Edivan Laercio Carvalho · Andrii Chub · Naser Hassanpour · Andrei Blinov 等6人 · IEEE Transactions on Industrial Electronics · 2024年7月

本文介绍了一种基于升降压串联部分功率变换器的概念，用于在建筑用直流组网变换器中实现下垂控制。由于该变换器负责处理直流建筑与电网之间的所有功率，因此其高效率至关重要。本研究探讨了将两种高性能解决方案相结合的可行性，即具有 700/350 V 恒定电压传输比的串联谐振直流 - 直流（DCX）变换器，以及遵循用户侧直流建筑下垂控制曲线的部分功率后调节器（P³R）。在此应用中，DCX 需要按照住宅直流安装标准的要求确保交流和直流部分之间的隔离，同时提供必要的电压匹配。搭建并测试了一个 5 千瓦的原型，以...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项P3R部分功率后调节技术为我们在直流建筑微网和产消者应用领域提供了重要的技术参考价值。 该方案的核心创新在于将串联谐振DCX变换器与部分功率后调节器结合，实现了高效的直流组网控制。对于阳光电源而言，这一架构与我们在储能变流器和户用光储系统中的技术路线高度契合。特别是在...

Chao Li · Kaidi Zeng · Bin Li · Guanzheng Li 等6人 · IEEE Transactions on Industrial Electronics · 2024年7月

电池储能站（BESS）中锂离子电池（LIBs）的安全性正受到越来越多的关注。为确保电池储能站的安全运行，有必要检测可能导致火灾或爆炸的电池内部短路（ISC）故障。本文提出了一种基于多元多尺度样本熵（MMSE）的电池早期内部短路故障诊断方法。该方法利用电池的电压、电流和温度来提取故障特征。采用小波去噪方法提高多元多尺度样本熵的性能。提出自适应阈值来诊断早期内部短路故障并防止误诊断。最后，通过内部短路故障实验和电池过充实验验证了所提出的早期内部短路诊断方法的有效性。利用实际电池储能站运行数据验证了该...

解读: 从阳光电源储能系统业务视角来看，这项基于多元多尺度样本熵（MMSE）的锂电池内短路故障诊断技术具有重要的应用价值。当前，我司储能产品线涵盖工商业储能和大型储能电站解决方案，电池安全监测是系统可靠性的核心痛点。该技术通过融合电压、电流、温度等多维数据进行早期故障预警，与我司现有BMS系统形成技术互补，...

Qi Tang · Chao Deng · Sha Fan · Yu Wang 等6人 · IEEE Transactions on Industrial Electronics · 2024年7月

本文提出了一种新型协同韧性控制方法，用于解决混合网络攻击下交流微电网中储能系统的频率恢复、有功功率均分及荷电状态均衡的分布式韧性控制问题。该方法设计了局部迭代攻击观测器以精确估计虚假数据注入攻击，并基于观测序列均值提出分布式韧性控制器，有效补偿混合攻击影响。利用Lyapunov理论证明了闭环系统稳定性，并通过优化算法选取控制器参数以增强对拒绝服务攻击的容忍能力。在OPAL-RT实时仿真平台上验证了所提方法的有效性。

解读: 该混合攻击韧性控制技术对阳光电源ST系列储能变流器和PowerTitan大型储能系统具有重要应用价值。针对微电网场景下的网络安全威胁，该方法可直接应用于储能系统的分布式控制架构：通过局部攻击观测器增强ST储能变流器的通信安全性，防御虚假数据注入和DoS攻击；基于分布式韧性控制器实现多台储能单元的频率...

