找到 18 条结果 · IEEE Transactions on Industrial Electronics
面向功率密度和效率提升的氮化镓基DC-DC变换器设计优化
Design Optimization for Enhancing the Power Density and Efficiency for GaN-Based DC–DC Converter
作者未知 · IEEE Transactions on Industrial Electronics · 2025年3月
本文提出了一种用于提高基于氮化镓（GaN）的直流 - 直流转换器效率和功率密度的优化策略，该策略适用于具有宽输入电压范围调节需求的不同应用场景。该优化方案采用空心电感，并实施可变开关频率调制方法，以使氮化镓晶体管实现零电压开关导通，从而在频率调整方面提供更大的灵活性，并改善热管理。此外，针对基于交错式升降压氮化镓晶体管的直流 - 直流转换器，引入了一个专门的热模型，该模型考虑了自然对流散热器的存在。最后，通过对实验室原型进行测试，将理论探讨转化为实际应用。该原型实现了高效率（约 99%），在配备...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于GaN器件的DC-DC变换器优化技术具有显著的战略价值。该技术实现的99%高效率和17.5kW/L功率密度指标，直接契合我们在光伏逆变器和储能系统领域对高功率密度、高效率的核心追求。 在光伏应用场景中，该技术的宽输入电压范围（110-450V）特性尤为关键。这可有...
基于本征谐振与耦合电感的高效光伏功率优化器
High-Efficient Photovoltaic Power Optimizer Based on the Intrinsic Resonance and Coupled Inductors
Reza Sangrody · Shamsodin Taheri · Edris Pouresmaeil · IEEE Transactions on Industrial Electronics · 2025年1月
通过谐振降低开关损耗是提高太阳能功率优化器效率的有效途径。事实上，与传统转换器相比，如果去除基于谐振的太阳能功率优化器结构中不必要的元件，它可以以更低的成本提供相当高的可靠性和效率。本文介绍了一种新型光伏升压功率优化器，其基于转换器电感与MOSFET输出电容之间的谐振，从而降低了MOSFET的开关损耗。与采用额外元件来利用系统谐振的传统方法相比，该方法降低了转换器的成本。在所提出的转换器中，当MOSFET两端的谐振电压达到零或最小值时，MOSFET导通，因此开关损耗显著降低。此外，所提出的升压功...
解读: 从阳光电源的业务角度来看，这篇论文提出的基于本征谐振和耦合电感的光伏功率优化器技术具有重要的战略价值。该技术通过利用转换器电感与MOSFET输出电容之间的固有谐振实现零电压或最小电压开关，显著降低了开关损耗，这与我司在组串式逆变器和MLPE（模块级电力电子）产品线的技术发展方向高度契合。 该技术的...
探索同步升压变换器快速启动的最优切换模式
Exploring Optimal Switching Patterns for Rapid Start-Up in Synchronous Boost Converters
Ziheng Xiao · Yu Jiang · Lei Zhang · Zhigang Yao 等6人 · IEEE Transactions on Industrial Electronics · 2025年1月
实现同步升压变换器平滑、高效且快速的启动对降低元件应力与功率损耗、抑制浪涌电流及防止系统损坏至关重要。传统方法无法逐周期优化启动过程中的开关模式，导致电感电流控制不佳和启动时间延长。由于问题复杂性，启动阶段开关模式优化属于NP完全问题。为此，本文提出一种基于加权伪随机决策的ε-贪心算法，结合“超越最优”策略的启发式蒙特卡洛仿真，以寻找最快启动路径。实验结果表明，相较于传统逐周期与非逐周期启动方法，该方法显著提升了启动速度与平稳性。
解读: 该同步升压变换器快速启动优化技术对阳光电源储能与光伏产品具有重要应用价值。在ST系列储能变流器中，快速平滑启动可降低DC/DC变换模块的电感电流冲击，减少IGBT/SiC器件应力，提升PowerTitan系统并网响应速度。对于SG系列光伏逆变器的Boost升压电路，该ε-贪心算法可优化MPPT启动过...
