Xinyue Zhang · Jiacheng Sun · Zhongzheng Zhou · Zhen Kang 等6人 · IEEE Transactions on Industry Applications · 2025年9月

随着光伏（PV）系统部署数量的不断增加，LCL 型并网逆变器因其卓越的谐波衰减能力而变得十分普遍。然而，传统的可靠性评估往往忽略了由控制回路不稳定或参数漂移引起的谐振电流的影响，而这种谐振电流会显著加速关键组件的老化。本文提出了一个全面的 LCL 型光伏逆变器可靠性评估框架，该框架能更好地反映实际运行条件。开发了一个电热模型，该模型考虑了与温度相关的功率损耗、绝缘栅双极型晶体管（IGBT）热耦合以及电容器老化。采用蒙特卡罗模拟和威布尔分布来推导逆变器在年度任务剖面下的使用寿命。实验验证证实，谐振...

解读: 该研究对阳光电源SG系列光伏逆变器和ST储能变流器的可靠性设计具有重要价值。LCL滤波器谐振电流导致的IGBT热应力问题直接关联功率模块寿命，研究提出的电热耦合模型与雨流计数疲劳分析方法可应用于：1）SG系列逆变器功率模块热设计优化，通过主动阻尼控制抑制谐振电流，降低结温波动；2）ST储能变流器在频...

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...

A S L K Gopalamma · Srinu Naik Ramavathu · IEEE Transactions on Industry Applications · 2025年6月

包括驱动器、电力电子系统（PES）和分布式控制系统（DCS）在内的工业设备的安全性、可靠性和恢复能力取决于其保护水平。对于这类敏感设备而言，关键要求包括管理电磁干扰（EMI）和确保电能质量。电位均衡不足可能导致电力电子设备和分布式控制系统内的控制器卡和内部电路板出现故障或失灵。本研究针对行业内的一项重大挑战展开应对，提供了有价值的见解。该研究促成了一种安全、经济且稳固的接地系统（SERES）的开发，该系统采用了与频率相关的动态土壤特性（FDDSP），同时还考虑了诸如间距系数（SF）和影响区域（Z...

解读: 该频率相关动态接地技术对阳光电源大型储能系统（PowerTitan）和工商业光伏电站具有重要应用价值。储能变流器和光伏逆变器在故障切换、PWM开关等工况下会产生高频暂态电流，传统静态接地设计无法准确评估高频下的土壤阻抗特性，导致地电位升（GPR）计算偏差。该研究提出的频率相关土壤模型可优化ST系列储...

Yiqi Liu · Laicheng Yin · Yucheng Wu · Zhenjie Li 等6人 · IEEE Transactions on Industry Applications · 2025年5月

基于高压直流输电的海上风电系统对可靠性要求极高。为提升系统稳定性并减少故障穿越装置数量、简化系统结构，本文提出一种兼具直流侧故障电流阻断与多余能量耗散功能的模块化多电平换流器子模块（SM）拓扑。通过分析直流侧双极短路及交流侧电压暂降故障，揭示了该结构的工作机理。在不改变正常运行策略的前提下，采用简单控制方法调节SM内IGBT开关状态，实现子模块电容反向投入与耗能电阻的自动接入。在相同子模块数量与6400 kV直流电压下，所提DBSSM将直流故障电流阻断时间缩短5 ms。相比其他耗能方式，该方案无...

解读: 该MMC拓扑创新对阳光电源的大功率储能变流器和海上风电并网产品具有重要参考价值。其直流故障电流阻断与能量耗散的集成设计思路,可应用于PowerTitan储能系统的DC侧保护优化,提升系统可靠性。该方案通过子模块拓扑创新实现故障穿越,无需增加额外硬件,这与阳光电源追求的高性价比理念相符。其电容电压无源...

Yuan Liu · Galina Mirzaeva · IEEE Transactions on Industry Applications · 2025年5月

使用矩阵变换器进行交流到交流的电力转换可在重量和尺寸方面实现经济性，同时具备高可靠性和高效率。由于这些原因，矩阵变换器技术目前正被应用于各种领域，包括矿用车辆的交流调速驱动系统。本文探讨了矩阵变换器运行过程中的谐波问题，例如电源侧的畸变传递到负载侧以及向电源注入过多的电流谐波。本文研究了谐波性能的基本限制，并提出了一种灵活的控制方案，该方案可在负载侧或电源侧实现全面的谐波补偿。同时，还研究了一种能同时抑制两侧谐波的折衷方法。本文提出的策略使基于矩阵变换器的驱动系统适用于电源较弱且存在畸变的电力系...

