字孪生特刊与阳光电源智能运维战略高度契合。特刊涵盖的Buck/Boost变换器数字孪生参数估计、五电平ANPC逆变器故障诊断和SiC MOSFET模块电-热-机械建模与阳光iSolarCloud平台的智能诊断和预测性维护功能发展方向一致。数字孪生技术在直流电容、电感、开关管寄生电阻实时估计方面的...

Imteaz Rahaman · Botong Li · Brian Roy Van Devener · Kai Fu · Applied Physics Letters · 2025年5月 · Vol.126

超宽禁带半导体因其大禁带宽度和高击穿电场在下一代功率电子器件中具有广阔前景。金红石相GeO2（r-GeO2）因具备双极掺杂能力而备受关注，但其研究尚处初期，需深入探究结构特性以提升外延层质量。前期工作发现，在r-TiO2(001)衬底上通过金属有机化学气相沉积生长的r-GeO2薄膜呈现方形图案与平滑区域共存的表面形貌。本研究利用透射电子显微镜分析其结构特征，结果表明方形区域为结晶态，而平滑区域呈非晶态；测得(110)晶面间距为0.324 nm，略高于理论值0.312 nm。

解读: r-GeO2超宽禁带半导体（禁带宽度>4eV）研究对阳光电源功率器件升级具有前瞻价值。相比现有SiC器件（3.3eV），r-GeO2更高的击穿电场强度可支撑更高电压等级应用，适用于PowerTitan储能系统的1500V直流母线和ST系列储能变流器的功率模块设计。其双极掺杂能力为实现低导通损耗的IG...

Yulong Ni · Kai Song · Lei Pei · Xiaoyu Li 等8人 · Applied Energy · 2025年5月 · Vol.385

准确的健康状态（SOH）估计与拐点识别对于优化电池性能及生命周期管理至关重要。本文提出了一种结合改进的基于牛顿-拉夫逊优化算法优化支持向量回归与自适应提升算法（INRBO-SVR-AdaBoost）的SOH估计方法，以及一种基于最大垂直距离法并考虑失效阈值的拐点识别方法。首先，引入三项改进以增强标准NRBO算法的全局搜索能力与收敛速度，从而使SVR方法能够获得最优参数；随后，采用AdaBoost算法对INRBO-SVR方法进行集成，进一步提高SOH估计精度。实验结果表明，INRBO-SVR-Ad...

解读: 该锂电池SOH估计与拐点识别技术对阳光电源ST系列储能变流器及PowerTitan系统具有重要价值。INRBO-SVR-AdaBoost算法可集成至iSolarCloud平台,实现储能系统电池健康状态精准预测(误差<0.89%),优化BMS管理策略。拐点识别方法可指导ESS全生命周期管理,精确判定电...

Wei Li · Wenlu Zhang · Chunyang Chen · Xinxin Tang 等6人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年4月

储能式有轨电车对其储能装置供电系统提出了高要求，充电系统需具备高电压、大功率输出以实现快速充电。采用三级DC–DC拓扑与碳化硅（SiC）MOSFET等宽禁带半导体器件可提升耐压等级与开关频率，适用于高压大功率场景。本文提出一种三级不对称混合钳位DC–DC变换器，通过“串联充电、并联放电”电路结构，在特定条件下实现输入侧中点电压自平衡。设计了满足储能电车充电需求的控制算法，并研制基于SiC器件的样机模块。相比前代系统，体积减小32.85%，质量降低30.70%。仿真与实验验证了中点电压自恢复能力及...

解读: 该三电平SiC DC-DC变换器技术对阳光电源储能与充电业务具有重要应用价值。中点电压自恢复功能可直接应用于ST系列储能变流器的DC-DC级联架构，解决三电平拓扑中点电位漂移难题，提升系统可靠性。SiC器件应用与高频化设计实现32.85%体积缩减，契合PowerTitan储能系统的高功率密度需求。非...

Bin Chen · Guo He · Lin Hu · Heng Li 等7人 · Applied Energy · 2025年4月 · Vol.384

摘要 作为混合储能系统（HESS）电动汽车中一种流行的能量管理策略（EMS），模型预测控制（MPC）易受现有参数建模方法在模型精度和参数敏感性方面的影响。本文提出了一种基于分层数据驱动预测控制的新型EMS。上层采用优化的长短期记忆（LSTM）网络进行轨迹预测，从而为下层获取具有成本效益的负载功率需求。在下层，针对HESS提出了一种数据驱动预测控制（DeePC）方法，以实现电池与超级电容器之间的最优功率分配，并最小化电池容量衰减。与传统的MPC不同，DeePC基于仅从HESS的输入-输出数据构建的...