一种基于载波重叠与相位配置混合PWM调制的单向五电平变换器直流电容电压平衡简化控制
A Simplified DC Capacitor Voltage Balancing Control for a Unidirectional Five-Level Converter Based on Carrier-Overlapped and Phase-Disposition Hybrid PWM Modulation
Wei Yuan · Hong Cheng · Cong Wang · Yucheng Shen 等5人 · IEEE Transactions on Industrial Electronics · 2025年1月
中点电压不平衡问题制约了五电平中点钳位型（NPC）变换器的广泛应用。近期提出的一种用于交流电机驱动的单向五电平变换器通过前级改进型五电平Boost整流器实现功率因数校正，并依赖整流与逆变级间的复杂协调控制实现中点电压平衡。本文提出一种简化电压平衡控制策略，首先分析整流级的电压平衡能力；进而针对传统相位配置PWM（PDPWM）输出电压总谐波畸变率低但易引发电压漂移，而载波重叠PWM（COPWM）可在全范围平衡中点电压但谐波较高的问题，提出载波重叠相位配置PWM（COPDPWM）及基于分段组合PDP...
解读: 该混合PWM调制策略对阳光电源电动汽车驱动产品线具有直接应用价值。五电平NPC拓扑的中点电压平衡问题是制约其在电机驱动系统应用的关键瓶颈，所提COPDPWM混合调制方案通过分段组合策略，在保证低THD输出的同时实现全范围电压平衡，可简化整流-逆变级协调控制复杂度。该技术可应用于阳光电源车载OBC充电...
基于分数阶虚拟阻抗的差分升压逆变器低频电流纹波抑制方法
Fractional-Order Virtual Impedance-Based Low-Frequency Current Ripple Mitigation for a Differential Boost Inverter
Hongyan Zhou · Liangzong He · IEEE Transactions on Industrial Electronics · 2024年12月
差分升压逆变器（DBI）由两个相同的直流 - 直流升压转换器组成，已广泛应用于燃料电池和电池等低压直流电源的直流 - 交流转换系统中。然而，一个严重的问题是电源电流中存在显著的低频电流纹波（LFCR），这会导致系统不稳定、系统效率降低以及新能源电源的使用寿命缩短。DBI 可以双模式运行，兼具差模（DM）和共模（CM）功能。因此，DBI 可解耦为一个直流 - 直流转换器和一个逆变器。在差模下，交流输出电压能得到良好调节。在共模下，本文提出了一种基于分数阶虚拟阻抗（FOVI）的控制策略来降低低频电流...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于分数阶虚拟阻抗的低频电流纹波抑制技术具有重要的应用价值。差分升压逆变器（DBI）作为连接低压直流源（如燃料电池、储能电池）与交流负载的关键拓扑，其低频电流纹波（LFCR）问题一直是制约系统性能的瓶颈。该技术对我司储能系统、氢能电源转换以及低压光伏并网等产品线具有直接...
一种用于宽输出电压范围应用的新型多模式AC-DC LLC谐振变换器
A Novel Multimode AC-DC LLC Resonant Converter for Wide Output Voltage Range Applications
Haolei Meng · Hanjing Dong · Xiaogao Xie · IEEE Transactions on Industrial Electronics · 2024年11月
本文提出了一种适用于超宽输出电压范围电动汽车（EV）应用的新型多模式交直流 LLC 变换器。通过将图腾柱式 Boost 功率因数校正（PFC）变换器与全桥（FB）LLC 谐振变换器集成，并采用小容量母线电容，所提出的变换器能够以单级、准单级或两级模式运行，有效扩展了输出电压范围。此外，还提出了一种适用于不同模式的统一控制方案，以同时实现输出调节和功率因数校正。通过优化控制策略可实现不同运行模式之间的平滑切换。对所提出变换器的详细工作原理和设计考量进行了分析与讨论。最后，搭建了一台额定输入电压为 ...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项多模式AC-DC LLC谐振转换器技术具有重要的战略价值。该技术通过集成图腾柱Boost PFC与全桥LLC谐振转换器，实现了100-420V超宽输出电压范围，这与我们在电动汽车充电、储能系统双向变流器以及光储一体化解决方案中的核心需求高度契合。 该技术的核心创新在于...
用于储能系统的三电平级联非反相升降压变换器的模型预测控制
A Model Predictive Control of Three-Level Cascaded Noninverting Buck–Boost Converter for Energy Storage System
Qiaoling Peng · Simiao Zhou · Fujun Ma · Gelin Huang 等5人 · IEEE Transactions on Industrial Electronics · 2024年11月
三级级联非反相升降压变换器（TL - CNIBBC）具有多种运行模式，尤其适用于储能的宽范围电压双向转换。如何选择合适的运行模式并实现平滑的模式切换是亟待解决的关键问题。本文分析了TL - CNIBBC的工作原理，并引入了基于传统工作模式的两种扩展模式，以消除输入电压接近输出电压时的死区。其次，提出了一种以电感电流为代价函数的模型预测控制（MPC）方法，采用滞环控制避免模式跳变，并定义了模式切换规则以实现多模式平滑过渡。最后，针对三级变换器中的电容电压不平衡问题，提出了一种占空比修正方法。实验结...
