Pengyu Lai · Sudharsan Chinnaiyan · Zhuowen Feng · Salahaldein Ahmed Rmila 等6人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年3月

为减小电力电子系统的体积、重量和成本，本文提出一种基于高温碳化硅（SiC）的半桥功率模块。通过在低温共烧陶瓷（LTCC）基板上集成两个栅极驱动器，降低栅极回路电感并实现小型化。介绍了LTCC驱动器的设计与制备工艺，并讨论了模块的布局设计、仿真及材料选择。采用耐高温材料使模块可在高达200°C下工作。在25°C至200°C范围内开展双脉冲测试，测得开关dv/dt为10–15 V/ns，高温下性能退化不明显。当前模块温度上限受限于栅极驱动IC，后续将研发高温驱动IC以提升热可靠性，为高密度高温功率模...

解读: 该200°C高温SiC半桥模块技术对阳光电源功率器件应用具有重要价值。LTCC集成栅极驱动方案可降低寄生电感、提升开关速度（dv/dt达10-15V/ns），直接适用于ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器的功率模块优化，提升功率密度和效率。200°C耐温能力可减少散热系统体积，支持PowerTit...

Ping Wu · Yi Fan · Xiaoyang Mei · Haoquan Qian 等5人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年2月

传统铝线键合封装存在寄生电感高和可靠性差等问题，制约了碳化硅（SiC）功率器件的发展。铜夹（Cu-clip）互连技术可改善散热性能，提升功率密度，但多芯片结构下的应力集中与电气性能问题仍具挑战。本文提出一种带卸荷槽的拱形铜夹（Arch-G）结构，相较于传统平面铜夹，应力降低39.1%；相比线键合器件，导通损耗更低，寄生电感减少32.6%。通过功率循环试验验证了其可靠性，为高性能Cu-clip功率器件设计提供了重要参考。

解读: 该Cu-clip互连技术对阳光电源功率器件封装升级具有重要价值。拱形卸荷槽设计可降低39.1%应力、减少32.6%寄生电感，直接适用于ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器的SiC模块优化。低寄生电感特性可提升开关速度、降低导通损耗，增强三电平拓扑效率；优异的热-力性能可提高PowerTitan大型...

Xianghao Mo · Daniel Ríos Linares · Regina Ramos · Miroslav Vasić · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年2月

提出采用时域有限差分(FDTD)方法的新型体素法用于功率变换器实时三维温度映射。该方法通过数字孪生(DT)提供功率变换器瞬态热行为,为功率变换器健康管理提供先进温度监测解决方案。核心特征是从物理设计到热仿真对功率变换器及其元件进行数字化。采用自适应网格技术应对FDTD计算需求,显著减少功率变换器热仿真所需资源。为确保实时监测在嵌入式系统上实现DT,分析DSP与FPGA适用性,结论是FPGA因热求解器并行化和SoC平台数据管理协同而理想。实验验证所提方法精度误差不高于5%。

解读: 该可嵌入数字孪生温度监测技术对阳光电源功率变换器健康管理有重要创新价值。体素FDTD方法可应用于ST储能变流器和SG光伏逆变器的实时热监测,实现精准温度预测和故障预警。FPGA实现的自适应网格DT对PowerTitan大型储能系统的在线热管理有借鉴意义,可优化散热设计并延长器件寿命。该技术对阳光电源...

Jinxiao Wei · Jinpeng Cheng · Yuxiang Chen · Li Ran 等6人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年2月

功率电子领域正致力于提升可回收性。功率半导体器件与模块制造能耗高、材料成本大，但使用寿命有限。本文探索一种有望提高其可回收性的封装结构，聚焦无基板设计中的散热与电气绝缘问题。采用定制三分段热管替代难回收的陶瓷覆铜（DBC）或活性金属钎焊（AMB）基板，并假设以可回收聚醚酰亚胺（PEI）封装替代常规热固性塑料外壳与硅凝胶。提出设计流程，匹配热管性能与器件热耗散及绝缘需求。结果显示，结至散热器热阻显著低于传统基板，且通过比较不同工质的绝缘强度，确定了可行的绝缘方案。

解读: 该无基板功率半导体封装技术对阳光电源功率器件应用具有重要价值。在ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器中，功率模块占据成本和能耗的显著比例，采用热管替代DBC/AMB基板可显著降低结至散热器热阻，提升SiC/GaN器件的散热性能，支撑更高功率密度设计。可回收PEI封装材料符合储能系统全生命周期绿色化...