Hanbin Zhou · Jian Yang · Xiaojiao Chen · Liansheng Huang 等6人 · IEEE Transactions on Industrial Electronics · 2024年7月

针对有低开关频率要求的高功率并联三相三电平逆变器，本文提出了一种基于逐个单元（CBCB）的新型有限控制集模型预测控制算法。首先，CBCB架构包含两个控制时序交错半个周期的独立逆变器。其次，在CBCB架构内，阐述了一种估计误差更小的延迟补偿方案。此外，为每个独立逆变器设计了一种新型代价函数，使等效控制频率提高一倍。第三，为提高计算效率，在相电压跃变约束和低相环流（PCC）要求下预选候选电压矢量。与传统的分散式有限控制集模型预测控制（FCS - MPC）算法和现有的优化算法相比，所提算法在低平均开关...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，该论文提出的"逐单元"有限集模型预测控制算法对我司大功率光伏逆变器和储能系统产品线具有重要应用价值。 在技术层面，该算法针对并联三相三电平逆变器的控制难题提出了创新性解决方案。通过错开半个周期的交错控制时序设计，使等效控制频率提升一倍，这对我司1500V大功率光伏逆变器和...

Jaehong Lee · Dong-Uk Kim · Sungmin Kim · Seung-Hwan Lee · IEEE Transactions on Industrial Electronics · 2024年7月

提出了一种新型松耦合谐振双有源桥（LCR-DAB）变换器，采用高频变压器实现电能无线传输，原副边可分离数厘米以满足中压固态变压器系统的高压隔离需求。研究了其输入阻抗、零电压开关范围、输出功率及效率随工作频率与移相角的变化特性，提出了高效且参数鲁棒的最优工作频率，并给出了适用于LCR-DAB的松耦合线圈设计准则。实验搭建了1 kV、100 kW、60 kHz的样机平台，在3 cm气隙下测得线圈间效率达99%，端到端直流效率为97.3%，并验证了系统的参数鲁棒性与绝缘性能。

解读: 该LCR-DAB技术对阳光电源中高压储能系统具有重要应用价值。100kW/60kHz高频变压器实现的3cm气隙无线电能传输，可直接应用于PowerTitan大型储能系统的中压固态变压器（SST）模块，解决高压隔离与模块化设计难题。97.3%的端到端效率与99%的线圈效率，可提升ST系列储能变流器在1...

Wei Xiong · Zuo Wang · Jing Na · Baoyong Zhang 等5人 · IEEE Transactions on Industrial Electronics · 2024年7月

本文针对存在不匹配扰动的时滞系统，通过预测扰动观测器（PDO）提出了一种复合重复控制（RC）方法。重复控制框架由一个内部正反馈回路和一个外部反馈回路组成。在内环中，利用系统模型和固有时间延迟构建周期性参考信号的内模。在外环中，设计了一个简单的控制器来稳定闭环系统。时滞波动和模型不确定性会在提出的内模中引入扰动，这些扰动可能同时包含周期性和非周期性成分。为解决这一问题，在内模中引入了一种新型预测扰动观测器来估计这些扰动。因此，可在存在时滞的情况下实现一种用于周期性参考跟踪的鲁棒控制方案，即PDO ...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于预测扰动观测器的鲁棒重复控制技术对我司光伏逆变器和储能系统产品具有重要应用价值。该技术针对恒压恒频（CVCF）PWM逆变器的输出电压调节问题，通过创新性地将预测扰动观测器（PDO）融入重复控制（RC）框架，有效解决了时滞系统中周期性参考跟踪的难题。 技术价值方面，...

Lingxuan Xiao · Xinbo Ruan · Chi Kong Tse · IEEE Transactions on Industrial Electronics · 2024年7月

双向直流 - 直流转换器在可再生能源发电系统、住宅储能系统和电动汽车中得到了广泛应用。四开关升降压（FSBB）转换器具有功率开关电压应力低、输出为正以及可实现双向功率传输等特点。本文采用脉冲宽度调制（PWM）与移相控制相结合的方式对 FSBB 转换器进行控制，以实现正向和反向功率传输运行时所有功率开关的零电压开关（ZVS）。然后，提出了在一个开关周期内实现功率传输平稳反向的控制方法，避免了过大的电流过冲。最后，搭建了一台输出功率范围为 -5 至 5 千瓦的双向 FSBB 转换器样机并在实验室进行...