解读: 从阳光电源储能系统业务视角来看，这篇论文提出的三电平级联非反相Buck-Boost变换器技术具有重要的应用价值。该技术针对储能系统宽范围电压双向转换的核心需求，与我司ST系列储能变流器（PCS）的技术演进方向高度契合。 论文的核心贡献在于解决了传统Buck-Boost变换器在输入输出电压接近时的"...
最小化电感峰值电流的LED电视CRM PFC变换器设计与实现
Design and Implementation of CRM PFC Converter to Minimize Inductor Peak Current for LED TVs
Wonmyung Woo · Ji-Yeon Kim · Jae-Hoon Sim · Jae-Kuk Kim · IEEE Transactions on Industrial Electronics · 2024年11月
功率因数校正（PFC）转换器是开关模式电源（SMPS）必不可少的组成部分，该电源用于发光二极管电视机中以符合国际电工委员会（IEC）61000 - 3 - 2 D类谐波电流标准。然而，由于升压PFC转换器的电感峰值电流较高，因此需要使用大尺寸的电感器和输出电解电容器。结果，开关模式电源的功率密度降低，而相关成本增加。本文提出了一种新颖的控制方法，用于最大限度地降低广泛使用的升压临界导通模式PFC转换器中的电感峰值电流。所提出的方案采用恒定导通时间控制以满足谐波标准，并采用峰值电流模式控制来降低电...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这篇论文提出的临界导通模式（CRM）功率因数校正（PFC）优化技术具有重要的借鉴价值。虽然该研究针对LED电视电源，但其核心思想——通过恒定导通时间控制与峰值电流模式控制相结合，将电感电流整形为梯形波以降低峰值电流——对我司光伏逆变器和储能变流器的前端PFC电路设计具有直接...
用于光伏电解制氢集成储能的LCC谐振型电流馈电三端口DC-DC变换器
LCC-Resonant-Type Current-Fed-Out Three-Port DC–DC Converter for PV Electrolytic Hydrogen Production Integrated With Energy Storage
Xiaoqiang Li · Ning Li · Weijie Xue · Wei Mao 等6人 · IEEE Transactions on Industrial Electronics · 2024年10月
三端口直流 - 直流转换器凭借其结构简单、成本低和功率密度高的优势，成为离网光伏制氢系统中实现光伏电池、储能装置和电解槽集成的理想解决方案。考虑到电解槽的低电压大电流工作特性以及对电流纹波的敏感性，本文提出了一种 LCC 谐振型电流输出式部分隔离三端口直流 - 直流转换器（LCC - CFO - TPC）。通过采用脉宽调制（PWM）+ 脉冲频率调制（PFM）方法，该转换器能够为电解槽实现高降压比和低输出电流纹波，降低二次侧整流二极管的电流应力，并在全功率范围内实现一次侧全桥的零电压开关（ZVS）...
解读: 从阳光电源氢能与储能业务协同发展的战略视角看，这项LCC谐振型三端口DC-DC变换器技术具有重要的应用价值。该技术针对光伏制氢系统中电解槽的特殊工况需求——低压大电流输出和对电流纹波的高度敏感性——提出了创新的电流馈出型拓扑结构，这与我司在光伏制氢领域推进的"光储氢"一体化解决方案高度契合。 技术...
具有低压储能的单相光伏发电机的不连续PWM运行
Discontinuous PWM Operation of a Single-Phase PV Generator With Low-Voltage Energy Storage
Ezequiel Rodriguez Ramos · Ramon Leyva · Qingxiang Liu · Sergio Vazquez 等6人 · IEEE Transactions on Industrial Electronics · 2024年8月
在并网光伏（PV）发电机中使用储能（ES）是一种有效的解决方案，可在太阳辐照度波动的情况下向电网输送稳定的电力。本文分析了一种带储能的单相并网光伏发电机，其中储能装置为低电压，即储能电池串联数量不多。该光伏发电机由通过一个公共直流母线电容连接的三个子系统组成：光伏单元、储能单元和逆变器。此外，在所提出的解决方案中，逆变器在电网周期的大部分时间内不进行开关动作，从而降低了开关损耗。单相逆变器的不连续运行意味着储能单元的升压直流 - 直流转换器需要采用合适的控制策略。所提出的控制方法采用了一个考虑谐...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项针对单相光伏发电系统中低压储能与不连续PWM控制的研究具有重要的技术参考价值。该方案通过逆变器在电网周期内的部分时段停止开关动作，有效降低了开关损耗，这与我司在提升逆变器效率方面的技术路线高度契合。 该技术的核心创新在于采用低压储能单元配合特殊的boost变换器控制策...