Xuefeng Geng · Yunze He · Longhai Tang · Shan Chang 等6人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年1月

有效的状态监测技术对确保绝缘栅双极型晶体管（IGBT）的安全运行至关重要。现有方法多集中于电、热、磁参数的提取。近期研究表明，IGBT在开关瞬间可释放可被声发射（AE）传感器检测到的开关应力波（SSW）。然而，利用SSW监测IGBT健康状态仍具挑战性。本文构建了功率循环与SSW测试平台，研究分立式IGBT在功率循环中键合线退化对SSW的影响。结果表明，随着键合线退化，SSW的时域能量指标和频域重心频率均发生显著变化，揭示了基于AE的IGBT内部键合线状态监测的可行性。

解读: 该IGBT键合线退化声发射监测技术对阳光电源核心产品具有重要应用价值。在ST系列储能变流器和PowerTitan大型储能系统中，IGBT功率模块是关键失效部件，传统电热参数监测难以实现早期故障预警。该研究提出的开关应力波（SSW）监测方法可集成至阳光电源iSolarCloud智能运维平台，通过AE传...

Xinyuan Zhang · Zhijian Feng · Shuzhe Zhao · Zixiang Sun 等6人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年1月

本文提出了一种新型五电平混合中点钳位（NPC）-有源NPC（ANPC）H桥单相逆变器，通过结合使用硅（Si）器件的NPC臂与碳化硅（SiC）器件的ANPC臂，有效控制SiC器件成本。提出分数频率半周期（FFHC）空间矢量脉宽调制（SVPWM）策略，使NPC臂开关器件工作于基频，ANPC臂器件仅在半个周期内高频开关，从而提升效率、功率密度与热稳定性。详细阐述了逆变器的工作原理，并建立损耗与热模型以分析器件损耗分布、温度分布及最大结温。实验样机验证了该拓扑在效率、功率密度和热性能方面的优势。

解读: 该混合NPC-ANPC五电平拓扑及FFHC调制策略对阳光电源多条产品线具有重要应用价值。在车载OBC充电机领域，通过Si/SiC混合方案可有效控制成本，同时ANPC臂半周期高频开关策略显著降低开关损耗，提升功率密度，契合车载轻量化需求。在ST储能变流器单相模块设计中，该拓扑的基频开关特性可降低NPC...

Amir Taghvaie · Tharindu Fernando · Firuz Zare · Dinesh Kumar 等5人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年1月

随着现代电力电子变换器在配电网中的广泛应用，谐波问题日益突出，严重影响电能质量，可能导致设备过热、误跳闸和故障。传统谐波分析方法难以准确估计谐波，且现有在线估计技术尚不完善。本文提出一种基于深度神经网络（DNN）的深度学习方法，用于实现配电网中谐波的快速、实时在线估计。所提方法采用新型时间卷积神经网络（TCNN）结构，并结合双回归头网络分别估计电压与电流谐波的幅值和相位角，具备强适应性和灵活性。通过引入在线训练机制，模型可快速响应非平稳运行条件。实验基于包含变频调速装置与三相二极管整流器的实际系...

解读: 该基于深度学习的谐波在线估计技术对阳光电源多条产品线具有重要应用价值。在ST系列储能变流器和PowerTitan大型储能系统中，可实时监测并预测谐波污染，优化PWM调制策略以主动抑制谐波注入；在SG系列光伏逆变器中，结合MPPT算法实现电能质量与发电效率的协同优化；在充电桩产品中，可应对非线性负载引...

Huan Wu · Houcai Luo · Jingping Zhang · Bofeng Zheng 等6人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年1月

本文对比评估了线性和六边形元胞拓扑结构的碳化硅（SiC）MOSFET在不同栅极电压、母线电压和壳温条件下的单脉冲短路鲁棒性，研究了两种拓扑结构的短路失效机理。提出并分析了一种新的门极失效与热失控导致短路失效的切换模型。首次在相同短路能量条件下对比评价了两种元胞拓扑的鲁棒性表现，全面揭示了元胞拓扑结构对SiC MOSFET短路鲁棒性的综合影响机制。

解读: 该研究对阳光电源SiC器件应用具有重要指导价值。短路鲁棒性是ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器功率模块设计的核心安全指标。研究揭示的元胞拓扑对短路耐受的影响机制，可直接应用于阳光电源自主SiC MOSFET选型与定制开发，通过优化六边形拓扑设计提升器件短路承受能力。门极失效与热失控的切换模型为P...