解读: 该分层数据驱动预测控制技术对阳光电源储能系统具有重要应用价值。论文提出的DeePC方法无需精确参数建模,仅依赖输入输出数据即可实现电池-超级电容混合储能的最优功率分配,相比传统MPC降低运行成本22.68%。该技术可直接应用于ST系列PCS的能量管理策略优化,通过LSTM网络预测负荷需求,结合Dee...

Wei Li · Yi Xie · Rui Yang · Yining Fan 等6人 · IEEE Transactions on Industrial Electronics · 2025年4月

随着锂离子电池技术的蓬勃发展，大规模电池组的管理面临着一项重大挑战：虽然全面的时变电热特性曲线至关重要，但稀疏的传感器系统仅能提供有限的传感信息。在新兴的电池管理系统中，传感器系统的信息缺失问题通常被忽视。本文提出了一种电池传感器系统架构的优化方法，可实现对大规模电池组全局电热特性曲线的在线传感。首先，通过拓展信息熵的应用，提出了一种适用于任意电池传感器系统的架构优化方法。基于这种优化后的传感器拓扑结构，本文随后重点研究了一种用于捕捉大规模电池组全局电热特性曲线的在线传感方法。通过这种方法，利用...

解读: 从阳光电源储能系统业务视角来看，这项基于稀疏传感器系统的大型电池包全局电热场在线感知技术具有重要的工程应用价值。当前储能系统向大规模、高能量密度方向发展，我们的液冷储能产品和集装箱级储能解决方案中，电池包规模动辄数百至数千个电芯，传统BMS面临传感器成本与监测精度的矛盾：全面部署温度和电压传感器会显...

Xianbo Zhou · Lei Fan · Jing Ning · Hao Zhou 等9人 · Applied Energy · 2025年4月 · Vol.383

摘要 液态金属电池（LMBs）因其长循环寿命、高安全性和低成本，在大规模储能领域具有广阔的应用前景。然而，LMBs在放电过程中存在较大的浓差极化以及一定的内部短路风险，严重阻碍了其实际应用。本研究提出采用施加外加磁场的策略来解决上述两个问题。首先，通过数值模型和逻辑推理阐明了外加磁场发挥作用的机理。进一步的实验结果表明，外加磁场显著提升了LMBs的放电性能。在500 mA cm−2的电流密度下，61.9 mT的磁场使放电电压提高了34.64%；在1000 mA cm−2的电流密度下，29.6 m...

解读: 该液态金属电池外磁场调控技术为阳光电源ST系列储能系统提供创新思路。研究揭示的磁场抑制浓差极化机制(500mA/cm²下电压提升34.64%)可启发PowerTitan大容量储能产品的热管理优化和电化学性能提升。磁场快速修复短路故障的能力对储能PCS的故障诊断与自愈合控制策略具有借鉴意义,可集成至i...

Wenqiang Xu · Kai Zhou · Yalun Li · Bin Gao 等10人 · Applied Energy · 2025年3月 · Vol.377

摘要 随着储能与动力电池系统电压等级的提升，电池系统的电气安全问题受到广泛关注。电池系统中因连接松动等电气故障引发的串联电弧问题日益严重。然而，目前针对电池系统中串联电弧的研究仍处于初级阶段。因此，为探究电池相关的电弧灾害问题，本研究搭建了模拟串联电弧故障的实验平台。以正极接线端电弧为重点研究对象，探讨了不同条件下电池相关电弧的演化规律，并分析了其对电池造成的危害效应。结果表明，当系统电压为200 V、电路电流为2C时，不同荷电状态（SOC）的电池均可产生稳定的电弧。同时，电弧可熔穿电池外壳形成...

解读: 该研究揭示的200V系统串联电弧演化规律对阳光电源储能系统安全设计具有重要参考价值。针对ST系列PCS及PowerTitan储能系统,建议在电池簇连接处集成电弧检测算法,通过监测电流波动特征实现早期预警。研究中电弧导致的电池壳体熔穿、电解液泄漏等失效模式,可指导iSolarCloud平台开发基于温升...