解读: 从阳光电源的业务布局来看，这项四开关双向Buck-Boost变换器（FSBB）的功率流平滑反转技术具有显著的应用价值。该技术通过结合PWM和移相控制实现全开关零电压开关（ZVS），并能在单个开关周期内完成功率传输方向的平滑切换，这与我们在储能系统和光储一体化解决方案中的核心需求高度契合。 在储能变...

Xiaoquan Zhu · Lang Liu · Ke Jin · Bo Zhang · IEEE Transactions on Industrial Electronics · 2024年7月

由于采用输入独立输出串联（IIOS）多端口直流 - 直流变换器将分布式光伏（PV）集成到中压直流（MVDC）系统中具有卓越的升压能力，该集成方式受到了更多关注。然而，由输入光伏功率不匹配导致的输出电压不平衡问题已成为一个关键问题。因此，本文提出了一种基于多绕组耦合电感（MWCI）和 LC 支路的电压平衡器（VB）来解决这一问题。半双有源半桥（DAHB）作为子模块（SM）用于连接光伏面板和中压直流母线；通过将所有子模块两两分组，组内和组间的电压平衡分别由 LC 串联谐振电压平衡器（LCSRVB）和...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于多绕组耦合电感和LC串联谐振的中压直流光伏并网技术具有重要的战略价值。该技术针对分布式光伏中压直流集成系统中的核心痛点——输出电压不平衡问题，提出了创新性解决方案，这与我司在大型光伏电站和工商业分布式光伏领域的技术需求高度契合。 该技术的核心优势在于通过半双有源半...

Zhechi Ye · Kawin Surakitbovorn · Calvin H. Lin · Juan Rivas-Davila · IEEE Transactions on Industrial Electronics · 2024年7月

高压、低纹波的直流 - 直流转换器在各种工业和科学应用中至关重要。提高开关频率有助于提高转换器的功率密度，但对电路设计提出了挑战。在本文中，我们提出了一种基于迪克森电压倍增器详细模型的设计方法，以考虑高频倍增器电路中的非理想因素。我们介绍了一款高频 80 瓦、48 伏转 7 千伏直流 - 直流电源转换器的设计，其电压纹波峰峰值小于 10 伏。该电路采用了基于氮化镓的高频逆变器、多端口空心平面印刷电路板（PCB）变压器、迪克森电压倍增器和纹波消除技术。PCB 变压器采用屏蔽层构建，以减轻噪声引起的...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于Dickson倍压器的高频高压低纹波变换技术具有重要的应用潜力。该技术实现了48V到7kV的升压转换，纹波比控制在0.1%以内，峰值效率达86%，这些指标对我司多个产品线具有参考价值。 在光伏逆变器领域，该技术的高频化设计思路与我司追求高功率密度的方向一致。采用G...

Pinhe Wang · Tiberiu-Gabriel Zsurzsan · Michael A. E. Andersen · Ziwei Ouyang · IEEE Transactions on Industrial Electronics · 2024年7月

高功率密度与高效率始终是电源设计的追求目标。工业中，两级变换器因其高可靠性与控制简单等优势被广泛应用。本文系统性地提出面向两级变换器的高功率密度设计方法，涵盖拓扑比较、磁集成及电路参数设计。首先评估三种不同拓扑，选用器件应力较低的Boost-DCX结构；其次，为减小磁性元件体积，提出采用矩阵磁芯集成两个耦合电感与一个变压器，相比传统双E-I磁芯方案，面积减少约30%。最后，将该方法应用于数据中心用1kW隔离型两级变换器，输入38–72V，输出53.5V，实测峰值效率达95.6%，功率密度达126...

解读: 该高功率密度宽输入电压范围变换器设计方法对阳光电源多条产品线具有重要应用价值。在ST储能变流器中，Boost-DCX两级拓扑可优化电池侧宽电压范围适配（如200-900V动态范围），矩阵磁芯集成技术可使磁性元件体积减少30%，直接提升系统功率密度至关键指标。在车载OBC充电机领域，该方法适用于400...