Weiyu Tang · Xiangbo Huang · Zhixin Chen · Kuang Sheng 等5人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2024年12月

随着碳化硅（SiC）器件持续微型化，芯片级热流密度已达1 kW/cm²，高效的热管理对功率电子器件的载流能力与可靠性至关重要。本文提出一种集冷却策略，结合低热阻封装（纳米银烧结直连散热器）与集成对流冷却结构（歧管微通道，MMCs）。经数值优化后制备三种SiC模块原型，最终设计在2.16 L/min流量下实现9.85 mm²·kW⁻¹的超低热阻，成功散出超过1000 W/cm²热流密度（总功耗1500 W），体积紧凑（约30 cm³）。相比传统液冷模块，微通道冷却热阻和泵功分别降低80%和83%。...

解读: 该集成热管理技术对阳光电源高功率密度产品具有重要应用价值。针对ST系列储能变流器和PowerTitan大型储能系统，纳米银烧结+歧管微通道方案可将SiC模块热阻降低80%，支撑更高开关频率和电流密度，有效提升系统功率密度和可靠性。对于SG系列1500V光伏逆变器，该技术可在紧凑空间内实现超1000 ...

Xuanting Song · Jun Wang · Gaoqiang Deng · Yongzhou Zou 等5人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2024年12月

短路耐受能力是开关电源中功率器件的重要指标。针对硅基和碳化硅MOSFET已有广泛研究，但对由硅MOSFET与耗尽型GaN HEMT（DHEMT）构成的级联GaN高电子迁移率晶体管，其短路失效机制尚不明确。本文通过实验与数值模拟相结合的方法，分别提取两种器件的电学特性，揭示级联结构在短路过程中的电热失效机制。结果表明，DHEMT承受的电热应力远高于硅MOSFET，更易发生热失效。进一步的热-力耦合仿真显示，异质结层间热膨胀系数差异引发的机械应力是导致DHEMT失效的根源。此外，分析了栅极控制机制对...

解读: 该级联GaN HEMT短路失效机理研究对阳光电源功率器件应用具有重要指导价值。研究揭示的DHEMT热应力集中和异质结热膨胀失配机制，可直接应用于ST系列储能变流器和SG光伏逆变器的GaN器件选型与保护设计。针对短路鲁棒性与导通电阻的折衷设计指导，有助于优化PowerTitan大型储能系统的功率模块热...

Zhaohui Wang · Shunfeng Yang · Ling Feng · Zhe Li 等5人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2024年12月

本文提出一种改进的有限控制集模型预测控制（FCS-MPC）策略，用于三电平Si/SiC混合有源中点钳位（3L-HANPC）变换器，旨在多目标下优化控制性能。该方法通过将电流约束转化为电压约束，降低计算复杂度，减少除法运算；并设计特定电压矢量序列，实现低频与高频开关单元的固定开关频率，有效抑制中点电压波动。所提策略提升了效率、计算简洁性及损耗分布均匀性，改善了热管理性能。基于4-SiC HANPC逆变平台的实验验证了其在稳态与动态性能上的优越性，并显著降低数字信号处理器的计算负担，具备良好的工程应...

解读: 该固定开关频率混合ANPC优化模型预测控制技术对阳光电源ST系列储能变流器和SG系列大功率光伏逆变器具有重要应用价值。通过Si/SiC混合拓扑实现损耗均衡与热管理优化，可直接应用于PowerTitan储能系统的功率单元设计，提升系统效率和可靠性。所提电流约束转化为电压约束的简化算法降低DSP计算负担...

Daniel Dsa · Abhinav Chinnusamy · Satish Naik Banavath · Edivan Laercio Carvalho · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2024年11月

针对电动汽车中高压电池系统对过流和短路故障保护的需求，本文提出一种紧凑、可复位、双向的固态直流断开器（SSD）。该断开器采用碳化硅开关反串联结构，具备快速响应和宽电压范围工作能力，可区分过流与短路故障，并支持可调触发电流阈值。通过电流模拟-数字转换采样与模拟硬件路径短路检测相结合，提升故障切断速度；基于I²t特性的可变反时限保护曲线有效避免了瞬态冲击电流误动作。此外，采用模块化设计，利用低功率器件和小电流传感器实现高可靠性与可扩展性。实验验证了单模块及双模块在800 V/30 A系统中对过流、短...

解读: 该固态电池断开器技术对阳光电源储能系统和新能源汽车产品线具有重要应用价值。在PowerTitan大型储能系统中，模块化SiC双向断开器可替代传统熔断器和接触器，实现电池簇级快速故障隔离，基于I²t特性的可变反时限保护曲线能有效区分浪涌电流与真实故障，避免储能系统启动时的误动作。在车载OBC充电机中，...