Qionglin Shi · Min Zhou · Haomiao Li · Kangli Wang 等5人 · IEEE Transactions on Industry Applications · 2025年2月

液态金属电池（LMB）因其卓越的安全性和长寿命，作为一种新型储能技术受到了广泛关注。分析其老化轨迹，特别是容量骤降过程，对于理解其老化机制和实现有效的健康诊断至关重要。然而，在容量骤降之前，该电池往往缺乏明显的预警信号，这阻碍了在实际应用中对容量的准确预测和采取主动措施。为应对这一挑战，本研究提出了一种数据驱动的方法，该方法能有效量化液态金属电池的容量变化，在容量骤降发生前发出预警。首先，采用经验模态分解方法将容量数据分解为多个分量，这些分量代表了液态金属电池的不同特征。随后，应用高斯混合模型为...

解读: 该液态金属电池容量骤降预警技术对阳光电源储能产品线具有重要借鉴价值。虽然阳光电源主要采用锂电池技术路线，但其数据驱动的预测性维护方法可直接应用于PowerTitan储能系统和ST系列储能变流器。通过在iSolarCloud云平台集成充放电曲线特征参数实时监测与机器学习异常检测算法，可提前数个周期识别...

Yi Zhang · E. Zhang · Haomiao Li · Min Zhou 等5人 · IEEE Transactions on Industry Applications · 2025年2月

电池技术在大规模储能系统中至关重要，因其灵活性和高效率而备受重视。在众多电池选项中，液态金属电池（LMBs）凭借低成本、长寿命、高安全性和大容量等优势，在储能领域展现出了极具前景的应用潜力。外部短路（ESC）作为一种常见的滥用形式，有可能引发更为严重的内部短路（ISC）。然而，目前大多数关于液态金属电池的研究尚未深入探讨其潜在的触发机制。本文通过电极形态分析揭示了该触发机制，并通过多物理场模型模拟进行了验证。在外部短路过程中，不均匀的电流密度会导致锂的不规则沉积，最终会导致阳极和阴极接触，即发生...

解读: 该液态金属电池短路机理研究对阳光电源PowerTitan大型储能系统的安全设计具有重要参考价值。虽然阳光电源主流储能系统采用锂电池技术，但研究揭示的外短路诱发内短路的动态演化机制——局部过热导致电流分布失衡、界面扰动增长形成短路通道——对ST系列储能变流器的多层次保护策略设计具有启发意义。可应用于优...

Wei Wu · Zhiqing Yang · Shan He · Helong Li 等6人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年1月

在弱电网中，交变电压控制（AVC）可提升带锁相环（PLL）的跟网型电压源换流器（VSC）的电压刚度和有功功率传输能力。然而，AVC会因无功电流加剧控制回路的d-q轴不对称耦合，引发不利交互，威胁系统稳定性。为此，本文首先提出一种基于系统额定参数的AVC参数整定方法，并系统分析AVC对d-q耦合、稳定域及电压动态的影响。进一步提出稳定性增强控制（SEC），用以补偿PLL与AVC引入的负耦合效应。所提方案实现了VSC在极弱电网下的额定功率稳定运行，实验验证了其有效性。

解读: 该AVC增强控制技术对阳光电源ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器在弱电网并网场景具有重要应用价值。针对西北、澳洲等高阻抗电网（SCR<1.5），所提SEC稳定性增强控制可有效补偿PLL与AVC的负耦合效应，突破现有GFL控制在极弱电网下的功率传输瓶颈。建议将该参数整定方法集成至PowerTita...

Yi Zhang · Lei Fan · Haomiao Li · Bo Li 等7人 · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.377

摘要 液态金属电池（LMB）因其长寿命和低成本的特性，被认为是大规模电网储能最具前景的解决方案之一。由于LMB具有全液态结构，许多研究人员面临的主要挑战是滥用条件对液-液界面稳定性以及发生内部短路（ISC）后的本征安全性的影响。本研究通过系统的实验研究，比较了不同滥用条件——包括机械滥用（振动、倾斜）、电气滥用（外部短路）和热滥用（热冲击）——对LMB电热特性的影响。结果表明，LMB在滥用条件下具有较强的自愈能力。值得注意的是，除由完全倾斜引发的ISC外，几乎所有由滥用条件引起的电压和温度变形在...

解读: 该液态金属电池安全性研究对阳光电源ST系列储能变流器及PowerTitan系统具有重要参考价值。研究揭示的机械滥用(振动>10Hz、倾斜>39.3°)易引发内短路特性,可指导我们优化储能系统BMS热管理策略和机械结构设计。电池自愈合能力及温度特征(550-564°C)为PCS保护算法开发提供依据,特...

