Zhengkui Zhao · Minxiao Han · IET Power Electronics · 2025年8月 · Vol.18

本文提出了一种针对在逆变和整流模式下运行的模块化多电平变换器（MMC）中绝缘栅双极型晶体管（IGBT）开路故障的有效检测方法。该方法采用分段式结构，包含故障监测与故障确认两个功能环节，通过缩小故障范围显著降低计算负担，并能在不受运行扰动和故障场景影响的情况下精确定位故障桥臂。

解读: 该MMC子模块IGBT开路故障诊断技术对阳光电源PowerTitan储能系统和大功率光伏逆变器具有重要应用价值。文章提出的分段式监测与确认方法可直接应用于ST系列储能变流器的IGBT功率模块保护，通过缩小故障范围降低计算负担，提升系统可靠性。该方法适用于逆变和整流双向运行模式，契合储能系统充放电场景...

Chia-Lung Hung · Yi-Kai Hsiao · Jing-Neng Yao · Hao-Chung Kuo · Solid-State Electronics · 2025年6月 · Vol.226

摘要 由于具有更高的击穿电场和热导率，碳化硅（SiC）功率器件适用于高电压和高温应用。近年来，许多SiC肖特基势垒二极管（SBD）和垂直双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管（VDMOSFET）已实现商业化生产。与硅基绝缘栅双极型晶体管（Si-IGBT）相比，SiC VDMOSFET固有的体二极管也可用作电感开关电源电路中的续流二极管，从而无需额外封装的二极管，这有助于降低成本并减小整体封装尺寸。然而，当作为续流二极管使用时，SiC VDMOSFET体二极管的双极载流子导通特性和少数载流子注入机制会...

解读: 该JBSFET技术对阳光电源具有重要应用价值。通过将JBS二极管与VDMOSFET单片集成,实现了5.2mΩ-cm²低导通电阻和快速反向恢复特性,可直接应用于ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器的三电平拓扑中,省去外置续流二极管,降低封装成本和体积。其1700V耐压等级和优异温度特性,特别适合电动...

Mohammad Anas Anees · Saad Mekhilef · Marif Daula Siddique · Marizan Mubin 等6人 · IEEE Transactions on Industry Applications · 2025年6月

本文提出了一种可配置的十五电平双电源中性点钳位逆变器拓扑结构，该拓扑对电源故障和开关故障具有可靠的应对能力。该拓扑有两个直流电源、四个电容，总共包含六个单向开关和四个双向开关。采用电平移相脉宽调制（PWM）来生成所需数量的电平。所提出的拓扑即使在出现电源故障和开关故障时，也能够令人满意地生成多电平输出波形。在PLECS中进行了功率损耗分析，以证明所提出的多电平逆变器（MLI）具有较高的效率。通过获取开关故障率，表明该MLI的可靠性得到了提高。此外，针对不同的故障情况进行了开关故障分析，以展示系统...

解读: 该可配置双源逆变器拓扑对阳光电源储能与充电产品线具有重要应用价值。其开关电容多电平技术可应用于ST系列储能变流器，通过冗余路径设计提升系统容错能力，在功率模块故障时维持降额运行，契合PowerTitan大型储能系统的高可靠性需求。双源架构适配光储融合场景，可优化ESS集成方案中的直流母线管理。十五电...

Philip Korta · Animesh Kundu · Lakshmi Varaha Iyer · Narayan C. Kar · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年6月

宽禁带半导体器件在电动汽车牵引逆变器中因具备更高的能效和功率密度而受到广泛关注。本文研究利用氮化镓（GaN）器件的快速开关特性，进一步提升牵引逆变器的效率与功率密度。建立了GaN逆变器的电热耦合模型，并通过实验验证了其精度，在多数工况下效率误差不超过0.3%或损耗偏差小于100 W。提出一种考虑直流母线电压纹波限制的新型可变开关频率策略，相较固定开关频率方案最高可提升效率5%。结合GaN的高速开关能力，该方法使电容体积减小35.7%，同时提高了驾驶循环效率和逆变器功率密度。

解读: 该GaN可变开关频率控制技术对阳光电源新能源汽车产品线具有重要应用价值。文中提出的电热耦合建模方法和考虑母线纹波约束的变频策略，可直接应用于阳光电源车载OBC充电机和电机驱动系统的优化设计。通过动态调整开关频率，在轻载工况降频减少开关损耗，重载时提频保证性能，可使驱动系统效率提升最高5%，同时电容体...