Meiyu Wang · Haobo Zhang · Xiaona Du · Haidong Yan 等6人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2024年11月

低温烧结银连接技术已成为功率电子封装中先进的芯片粘接方案，但其在工业界的全面应用仍存疑虑。本文系统综述了全球供应商的商用银浆材料，筛选出Alpha、Henkel等七家厂商的12种典型产品，从微观与宏观角度对其加工性能及机械、电学、热学和热力学特性进行表征与比较，分析纳米银、微米银、混合银及树脂增强型银浆的组分差异与有无压力烧结工艺的影响。基于修正的Gibson-Ashby模型，利用孔隙率预测微观形貌与宏观性能的关系，为高温高功率密度电子封装提供材料选择与工艺优化的指导依据。

解读: 该烧结银芯片粘接技术对阳光电源功率器件封装具有重要应用价值。在ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器中，SiC/IGBT功率模块面临高温、高功率密度挑战，传统焊料难以满足热管理需求。研究系统对比的12种商用银浆材料及无压力烧结工艺，可直接指导阳光电源优化功率模块die-attach方案，提升热导率和...

Manh Tuan Tran · Dai Duong Tran · Kritika Deepak · Gamze Egin Martin 等6人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2024年10月

氮化镓（GaN）功率半导体被视为下一代高功率牵引逆变器的有前景替代方案，适用于高低压应用场景。为满足数百安培峰值电流需求，并联多个GaN高电子迁移率晶体管（HEMT）芯片成为提升功率容量与降低损耗的关键设计路径。然而，并联封装结构在动态与静态电流均衡、抗高dv/dt与di/dt干扰能力、栅极驱动可靠性及热管理等方面面临挑战。本文提出一种紧凑型100 V/360 A GaN功率模块，专为绝缘金属基板（IMS）或直接键合铜（DBC）封装设计，具备优异的电气性能、散热能力、低机械应力及成本优势。通过4...

解读: 该GaN并联封装技术对阳光电源低压大电流产品线具有重要应用价值。针对48V储能系统、车载OBC充电机及充电桩等低压大电流场景，文章提出的100V/360A模块设计可直接应用于ST系列储能变流器的DC-DC变换级和新能源汽车产品。其IMS/DBC封装方案解决了并联GaN器件的电流均衡与热管理难题，相比...

Yiming Cao · Yingzhou Peng · Chongyu Zhao · Quanjie Wang 等5人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2024年10月

随着可再生能源的广泛应用，具备自同步并网能力的虚拟同步发电机（VSG）受到广泛关注。作为功率转换核心器件，IGBT因易发生故障而影响系统可靠性与寿命，成为研究重点。现有主动热控制（ATC）方法虽可调控IGBT芯片结温并延长寿命，但多需改动模块结构或导致电能质量下降，且忽视基频电流引起的长期热循环对周期性结温波动的影响。为此，本文提出一种基于开关频率调制的VSG内部IGBT主动热控制方法，有效降低IGBT平均结温及周期性结温波动。仿真与实验验证了该方法的有效性。

解读: 该基于开关频率调制的VSG热控制技术对阳光电源储能与光伏产品线具有重要应用价值。针对ST系列储能变流器和PowerTitan大型储能系统，该方法可在不改动IGBT模块结构的前提下，通过动态调节开关频率有效降低功率器件平均结温及基频热循环引起的周期性温度波动，直接提升系统可靠性与寿命。对于阳光电源已广...

Yizheng Tang · Cao Zhan · Lingyu Zhu · Weicheng Wang 等6人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2024年9月

碳化硅（SiC）功率模块在高温下性能优于传统硅器件，其热特性受材料温度依赖性显著影响。基于电热耦合的结温估算因迭代中频繁更新温度相关参数而效率低下。本文提出一种高效的多芯片SiC功率模块结温估算方法，构建了包含温度相关参数的非线性状态空间方程的三维集总热模型（LTM）。利用有限元仿真获得的动态热响应曲线，结合自适应粒子群优化（APSO）算法精确辨识非线性热参数。采用梯形规则-二阶后向微分（TR-BDF2）法分两阶段求解，兼顾稳定性与计算效率，计算速度较传统龙格-库塔法提升1948倍，误差控制在约...