Fanguang Shao · Kai Yao · Xinbo Ruan · Zhiqiang Xing 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年11月

本文提出了一种带有零电压开关（ZVS）电容的图腾柱无桥功率因数校正变换器，该变换器中的功率开关可在整个电网周期内实现零电压开关，且简化了零电压开关电流的检测。分析了该变换器的工作原理。针对零电压开关电容与电感之间的谐振，详细分析了电感电流的线性化以及主要元件的参数。给出了开关的导通时间、零电压开关电容的电压以及一种控制方案。在实验室搭建了一台100 W的样机，以验证所提出变换器的工作情况。在220 V/100 W和110 V/65 W条件下，实测的转换效率和功率因数分别为98.15%和0.986...

解读: 从阳光电源的业务角度来看，该论文提出的带零电压开关（ZVS）电容的图腾柱无桥PFC变换器技术具有重要的应用价值。该技术通过在全线周期内实现功率开关的零电压开关，有效降低了开关损耗，在220V/100W工况下实现了98.15%的转换效率和0.986的功率因数，这对我司光伏逆变器和储能系统的效率提升具有...

Ruhuan Li · Jun Zhou · Zitong Qiu · Haonan Li 等9人 · Applied Energy · 2025年10月 · Vol.395

摘要 可逆固体氧化物电池（RSOC）能够实现高效的电-气-热联产，然而在能源系统优化中，如何将RSOC的电化学表征与热管理进行耦合的研究仍较为缺乏。本文提出了一种全面的基于RSOC的联产模型，该模型独特地整合了电化学特性和热管理，并考虑了RSOC的多状态运行模式。所提出的模型在基准电价、波动电价和补贴电价三种场景下，相较于固定模式运行分别实现了3.14%、2.96%和4.55%更高的经济效益，表现出优越的经济性能。此外，该模型在优化过程中有效捕捉了RSOC的动态特性，这通过详细的运行调度结果得以...

解读: 该RSOC电-气-热三联供优化模型对阳光电源储能系统具有重要借鉴价值。其电化学特性与热管理耦合优化思路可应用于ST系列PCS的多模式运行策略,特别是模式切换时的电流平滑过渡和温度自主调控机制,可提升PowerTitan储能系统在日前调度中的经济性3-5%。热备用消除预热时间、增强功率响应的设计理念,...

Jie Zhang · Md Tanvir Hasan · Shubham Mondal · Zhengwei Ye · Applied Physics Letters · 2025年7月 · Vol.127

本文报道了一种通过引入铍（Be）掺杂来提升ScAlN/GaN高电子迁移率晶体管（HEMTs）性能的新方法。该器件展现出显著降低的关态漏电流，并在高电流应力条件下表现出优异的稳定性。通过精确调控Be掺杂浓度，有效抑制了栅极泄漏电流和动态导通电阻退化，同时保持良好的开态特性。透射电子显微镜与二次离子质谱分析证实了材料界面清晰且掺杂均匀。该研究为高性能GaN基功率器件的可靠性提升提供了可行路径。

解读: 该掺铍ScAlN/GaN HEMT技术对阳光电源功率器件应用具有重要价值。低关态漏电流特性可直接降低ST系列储能变流器和SG光伏逆变器的待机损耗，提升系统效率；高电流应力稳定性解决了GaN器件在PowerTitan大型储能系统长期运行中的可靠性痛点。相比传统AlGaN方案，ScAlN材料的高极化特性...

Shaogui Fan · Jiandong Duan · Li Sun · Kai Zhang · IEEE Transactions on Power Electronics · 2019年4月

本文提出了一种用于串联超级电容器的快速模块化多绕组变压器均衡拓扑（MMTBT）。该拓扑实现了模块内部及模块间电压均衡的完全解耦，具有高度的模块化特性。与现有技术不同，该方案解决了多模块共享PWM驱动导致的控制局限性，显著提升了均衡速度与系统灵活性。

解读: 该拓扑在超级电容器均衡控制方面的创新，对阳光电源的储能系统业务具有重要参考价值。虽然目前PowerTitan和PowerStack主要采用锂电池技术，但随着混合储能（锂电+超级电容）在调频等高功率密度场景的应用需求增加，该模块化均衡技术可优化储能变流器（PCS）的直流侧管理，提升系统寿命与效率。建议...