Zhenhui Wu · Rongzhou Zeng · Shengchang Lei · Linyuan Liao 等6人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年5月

硅绝缘栅双极型晶体管（Si IGBT）在高功率系统中至关重要，但其较大的开关损耗限制了应用。本文受SiC JFET/Si MOSFET级联结构启发，提出并验证了一种SiC JFET与低压Si IGBT级联结构（L.SSIC）。该结构在导通状态下具有更强的电流导通能力，但仍存在严重的关断拖尾电流。为此，引入吸收电容和升压电容以优化开关瞬态并抑制拖尾电流。实验与TCAD仿真表明，在600 V/60 A条件下，L.SSIC的开关损耗较传统Si IGBT降低42.5%；在80 A、200 kHz下，其功...

解读: 该SiC JFET/Si IGBT级联结构技术对阳光电源功率器件应用具有重要参考价值。L.SSIC方案在600V/60A工况下开关损耗降低42.5%，在高频应用中功率损耗优于传统方案，可直接应用于ST系列储能变流器和车载OBC充电机的功率模块设计。外部吸收电容与升压电容抑制拖尾电流的方法，为阳光电源...

Shekhar Bhawal · Himanshu Patel · Kamalesh Hatua · Subhashish Bhattacharya · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年4月

提出一种用于两级式固态变压器（SST）的闭环控制架构与准方波调制方法，通过反馈公共直流母线电压实现闭环调节，无需DC-DC级串联谐振变换器的频率控制。该控制可从低压侧实现，降低隔离要求。输入串联输出并联模块化结构结合谐振运行特性，自然平衡各AC-DC单元的直流链电压。AC-DC级主要采用Si-IGBT，仅电压源变换器（VSC）使用SiC-MOSFET，降低器件成本。调制策略利用自然均压条件，使IGBT单元在工频开关，减小损耗；VSC以40 kHz高频切换，等效高开关频率，支持低频谐波抑制与瞬态功...

解读: 该准方波调制的SST闭环控制技术对阳光电源储能与充电产品线具有重要应用价值。其输入串联输出并联的模块化架构与ST系列储能变流器的中高压直挂方案高度契合，可简化隔离设计降低成本。Si-IGBT与SiC-MOSFET混合应用策略为PowerTitan大型储能系统的功率模块设计提供优化思路：工频级采用低成...

Caio Eduardo Silva · Gabriela Lígia Reis · André Mendonça Alzamora · Hélder de Paula · IEEE Transactions on Industry Applications · 2025年2月

脉宽调制电压源逆变器（PWM-VSI）广泛应用于 adjustable speed drives（ASD）中以控制感应电机。在重工业应用中，ASD与电机之间的长电缆会引发高频问题。一种创新方案是将逆变桥和直流母线电容移至电机侧，利用长电缆作为直流输电线路以缓解该问题。然而，逆变器在恶劣环境下的可靠性面临新挑战。本文基于失效物理（PoF）与可靠性设计方法，针对IGBT模块开展可靠性分析，优化设计并降低成本。结果表明，采用两种PWM策略及400 A–6.5 kV IGBT的三电平有源中点钳位（3L-...

解读: 该IGBT模块可靠性分析技术对阳光电源多条产品线具有重要价值。针对恶劣环境的PoF可靠性设计方法可直接应用于ST储能变流器和SG光伏逆变器的功率模块优化，特别是沙漠、高原等极端工况下的PowerTitan储能系统。三电平ANPC拓扑与PWM策略优化可提升1500V光伏系统和大功率储能PCS的效率与寿...

Michael Walter · Mark-M. Bakran · IEEE Transactions on Industry Applications · 2025年1月

本研究的核心目标是提高一款设计用于在 400 V 直流母线电压下运行的牵引混合开关逆变器的效率。这一目标通过将分立的 650 V 硅绝缘栅双极型晶体管（Si - IGBT）和续流二极管与 650 V 碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管（SiC - MOSFET）进行并联组合来实现。本研究提出了一种创新方法，即引入额外的电感，将 SiC - MOSFET 半桥与 IGBT/硅二极管半桥解耦。这种解耦方法有效降低了有源 SiC - MOSFET 的开通损耗和无源硅二极管的关断损耗，与非解耦配置相比，...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于电感解耦的硅基IGBT与碳化硅MOSFET混合逆变器技术具有重要的应用价值和战略意义。 该技术通过在SiC-MOSFET半桥与IGBT/Si二极管半桥之间引入解耦电感，有效降低了SiC-MOSFET的开通损耗和硅二极管的关断损耗，这与我们在光伏逆变器和储能变流器产...