Shiquan Wang · Kai Ou · Wei Zhang · Ya-Xiong Wang · IEEE Transactions on Industrial Electronics · 2024年7月

准确估算荷电状态（SOC）和健康状态（SOH）对于改进电池管理技术至关重要。然而，电池会受到温度和老化的影响，导致其呈现出更难以表征的非线性关系。本文提出了一种基于温度相关扩展卡尔曼滤波器（EKF）和深度学习的锂离子电池SOC - SOH联合估算方法。首先，创建包含温度和容量变量的电池模型状态矩阵、控制矩阵和观测矩阵，以便在本地端使用EKF进行实时SOC估算。其次，利用卷积神经网络（CNN）和注意力机制提取并加权电池老化特征，并结合门控单元解决长序列记忆问题，从而在远程计算平台上进行SOH估算。...

解读: 从阳光电源储能系统业务视角看，这项基于温度依赖扩展卡尔曼滤波与深度学习的SOC-SOH联合估算技术具有显著的工程应用价值。该技术直击储能系统电池管理的核心痛点——在复杂温度环境和电池老化条件下实现精准状态估计，这对我司大规模储能电站和户用储能产品的安全性、经济性至关重要。 技术架构上，论文提出的"...

Darioush Alizadeh · Ebrahim Babaei · Mehran Sabahi · Carlo Cecati · IEEE Transactions on Industrial Electronics · 2024年7月

本文提出了一系列利用耦合电感和二次电压增益的高升压交错式直流 - 直流转换器。所提出的第一个转换器是基于迪克森（Dickson）转换器的改进版本，与改进型迪克森转换器相比，它在保持共地的同时提供了更高的电压增益。所提出的第二个转换器使用了一个额外的二极管，从而实现了比第一个转换器更高的电压增益。所提出的第三个转换器将迪克森转换器和改进型迪克森转换器相结合，以解决改进型迪克森转换器缺乏共地的问题。这些转换器具有诸多优点，包括输入电流连续且纹波小、元件承受的电压应力低以及效率高。本文分析了这些转换器...

解读: 从阳光电源的业务布局来看，这篇论文提出的高升压交错并联DC-DC变换器技术具有重要的战略价值。该技术基于耦合电感和二次电压增益，能够实现高升压比、低输入电流纹波和共地设计，这些特性与我司光伏逆变器和储能系统的核心需求高度契合。 在光伏应用场景中，该技术可有效解决组件串联电压不足的问题，特别适用于分...

Mingxuan Mao · Diyu Gui · Tommy W. S. Chow · IEEE Transactions on Industrial Electronics · 2024年7月

路面光伏系统输出特性具有强随机性和快速变化性，给最大功率点的实时检测与快速跟踪带来挑战。本文提出一种基于区域划分李雅普诺夫控制器（TD-Lyapunov）的快速跟踪算法。该控制器通过李雅普诺夫函数保障系统稳定性，实现每个控制周期内快速收敛，并引入区域划分策略增强全局搜索能力。实验搭建了路面光伏阵列平台，与粒子群优化、樽海鞘群算法、灰狼优化及哈里斯鹰优化四种算法对比验证。结果表明，所提算法在多种车辆遮挡工况下均具有优异适应性，平均跟踪准确率达98.3%，较对比算法显著提升；平均跟踪时间仅为0.14...

解读: 该TD-Lyapunov快速MPPT算法对阳光电源SG系列光伏逆变器和ST储能系统具有重要应用价值。路面光伏场景的快速遮挡特性与分布式光伏、车棚光伏等动态遮挡工况高度相似，该算法0.147秒的跟踪速度较传统算法提升7倍，可显著改善SG逆变器在复杂遮挡下的MPPT性能。李雅普诺夫稳定性理论结合区域划分...

Xiaojun Deng · Hongliang Wang · Yang Jiang · Xi Gui 等6人 · IEEE Transactions on Industrial Electronics · 2024年7月

针对光伏应用对低成本的需求，已提出八开关三相三电平逆变器及其调制策略，但该策略仅适用于高功率因数工况。本文分析了该拓扑下各电压矢量的无功功率流通能力，提出一种新型虚拟空间矢量调制方法，在每个扇区内定义一个虚拟小矢量，并选用可在全滞后功率因数范围内工作的矢量，从而实现完整的滞后无功调节能力。同时提出一种主动中点电压控制策略，仅需计算一个系数，计算简便，并综合考虑虚拟小矢量引入的中点电压波动与中点电流，可提供正、负及零中点电流，实现全功率因数和调制比下的精确中点电位平衡控制，且无明显直流偏移与交流纹...