解读: 该矩阵变换器谐波抑制技术对阳光电源ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器在弱电网环境下的性能提升具有重要价值。文中提出的实时谐波检测与补偿机制可直接应用于PowerTitan大型储能系统的并网控制策略，增强在电网电压畸变工况下的输出电能质量。该方法与阳光电源现有的构网型GFM控制技术结合，可提升储能...

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...

Ching-Ming Lai · De-Tai Lin · Hao-En Liu · Tomokazu Mishima 等6人 · IEEE Transactions on Industry Applications · 2025年2月

本文提出一种基于改进型E类谐振拓扑的单级无线电机驱动器（WMD），用于直流电机控制。通过引入有源钳位电路与高阶谐波抑制电路，提升了开关器件可靠性并优化了功率传输效率。在谐振腔中集成可变电感模块与阶梯磁芯发射/接收耦合器，实现了在线圈失配条件下保持高效率的固定频率运行。文章涵盖系统架构、电路工作模态、稳态分析及磁性元件设计。实验构建了180 W的WMD样机，验证了理论分析，谐振腔效率提升达4.79%，系统最高效率达89.72%。

解读: 该固定频率单级无线电机驱动技术对阳光电源新能源汽车产品线具有重要应用价值。改进型E类谐振拓扑结合有源钳位电路可直接应用于车载OBC充电机和无线充电桩开发，89.72%的系统效率与4.79%的谐振腔效率提升为ST储能变流器的软开关设计提供参考。可变电感模块实现线圈失配下的固定频率运行，可优化充电桩在不...

Jitendra Thapa · Joshua Olowolaju · Mohammed Benidris · Hanif Livani · IEEE Transactions on Industry Applications · 2025年1月

近年来，为减少对化石燃料的依赖、降低排放并推动可持续能源发展，电动汽车（EV）的普及以及光伏（PV）等可变能源资源的使用量均有所增加。然而，电动汽车和光伏的广泛应用给电力系统的可靠性带来了前所未有的挑战。挑战在于太阳能发电固有的间歇性，以及电网需求侧电动汽车充电负荷带来的不确定性。因此，从电力系统运行和规划的角度来看，在可靠性评估框架中考虑这些资源输出功率的不确定性是必不可少的。本文建立了一个考虑不同充电站位置、电动汽车类型和驾驶员行为的电动汽车负荷模型。此外，所提出的方法通过利用K近邻回归器进...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这篇论文所探讨的电力系统可靠性评估方法对我们在光储充一体化解决方案领域具有重要的战略参考价值。 论文核心聚焦于光伏发电间歇性和电动汽车充电负荷不确定性对电网可靠性的双重影响，这恰好切中了我们当前业务布局的关键痛点。其采用的K近邻回归进行光伏出力区间预测和蒙特卡洛仿真方法，...

Sukanta Roy · Alexander Stevenson · Shahid Tufail · Hugo Riggs 等6人 · IEEE Transactions on Industry Applications · 2024年12月

摘要：天气引发的时空劣化限制了户外光伏逆变器的使用寿命和可靠性，因此需要进行先进的数据分析。本研究采用自上而下、数据驱动的方法，利用多种机器学习（ML）算法来评估一座1.4兆瓦光伏电站中逆变器的可靠性，同时考虑了辐照度、湿度、温度、一天中的时间以及天气状况等因素。来自17台相同逆变器的大量警报数据集，包括警报类型、传播情况和发生频率，揭示了其与环境因素和逆变器输出功率之间的显著相关性，从而能够构建性能可靠性模型。对双阶段监督式机器学习模型的准确性进行了评估，其中人工神经网络（ANN）的“分类 -...

解读: 该机器学习驱动的可靠性评估技术对阳光电源SG系列光伏逆变器及ST储能变流器产品线具有重要应用价值。研究提出的告警-环境变异性分析框架可直接集成至iSolarCloud智能运维平台，通过融合温湿度、辐照度等多源环境参数与现场告警数据，实现对户外逆变器的精准寿命预测与预测性维护。该方法可优化阳光电源现有...