Guilherme Salvador Ferreira · Victor Hugo Soares Lopes · Anderson V. Rocha · Andriamaharavo Mamianja Rakotozafy 等5人 · IEEE Transactions on Industry Applications · 2025年1月

模块化设计在中压变流器中得到了广泛应用，它为故障发生后更换一组受损设备提供了一种简便方法，使系统能够快速恢复运行。例如，将功率半导体器件布置成变流器相模块，可使系统仅在更换有缺陷的相模块时停止运行，而有缺陷的相模块可送回供应商处进行维修。然而，相模块内故障功率半导体器件的指示通常仅由门极驱动器给出，并且在停机期间借助万用表进行简单的在线测试。本文证明，任何一相中的一个扁平封装绝缘栅双极型晶体管（IGBT）功率半导体器件发生故障都可能导致后果升级，而且基本测试可能不足以发现其他相模块中性能下降的器...

解读: 该IGBT故障后退化分析技术对阳光电源中压储能系统（PowerTitan）和SG系列大功率光伏逆变器具有重要应用价值。针对模块化多电平拓扑（如ST系列储能变流器采用的三电平结构），研究揭示的邻近器件潜在退化机理可优化故障后维护策略：不仅更换损坏模块，还需评估相邻IGBT的健康状态。电热耦合仿真方法可...

Mahyar Hassanifar · Milad Shamouei-Milan · Kourosh Khalaj Monfared · Yousef Neyshabouri 等5人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年1月

五电平嵌套中点钳位（5L-NNPC）变换器在可再生能源转换、并网系统及电机驱动中具有广泛应用前景。然而，任一开关发生开路故障（OCF）将导致逆变器停机。为此，本文提出一种包含故障检测、诊断与容错运行的综合容错策略。采用基于模型的双层方法实现故障开关的准确识别，并结合模型预测控制（MPC）与开关状态重构，实现故障后部分功率输出。针对故障后开关状态减少及相电压不平衡问题，自动调节多目标代价函数的权重因子，有效平衡飞跨电容电压。仿真与实验结果验证了所提方法在故障检测准确性及容错运行能力方面的有效性。

解读: 该五电平NNPC变换器容错技术对阳光电源多条产品线具有重要应用价值。在ST系列储能变流器中，所提出的基于MPC的故障诊断与容错策略可显著提升系统可靠性，实现IGBT开路故障后的降额运行，避免整机停机造成的经济损失。对于SG系列大功率光伏逆变器，五电平拓扑的容错能力可保障电站持续并网发电。在电动汽车驱...

Zhigang Yao · Xinyu He · Ziheng Xiao · Fei Deng 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年12月

对于高功率应用而言，交错式三电平直流 - 直流转换器是满足高电压和大电流需求的首选拓扑。然而，由于多个开关的耦合效应，电感电流并非标准的三角波形，这使得在近临界导通模式（near - CRM）下的分析和控制变得复杂。本文提出了一种电感电流纹波预测方法，并为交错式 n 相三电平直流 - 直流转换器建立了统一的电流纹波表达式。该用于预测电流纹波的统一表达式适用于任意多相，避免了传统方法中使用分段占空比以及针对每个交错相数进行逐例分析的繁琐求解过程。基于电流纹波预测，本文提出了一种可变开关频率控制方法...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项交错并联多相三电平DC-DC变换器技术具有显著的战略价值。该技术针对高功率应用场景，与我司光伏逆变器、储能变流器等核心产品的技术路线高度契合。 **技术价值分析**：论文提出的电感电流纹波统一预测方法解决了传统多相交错控制中分段占空比分析的复杂性问题，这对我司大功率1...

Naizhe Diao · Xiaoqing Zhang · Yingwei Zhang · Xiaoqiang Guo 等5人 · IEEE Transactions on Industrial Electronics · 2024年9月

本文针对电压源逆变器（VSI）提出了一种基于水平自适应周期校正（HaPC）的绝缘栅双极型晶体管（IGBT）开路（OC）故障诊断方法，该方法能够在频率变化条件下实现任意 IGBT 开路故障的诊断与定位。首先，提出了水平自适应周期提取（HaPE）方法，用于在频率变化时准确获取电流信号的周期。HaPE 将信号从时域转换到相位域，以间接获取电流信号的周期，同时使每个周期内的采样点数相同。其次，提出了基于虚拟时域周期校正（VTDPC）的多维特征提取方法，该方法能够实现不同周期特征的一致性，从而大幅减少训练...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于水平自适应周期校正的IGBT开路故障诊断技术具有重要的工程应用价值。作为核心功率器件，IGBT的可靠性直接影响光伏逆变器和储能变流器的系统稳定性，而开路故障是最常见的失效模式之一。 该技术的核心创新在于解决了变频工况下的故障诊断难题。传统方法在电网频率波动或MPP...