解读: 该八开关三电平拓扑及虚拟矢量调制技术对阳光电源SG系列光伏逆变器和ST储能变流器具有重要应用价值。相比传统十二开关方案，可降低33%功率器件成本，契合分布式光伏降本需求。所提全滞后无功调节能力可增强电网支撑功能，满足新版并网标准对无功补偿的要求。主动中点电压控制策略计算简便、精度高，可直接应用于SG...

Yizhan Zhuang · Yiming Zhang · Xiaoying Chen · Hongxi Zhu 等6人 · IEEE Transactions on Industrial Electronics · 2024年7月

独立输入、输出串联型直流 - 直流变换器能够在不借助低压直流（LVDC）母线的情况下，将光伏（PV）能源汇集到中压直流（MVDC）电网中，从而降低一次功率损耗和硬件成本。然而，在这种串联结构中，部分低压端口发生短路故障会导致整个系统失效，而中压端口发生短路故障则容易损坏设备。本文提出一种新的容错结构，可有效解决上述问题。在低压故障期间，连接在相邻子模块（SM）之间的 LC 支路能够传输能量并维持故障模块的电容电压，以确保系统持续稳定运行。当中压故障发生时，容错结构被闭锁，子模块电容反向接入故障电...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项针对中压直流（MVDC）光伏并网系统的容错拓扑技术具有重要的战略价值。该技术通过输入独立、输出串联的DC-DC变换器直接将光伏能量汇集到MVDC电网，省去了传统低压直流母线环节，这与我们在大型光伏电站和工商业储能系统中追求的高效率、低成本目标高度契合。 该技术的核心创...

Hao Xue · Jinwei He · IEEE Transactions on Industrial Electronics · 2024年6月

在单相级联H桥（CHB）光伏（PV）逆变器中，发电功率较高的H桥模块调制指数较高，易发生过调制，导致其退出最大功率点跟踪（MPPT）模式，造成能量损失。为此，本文提出一种基于CHB结构的并联光伏-电池混合系统及相应的自适应功率平衡控制策略。通过双向直流变换器将电池单元与各光伏模块并联，利用电池功率作为调节过调制模块调制指数的新自由度，确保所有光伏模块始终运行于MPPT模式，避免过调制，提升太阳能利用率，即使在严重功率不平衡条件下亦能有效运行。实验结果验证了该控制策略的有效性。

解读: 该并联CHB光伏-电池混合逆变器技术对阳光电源ST系列储能变流器与SG系列光伏逆变器的融合应用具有重要价值。其自适应功率平衡控制策略可直接应用于阳光电源户用储能系统，通过双向DC-DC变换器实现电池与光伏模块的并联协同，解决组串间功率不平衡导致的过调制问题。该技术可优化现有MPPT算法，确保各光伏模...

Abd Ur Rehman · Hyunghu Park · Aneel Ahmed · Minsung Kim 等5人 · IEEE Transactions on Industrial Electronics · 2024年6月

本文提出一种基于改进非线性补偿控制的单级双变压器驱动谐振型AC/DC拓扑，具有更高可靠性。所设计的控制律结合前馈与反馈项，其中前馈项基于状态平面轨迹理论有效抑制系统非线性，反馈项抑制慢变扰动，实现优异稳态与动态性能。原边控制实现完全交错运行，确保电网电流无纹波；副边采用串联谐振双整流结构提升效率。通过副边开关实施的控制律同时实现功率因数校正与输出电压调节。该拓扑的独特控制方式使所有谐振电容及开关器件上的电压与热应力分布均匀，显著提升系统可靠性。1 kW样机实验与TMS320F29377D控制板验...