解耦控制的高效大功率CC/CV焊接电源
De-Coupled Control of Energy-Efficient High-Power CC/CV Power Source for Arc Welding
Arun Kumar Paul · IEEE Transactions on Industrial Electronics · 2024年8月
在工业领域，为了合理利用用于焊接应用的大型资本设备，需要一个单台大电流高功率转换器来动态控制多种焊接方法（例如用于接头制作、堆焊、气刨、堆焊层焊接等）。这些焊接方法大多遵循恒压（CV）或恒流（CC）电弧类型。由于涉及完全不同类型的动态负载特性，本文提出了一种新颖的解耦控制方法，引导电源独立处理每种电弧类型。对于电极送进采用电动方式的具有固有自调节特性的恒压电弧类型，本文提出了前馈控制方法。对于手工焊接中易受干扰的恒流电弧类型，本文提出了二阶滑模控制（SOSMC）方法以实现鲁棒控制。本文还详细阐述...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这篇论文提出的解耦控制技术虽然应用于焊接电源领域，但其核心的功率变换与控制策略与我司光伏逆变器、储能变流器等产品存在显著的技术共性，具有重要的借鉴价值。 论文针对恒压（CV）和恒流（CC）两种工作模式提出的解耦控制方案，与我司储能双向变流器在充放电模式切换、光伏逆变器在M...
具有低开关电压应力的单级双反激PFC变换器
Single-Stage Two-Flyback PFC Converter With Low Voltage Stress on a Switch
Jae-Won Yang · Hyun-Lark Do · IEEE Transactions on Industrial Electronics · 2024年7月
本文提出一种由两个反激式AC-DC/DC-DC模块构成的单级功率因数校正（PFC）变换器。第一个反激AC-DC模块工作于断续导电模式（DCM），使输入电流与电网电压同相，实现高功率因数；部分能量经耦合电感直接传递至负载，其余储存在两个直流母线电容中。下一周期中，第二级反激DC-DC模块将电容能量传输至负载。通过引入两个直流阻断二极管，使直流母线电压低于输入电压峰值，开关电压应力被钳位在两倍直流母线电压。第二级工作于临界导电模式（CRM），以降低开关损耗。相比传统单级升压-反激PFC变换器，该拓扑...
解读: 该单级双反激PFC拓扑对阳光电源车载OBC充电机和小功率辅助电源模块具有直接应用价值。其核心创新——通过DC阻断二极管将开关电压应力钳位至2倍母线电压，可显著降低功率器件成本并提升可靠性，特别适用于48V低压储能系统的AC-DC前端整流模块。DCM+CRM混合工作模式实现高PF值（>0.99）的同时...
具有连续输入电流的改进型跨阻抗源有源中点箝位多电平逆变器用于感应电机驱动
Improved Trans-Z-Source Active-Neutral-Point-Clamped Multilevel Inverter With Continuous Input Current for Induction Motor Drives
Lallu Mol K Johny · Jaison Mathew · K. Gopakumar · IEEE Transactions on Industrial Electronics · 2024年7月
Z源逆变器（ZSI）是近年来用于实现具有升压直流母线电压的单级功率转换的解决方案。采用耦合电感的Trans - ZSI允许在较低直通占空比的情况下实现高升压。尽管具有诸多优势，但由于电流断续导通模式，这些转换器在低功率因数时表现不佳，这在轻载电机驱动等应用中是一个主要问题。本文的目标是开发一种具有多电平输出电压的改进型Trans - ZSI，使其无论负载功率因数如何都能良好运行。所提出的拓扑结构具有连续的输入电流、较低的输入电流纹波，并且阻抗网络中存在有源开关，允许电流双向流动。此外，通过调整耦...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项改进型Trans-Z-Source ANPC多电平逆变器技术具有显著的应用价值。该技术通过耦合电感实现高升压比的同时降低直通占空比，并解决了传统Z源逆变器在低功率因数下输入电流断续的关键问题，这对我司在光伏发电系统和储能变流器领域具有重要意义。 在光伏逆变器应用方面，...