R. Manikandan · R. Raja Singh · IEEE Transactions on Industry Applications · 2025年5月

功率半导体模块通常包含多个芯片，以满足电动汽车和工业应用对电流和电压额定值的要求。绝缘栅双极型晶体管（IGBT）模块底板上的焊点疲劳是功率转换器中的一种重要失效模式。这些失效在涉及常规驾驶、再生制动和加速的电动汽车应用中尤为突出。本研究引入了一种新方法，通过关注外壳的温度差异来评估IGBT模块在底板焊点疲劳过程中的健康状况。本文提出了一种精确的电热模型，可有效确定IGBT模块的结温。所设计的电热模型通过考虑器件级和模块级热参数的影响，精确估算了结温。在ANSYS和PLECS环境中，为IGBT模块...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项针对三电平NPC拓扑中IGBT模块的非侵入式状态监测技术具有重要的应用价值。尽管该研究聚焦于电动汽车领域，但其核心技术完全适用于我们的光伏逆变器和储能变流器产品线。 IGBT模块的底板焊层疲劳是功率变换器的主要失效模式，这一问题在光伏和储能系统中同样突出。光伏逆变器面...

刘鹏 · 周望君 · 邓二平 · 陆金辉 等7人 · 中国电机工程学报 · 2025年5月 · Vol.45

双面散热绝缘栅双极性晶体管（IGBT）模块因热阻低、功率密度高和寄生电感小等优势，已成为电动汽车功率器件的主流选择，其封装可靠性备受关注。尽管已有大量针对模块材料的功率循环研究，但环氧树脂作为与芯片及三层焊料直接接触的材料，其对模块寿命的影响尚不明确。本文通过对比含环氧树脂与无环氧树脂模块在相同条件下的功率循环试验，发现环氧树脂可延长焊料层寿命，提升模块整体功率循环能力，但可能引发芯片失效。结合试验前后超声扫描与仿真分析，揭示了环氧树脂的作用机理，为双面散热IGBT模块的设计与制造提供了参考依据...

解读: 该研究对阳光电源功率器件封装可靠性提升具有重要价值。双面散热IGBT模块已广泛应用于ST系列储能变流器、SG大功率光伏逆变器及电动汽车驱动系统中，环氧树脂对焊料层寿命的延长机理可直接指导功率模块封装设计优化。研究揭示的环氧树脂应力缓冲作用可改善PowerTitan等大型储能系统中IGBT模块的功率循...

Hiroshi Suzuki · Tomoyuki Miyoshi · Takashi Hirao · Yusuke Takada 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年4月

我们先前提出了一种金属氧化物半导体可控存储载流子二极管（MOSD），以突破传统 p - n 二极管在导通损耗和开关损耗之间的折衷问题。这种 MOSD 的结构是在阳极区域添加一个 n 沟道金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET），用于动态控制存储载流子密度。本研究的仿真结果表明，由于深 p⁻ 层完全覆盖 MOS 栅极，与 MOSFET 中的栅控体二极管相比，我们的 MOSD 的开关损耗能够充分降低。窄单元宽度和电子阻挡层（EBL）分别是我们 MOSD 的特性，它们也分别增强了开关损耗和正向电压...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项MOS可控储载二极管（MOSD）技术对我们在光伏逆变器和储能变流器领域具有重要的战略价值。该技术通过在阳极区集成n沟道MOSFET来动态控制载流子密度，成功突破了传统p-n二极管导通损耗与开关损耗之间的固有矛盾，这正是我们高功率密度产品设计中长期面临的核心瓶颈。 从技...

Zeliang Zhang · Guangzhao Luo · Xinyu Li · Yuxuan Du 等6人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年3月

针对经典三相半桥电机驱动在开路故障下的无传感器控制难题，提出一种利用IGBT开路相中反电动势与二极管导通残流相关性的方法。首先建立残流模型，并设计适用于不同转速的统一采样策略。基于该统一模型构建相位反电动势观测器，实现故障后转子速度与位置的精确估计。实验验证表明，该方法在稳态下估计误差为0.3 rad，加减速过程中为0.5 rad，具有良好的动态与稳态性能。

解读: 该IGBT开路故障下的无传感器容错控制技术对阳光电源电动汽车驱动产品线具有重要应用价值。研究提出的二极管导通残流统一模型可直接应用于车载OBC充电机和电机驱动系统，通过反电动势观测器实现故障后的位置估计，避免增加冗余传感器成本。该方法在稳态0.3rad、动态0.5rad的估计精度可保障ST系列储能变...