解读: 该SiC功率模块高效结温估算技术对阳光电源多条产品线具有重要应用价值。在ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器中，SiC器件已广泛应用于提升功率密度和效率，精准的结温估算可优化热管理设计，提升系统可靠性。TR-BDF2算法相比传统方法计算速度提升近2000倍，可集成至iSolarCloud智能运维平...

Bogdan C. Ionescu · Liviu Mihalache · Saeed Asgari · Satyajeet Padhi 等6人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2024年9月

中压驱动器的热管理设计依赖计算量大且耗时的仿真。本文提出一种基于计算流体动力学（CFD）与降阶模型（ROM）技术相结合的创新方法。引入一种物理信息感知的非侵入式ROM，利用系统的线性时不变（LTI）特性，预测冷却介质流量变化下中压驱动组件的热行为，构建线性参数变化（LPV）ROM。该ROM方法在中压驱动功率变换器上验证，并与实测数据对比，结果表明其在保持精度的同时显著降低计算资源与时耗。该技术为驱动控制器实时嵌入精确热模型提供了可能，推动人工智能系统的发展。

解读: 该高保真降阶建模技术对阳光电源中压产品线具有重要应用价值。在ST系列储能变流器和PowerTitan大型储能系统中，SiC功率模块的热管理直接影响系统可靠性和功率密度。该ROM方法可将CFD热仿真从数小时压缩至秒级，使实时热模型嵌入控制器成为可能，实现动态功率解耦和预测性过载保护。对于1500V光伏...

Yue Pan · Yongqiang Kang · Zhichen Liu · Yifan Wei 等6人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年7月

低压环境运行的IGBT模块存在显著性能退化,影响可靠性。使用定制实验平台研究低压条件下IGBT模块功率循环老化特性和机理。结果显示低压(54kPa)加速老化,通态电压降增加5%时标准气压模块仅增加3%。低压下最大稳态结温增加12%,标准气压仅7%。老化模块拆解显示低气压环境键合质量和绝缘退化更严重。建立多物理场(电流-热-力)模型,结合低压对流换热修正分析这些效应。模型证实低压受限散热导致结温和应力(键合丝脚、焊料层边缘、铜陶瓷界面)增加,导致键合丝脱落。基于气压、散热和结温耦合,利用实验数据和...

解读: 该低气压IGBT老化机理和寿命预测技术对阳光电源高海拔和航空应用功率模块设计有重要参考价值。低压多物理场耦合模型可应用于西藏和青海等高海拔地区储能和光伏项目的IGBT可靠性评估。寿命预测方法对阳光电源功率模块的高原适应性设计和降额曲线制定有指导意义。该技术对ST储能系统在特殊环境下的可靠性保障和预测...

Shuhei Fukunaga · Tsuyoshi Funaki · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年4月

功率模块的热设计对确保工业应用中的长期可靠性至关重要。静态测试方法利用功率器件I-V特性随温度变化的关系，表征模块封装的瞬态热阻。随着现代功率模块散热性能的提升，精确的瞬态热表征要求准确捕捉其快速且微小的电压响应。本文提出一种先进的瞬态热表征系统，以精确捕获功率模块的快速微弱电信号，实现准确的热特性分析。通过实验对比传统系统，并结合数值仿真验证，结果表明所研制系统的优越性能。

解读: 该瞬态热表征技术对阳光电源功率模块设计具有重要应用价值。在ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器中，功率模块的热管理直接影响系统可靠性和寿命。该系统能精确捕捉SiC/GaN器件的快速微弱电压响应，为三电平拓扑的热设计提供准确数据支撑。可应用于PowerTitan储能系统和1500V光伏系统的功率模块...

Zekun Li · Bing Ji · Kun Tan · Puzhen Yu 等6人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年3月

尽管碳化硅（SiC）MOSFET性能优越，但其热容量小、开关速度快，对短路保护提出了更高要求。本文提出一种基于漏源电压（V_DS）摆动的快速可靠短路保护方法，可在器件达到临界损伤前迅速检测并关断。该方法在150 ns和24 ns内分别实现Type-I与Type-II短路的超快检测；利用现有RC缓冲电路实现短路检测与主电路保护的集成，不改变其原有功能；结合低成本数字栅极驱动器中的新型采样保持（S/H）电路，提升工况适应性。实验平台验证了该方案的有效性与重复性。

解读: 该SiC MOSFET快速短路检测技术对阳光电源ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器具有重要应用价值。其150ns超快检测响应可显著提升功率模块可靠性，特别适用于PowerTitan大型储能系统中高频开关场景的器件保护。基于Vds摆动的检测方法与现有RC缓冲电路集成，无需额外硬件成本，可直接应用于...