零电压开关双向四开关Buck-Boost变换器功率流向平滑反转
Smooth Reversal of Power Transfer Direction for ZVS Bidirectional Four-Switch Buck-Boost Converter
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...
高功率密度宽输入电压范围变换器的设计方法
Design Methodology of High Power Density Converter with Wide Input Voltage Range
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...
具有宽输出电压范围的改进增益单相Buck-Boost PFC变换器及其在通用输入电动汽车应用中的研究
Improved Gain Single-Phase Buck-Boost PFC With Wide Output Voltage Range for Universal Input EV Applications
G. K. Naveen Kumar · Arun Kumar Verma · N. Sandeep · IEEE Transactions on Industrial Electronics · 2024年6月
本文介绍了一种用于电动汽车（EV）车载充电（OBC）的改进型增益升降压（IGBB）功率因数校正（PFC）交直流转换器。所提出的转换器可在 1 - 3.3 千瓦的功率范围内实现高效充电。在传统的高增益且占空比接近 1 的升降压 PFC 中，大幅的电压增益使其在特定运行条件下达到最优配置。然而，所提出的配置无需额外组件即可解决上述问题。所提出的转换器能够在占空比不超过 0.5 的情况下进行降压和升压操作，从而降低传导损耗并提高效率。最后，开发并测试了一个 1 千瓦的缩小比例实验室原型，以验证其有效性...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项改进型Buck-Boost功率因数校正技术对我们的电动汽车车载充电机（OBC）产品线具有重要的技术参考价值。该技术通过优化拓扑结构，在不增加额外元器件的前提下，将占空比控制在0.5以内，有效降低了传统Buck-Boost变换器在高增益工况下的导通损耗，这与我们在光伏逆变...
面向无电解电容DAB微逆变器的自适应虚拟母线策略
Adaptive Virtual Bus Strategy for Electrolytic Capacitorless DAB Microinverters
Chuhan Peng · Mingde Zhou · Minfan Fu · Yifan Wu 等5人 · IEEE Transactions on Industrial Electronics · 2025年10月 · Vol.73
针对户用光伏微逆变器依赖大体积电解电容导致可靠性低的问题，提出一种基于虚拟母线的自适应双有源桥（DAB）拓扑，采用准单级结构与有源功率解耦技术，结合GaN器件实现200W/600kHz高密度设计，峰值效率92.67%。
解读: 该研究对阳光电源户用光伏微逆及组串式逆变器的薄膜电容替代、高功率密度设计具有直接参考价值，尤其可支撑SG3.0/5.0K-D系列等户用机型向无电解电容化演进；其虚拟母线+APD架构亦可迁移至ST系列PCS的直流侧功率缓冲优化中，建议在下一代户用微逆预研中评估GaN DAB拓扑与iSolarCloud...
三模式变频调制在四开关Buck-Boost变换器中的应用：QR-BCM与TCM对比研究及实现
Three-Mode Variable-Frequency Modulation for the Four-Switch Buck-Boost Converter: A QR-BCM Versus TCM Case Study and Implementation
Wiljan Vermeer · Marck Wolleswinkel · Jos Schijffelen · Gautham Ram Chandra Mouli 等5人 · IEEE Transactions on Industrial Electronics · 2024年7月
准谐振临界导电模式（QR-BCM）与三角电流模式（TCM）因性能优良且复杂度低，广泛应用于学术界与工业界。然而，在四开关Buck-Boost（FSBB）变换器中采用这些调制方式时，多模式运行下的开关频率不连续性带来了额外的控制挑战。本文首次实现了包含平滑模式切换的闭环变频多模式准谐振BCM控制方案。所提出的数字控制策略基于集成于控制算法中的软件中断处理机制，采用前馈模式切换技术，无需依赖高频电流检测，仅利用直流电流与高频电压测量即可实现。研制了10 kW样机，并将所提调制方案与其他三种软开关调制...
解读: 该四开关Buck-Boost变换器的三模式变频调制技术对阳光电源车载OBC充电机和储能双向变流器产品具有重要应用价值。QR-BCM与TCM调制方案实现的软开关特性可显著降低开关损耗达60%，特别适用于宽电压范围工况。该技术可直接应用于：1）电动汽车OBC充电机，在200-450V电池电压范围内实现高...