Xiang Li · Guiqin Chang · Matthew Packwood · Qiang Xiao 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年11月

本文研究了不同热界面材料（TIMs）对半导体功率模块内部器件间热耦合的影响。具体而言，针对配备续流快速恢复二极管（FRDs）的绝缘栅双极型晶体管（IGBT）功率模块，采用两种热界面材料，即导热硅脂和石墨片进行研究。首先对功率模块内部芯片间的热耦合进行了理论分析，随后给出了数值模拟和实验测试结果。结果之间的一致性验证了热界面材料的热导率越低，芯片间的热耦合越强。由于自热热阻和耦合热阻均取决于热界面材料的热导率，因此对二者在总热阻中的贡献比例变化进行了量化。此外，还表征了热界面材料对IGBT芯片和F...

解读: 作为全球领先的光伏逆变器和储能系统供应商，阳光电源的核心产品高度依赖IGBT功率模块的热管理性能。该论文针对导热界面材料（TIM）对功率半导体器件热耦合影响的研究，对我司产品可靠性提升具有重要参考价值。 在大功率光伏逆变器和储能变流器中，IGBT与续流二极管（FRD）的热耦合效应直接影响系统的功率...

He Xu · Lianjie Wang · Chushan Li · Wuhua Li 等6人 · IEEE Transactions on Vehicular Technology · 2024年9月

与传统燃油汽车不同，电动汽车的空调系统不仅要承担车厢的热管理，还要负责电池系统的热管理，甚至包括电机控制的热管理。对制冷和制热功率的高要求导致电动汽车的续航里程大幅减少。作为空调系统的核心，电动压缩机在电动汽车的热管理中起着至关重要的作用。本文表明，与硅绝缘栅双极型晶体管（Si IGBT）相比，碳化硅金属 - 氧化物 - 半导体场效应晶体管（SiC MOSFET）更适用于 800V 电动汽车的电动压缩机。本文从系统能效、压缩机运行边界、噪声、振动与声振粗糙度（NVH）性能以及系统小型化趋势等方面...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，本论文关于SiC MOSFET在800V电动汽车空调压缩机中的应用研究，为我们在新能源电力电子领域的技术演进提供了重要参考价值。 首先，论文系统论证了SiC MOSFET相比传统Si IGBT在高压应用中的优势，这与阳光电源在光伏逆变器和储能变流器领域的技术路线高度契合。...

Fengqi Chang · Olga Ilina · Markus Lienkamp · Leon Voss · IEEE Transactions on Power Electronics · 2019年4月

为提升电动汽车续航里程并降低成本，本文提出在电驱动系统中采用基于低压硅MOSFET的多电平变换器。通过对多电平硅MOSFET逆变器、传统IGBT逆变器及碳化硅（SiC）MOSFET逆变器进行建模，并在参考车型上进行对比分析。

解读: 该研究探讨的多电平拓扑与低压MOSFET应用，对阳光电源电动汽车充电桩及车载电源产品线具有重要参考价值。随着高压平台趋势，多电平技术能有效降低开关损耗并提升功率密度。建议研发团队关注该拓扑在充电桩功率模块中的应用潜力，以优化转换效率并降低系统成本。同时，该研究对比SiC与Si MOSFET的思路，可...

Hulong Zeng · Shuitao Yang · Fang Z. Peng · IEEE Transactions on Power Electronics · 2017年8月

本文探讨了利用谐波电流进行无线电能传输（WPT）的新概念。由于高压大电流IGBT的频率限制在20kHz左右，这限制了变压器系统频率。串联谐振变换器（SRC）因其结构简单、效率高，被广泛应用于WPT领域。

解读: 该研究关注无线充电技术中的谐波电流应用及IGBT频率限制，与阳光电源的电动汽车充电桩业务高度相关。虽然目前主流充电桩以有线快充为主，但无线充电是未来技术演进的重要方向。文中提及的IGBT频率限制及谐振变换器设计，可为阳光电源研发下一代高功率密度充电模块提供理论参考。建议研发团队关注该技术在提升充电效...