David Sehloff · Jonghwan Kwon · Mahdi Mehrtash · Todd Levin 等5人 · IEEE Transactions on Industry Applications · 2024年10月

近年来，系统规划者已认识到利用储能解决方案来减少对传统输电投资的需求，并且这一做法得到了联邦政策的支持。本研究表明，需要进行详细的可靠性评估，以便对储能和传统输电投资的可靠性效益进行定量比较。首先，求解一个考虑候选输电线路和储能技术的混合整数线性规划扩展规划模型，以确定成本最低的投资决策。接下来，在考虑与天气相关的强迫停运的概率可靠性评估中，对由此产生的系统配置下的运行情况进行模拟。将这项研究成果应用于输电规划方案（TPPs）时，可通过考量储能对系统可靠性的价值，进一步使储能与传统输电资产在评估...

解读: 该研究对阳光电源ST系列储能变流器和PowerTitan大型储能系统的输电侧应用具有重要指导价值。研究量化了储能在缓解输电阻塞、延缓基础设施升级方面的可靠性贡献，可直接应用于阳光电源输电侧储能解决方案的技术优化。通过建模方法可增强iSolarCloud平台的可靠性评估功能，为电网规划客户提供储能替代...

P. T. Nandh Kishore · Sumit Kumar Pramanick · Soumya Shubhra Nag · IEEE Transactions on Industry Applications · 2024年10月

氮化镓高电子迁移率晶体管（GaN HEMT）的短路耐受时间（SCWT）较短，这对其可靠性提出了挑战，尤其在电动汽车充电器等中高功率应用中。本文基于电路中的状态变量和数据手册参数，对包含寄生元件的氮化镓高电子迁移率晶体管半桥结构中的短路故障瞬态进行建模。较高母线电压下的故障会导致瞬时功率损耗增加，进而使结温升高。这会导致器件的短路耐受时间缩短。该模型还用于估算不同直流母线电压下的故障清除时间。本文提出了一种用于氮化镓高电子迁移率晶体管的超快过流保护方案。该保护方案采用基于非侵入式印刷电路板嵌入式罗...

解读: 该研究对阳光电源的GaN器件应用具有重要参考价值。文中提出的PCB嵌入式Rogowski线圈过流保护方案可直接应用于ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器的GaN功率模块设计中,有助于提升产品可靠性。特别是在1500V高压系统中,纳秒级故障检测能力可有效防止GaN器件损坏。该技术也可优化车载OBC充...

Neda Zahedi Saadabad · Qingsong Wang · Ambrish Chandra · IEEE Transactions on Industry Applications · 2025年2月

自谐振无线电能传输（SRWPT）系统无需物理补偿电容，因而具有卓越的可靠性。相邻层间存在寄生电容的平面线圈尤其适用于此类系统。线圈的几何形状对无线电能传输（WPT）系统的性能有显著影响。本文深入研究并比较了四种常见的线圈几何形状：圆形、方形、六边形和八边形。通过优化线宽比和线间距比，这些印刷电路板（PCB）线圈的交流电阻显著降低，从而实现了高效的自谐振无线电能传输系统。本文建立了这些PCB线圈电感和电容的综合等效电路模型和理论框架。采用有限元法（FEM）对线圈设计进行优化并模拟其性能。制作了四种...

解读: 该自谐振无线功率传输技术对阳光电源新能源汽车产品线具有重要应用价值。研究中螺旋形线圈的优化设计可直接应用于车载OBC充电机和无线充电桩开发，通过消除外部补偿电容提升系统集成度和可靠性，符合阳光电源功率模块紧凑化设计理念。线圈几何结构对自谐振频率和传输效率的影响规律，可指导PowerTitan储能系统...

JJ Dai · IEEE Transactions on Industry Applications · 2025年1月

为提高效率、降低成本和提升可靠性，现场发电在工商业（I&C）电力系统中得到广泛应用。这些系统通常采用同步发电机，这会带来稳定性问题，在规划和运行阶段都必须加以解决。电力系统中互联的同步电机必须保持同步；否则，可能会出现转子角度不稳定和振荡现象，如果没有适当的保护措施，还可能导致系统大范围不稳定和发电机停机。目前工商业系统暂态稳定性研究的标准，即IEEE 399 - 1997《工商业电力系统分析推荐做法》（《棕皮书》）已发布超过27年，而IEEE P3002.9《工商业电力系统暂态研究与分析推荐做...

解读: 该研究对阳光电源的工商业光伏及储能产品线具有重要指导意义。研究提出的暂态稳定分析方法可直接应用于SG系列工商业逆变器和ST系列储能变流器的系统设计，特别是在构建多机并联系统时的稳定性评估。通过完善的建模策略和仿真流程，可以优化产品的GFM/GFL控制算法，提升系统在大扰动下的暂态响应性能。这对于提高...