解读: 该无桥单级AC/DC变换器技术对阳光电源储能与充电产品线具有重要应用价值。其非线性补偿控制策略可直接应用于ST系列储能变流器的PFC整流级，通过状态平面轨迹理论实现电网电流低THD与高功率因数，满足储能系统并网标准。双变压器交错并联架构的均流控制思想可借鉴至PowerTitan大型储能系统的模块化设...

Ruman Kalyan Mahapatra · L. Umanand · K. Gopakumar · IEEE Transactions on Industrial Electronics · 2024年6月

本文提出了一种基于集成磁路的隔离式三相逆变器方案。在此方案中，采用磁通量变化率控制技术对谐波分量进行滤波。该系统通过一个主逆变器、一个控制逆变器、一个公共直流母线和一个磁路来运行。主逆变器在整个运行范围内以基波频率进行方波模式运行，从而降低了开关损耗，并减小了电压和电流应力。控制逆变器进行脉冲宽度调制（PWM）操作，并在磁接口中建立必要的磁通量变化率，其运行功率仅占总额定功率的一部分。集成磁路由八柱 E - I - E 型叠片组成。它将主逆变器、控制逆变器和负载相连接，实现了电气隔离，且负载侧无...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于集成磁路的隔离型三相逆变器技术具有显著的应用潜力。该技术通过磁通速率控制实现谐波滤波，采用主逆变器和控制逆变器协同工作的创新架构，其中主逆变器在基频下以方波模式运行，而控制逆变器仅处理部分功率进行PWM调制。这种设计理念与我们在大功率光伏逆变器和储能变流器领域追求的...

Davood Keshavarzi · Nima Tashakor · Jingyang Fang · Brahim Elkhalil Youcefa 等5人 · IEEE Transactions on Industrial Electronics · 2024年6月

摘要：未来的多电力电子电网中，可控开关模式电源的渗透率不断提高，预计可再生能源和储能系统中将需要具备电网支撑能力的逆变器及相关控制技术。通常采用 LC 滤波器以明确的电流将逆变器与电网相连。为使系统稳定并防止振荡，LC 谐振频率通常选择为采样频率的三分之一以上。在运行过程中，由于电网阻抗的影响，有效滤波器谐振频率会发生偏移，而电网阻抗因地点而异，甚至会随时间变化。这种谐振频率偏移可能使系统进入不稳定运行区域。相反，选择高谐振 LC 滤波器在抑制开关畸变方面无法满足电网规范要求。本文介绍了一种用于...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于LLCL滤波器的构网型逆变器单环电压控制技术具有重要的战略价值。随着新能源渗透率不断提升，电网形态正从传统同步发电机主导向电力电子化转变，构网型逆变器已成为我司光伏逆变器和储能系统产品线的核心技术方向。 该技术的创新点在于通过负比例增益控制算法，使低谐振频率的LL...

Wenzhi Zhou · Xibo Yuan · Zhaobo Zhang · IEEE Transactions on Industrial Electronics · 2024年6月

在基于碳化硅（SiC）的调速驱动系统中，快速开关电压脉冲会使电力电缆表现得像传输线一样，导致电机端子处出现严重的过电压。本文提出一种有源 $dv/dt$ 滤波器，用于缓解基于碳化硅的电机驱动系统中因反射波现象引起的电机端子过电压问题。该有源 $dv/dt$ 滤波器由一个 T 型逆变器和一个电感 - 电容（LC）无源滤波器组成，其中 T 型逆变器产生准三电平（Q3L）脉冲宽度调制（PWM）电压，以主动调节供给调速驱动系统的电压的 $dv/dt$。本文对有源 $dv/dt$ 滤波器的运行机制进行了数...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，该论文提出的主动dv/dt滤波技术对我们在SiC功率器件应用领域具有重要参考价值。随着公司在光伏逆变器和储能变流器产品中广泛采用碳化硅器件以提升效率和功率密度，快速开关带来的电机端过电压问题同样困扰着我们的变频驱动类产品线。 该技术方案通过T型逆变器与LC滤波器的组合，主...