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...

Feng Guo · Fei Diao · Zhuxuan Ma · Pengyu Lai 等6人 · IEEE Transactions on Industry Applications · 2025年8月

本文针对 3 kV 直流母线的电力牵引驱动系统，设计并开发了一种新型的带有内部并联（IP）半桥（HB）的中压（MV）混合式多电平逆变器。在该提出的混合式拓扑结构中，每相由一个有源中性点钳位（ANPC）三电平（3 - L）单元和一个 IP 单元组成，其中 ANPC 三电平单元采用工作在基频的 3.3 kV 硅（Si）绝缘栅双极型晶体管（IGBT），而 IP 单元采用定制的 3.3 kV H 桥碳化硅（SiC）金属 - 氧化物 - 半导体场效应晶体管（MOSFET），工作频率为 50 kHz。通过线...

解读: 该100kHz Si+SiC混合多电平技术对阳光电源多条产品线具有重要应用价值。在新能源汽车业务中，可直接应用于电机驱动系统，高频运行特性能显著提升功率密度，降低车载系统体积重量。对于ST系列储能变流器和SG光伏逆变器，内并联混合拓扑可优化现有三电平方案，通过Si/SiC器件协同工作实现开关损耗与成...

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...

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...

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...

Sheik M. Mohiuddin · Wei Du · Xue Lyu · Jinho Kim 等5人 · IEEE Transactions on Industry Applications · 2025年2月

本文针对直接下垂控制的电网形成（GFM）逆变器提出了一种具备故障穿越能力的两阶段限流控制策略。所提出的两阶段方法包括第一阶段和第二阶段的两个限流控制。在故障期间，第一阶段限流控制借助滞环控制，通过封锁绝缘栅双极型晶体管（IGBT）的开关脉冲，立即将逆变器输出电流幅值钳位至其最大暂态限值。第二阶段限流控制利用有功和无功限流控制回路调节调制波形的幅值和角频率，从而将逆变器输出电流幅值限制在其稳态限值内。通过分两个阶段实施限流动作，该方法能够在故障发生后的几个脉宽调制（PWM）周期内有效限制过电流，并...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这篇论文提出的两阶段电流限制策略对我们的构网型（GFM）逆变器产品线具有重要的技术参考价值。随着高比例新能源接入电网，构网型逆变器因其主动支撑电网的能力，正成为我们储能系统和光伏并网解决方案的核心技术方向。 该技术的创新点在于双重保护机制的协同设计：第一阶段通过滞环控制在...

Akrem Mohamed Aljehaimi · Bassam Samy Abdel-Mageed · Pragasen Pillay · IEEE Transactions on Industry Applications · 2025年2月

本文研究了混合式记忆电机在弱磁区域对基于绝缘栅双极型晶体管（IGBT）的逆变器的影响。混合式可变磁通电机的提出是为了克服传统内置式永磁同步电机（IPMSM）在牵引应用中的局限性。文献中已介绍并比较了不同的记忆电机拓扑结构。然而，它们对驱动逆变器的影响尚未见报道。本文以一台已有的十马力串联混合式可变磁通电机样机为案例进行研究。在弱磁区域，将永磁体部分去磁和完全充磁两种运行状态进行对比后发现，不仅电机电流减小，而且电机功率因数也得到了提高。这一功率因数运行改善的独特发现对逆变器的传导损耗产生了积极影...

解读: 该研究对阳光电源的电机驱动类产品具有重要参考价值。记忆电机的动态磁化特性与IGBT逆变器效率的关联性研究,可直接应用于新能源汽车OBC和电机驱动系统的优化设计。研究成果有助于提升车载电机系统在宽调速范围内的整体效率,并为功率器件选型和控制策略优化提供理论依据。同时,该研究的IGBT损耗分析方法也可借...

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...

Zeyu Duan · Ran Yao · Wei Lai · Hui Li 等6人 · IEEE Transactions on Industry Applications · 2025年1月

绝缘栅双极型晶体管（IGBT）是电力电子设备的关键部件，IGBT 器件的健康状况对于确保电力系统的可靠性和稳定性至关重要。本文提出一种基于特征识别的 IGBT 器件健康状态评估方法。首先，建立 IGBT 器件的有限元模型，分析功率循环条件下键合线和焊料层的性能。其次，对焊料层失效和键合线失效情况下的 IGBT 器件进行仿真，并分析不同老化程度下 IGBT 器件的特征参数。最后，采用基于自适应网络的模糊推理系统（ANFIS）算法建立 IGBT 器件健康状态评估模型，并利用功率循环测试数据验证健康状...

解读: 该IGBT健康状态评估技术对阳光电源核心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，IGBT作为功率开关核心器件，其健康状态直接影响系统可靠性和寿命。该特性识别方法可集成至iSolarCloud智能运维平台，通过实时监测IGBT开关过程电学特征参数，实现预测性维...

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...

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...