Yulei Wang · Jiakun Gong · Zheng Zeng · Liang Wang 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年10月

下一代宽带隙（WBG）功率器件取得了进展，其特点是阻断电压更高、开关速度更快，这导致了超高 $dv/dt$ 的出现。这三个因素共同对未来高性能测量系统提出了严苛的性能要求。本文深入探讨了下一代 WBG 器件在低端和高端动态测试过程中遇到的挑战。基于此探讨，总结了未来电气隔离测试系统的性能要求，即扩展至中压水平的宽动态范围、至少 500 MHz 的最小测量带宽、在 100 MHz 时至少 50 dB 的共模抑制比（CMRR）以及超过 100 V/ns 的 $dv/dt$ 抗扰度。为了有效实现这些目...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项探针隔离扩展技术对我们在高性能宽禁带功率器件测试领域具有重要战略意义。随着公司在光伏逆变器和储能系统中大规模应用SiC MOSFET等新一代宽禁带器件，器件的开关速度已突破传统Si器件极限，dv/dt可达100V/ns以上，这给产品研发和质量管控中的精确测量带来严峻挑战...

Neda Mazloum · S. Ali Khajehoddin · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年10月

摘要：为提高电压源变流器的功率密度，通常采用无源滤波器或被称为陷波滤波器的无源元件组合，其设计目的是阻断或旁路开关电流谐波，以满足电网要求。最近，研究人员对将陷波滤波器磁集成到LCL结构中进行了研究，从而降低了滤波器所需的电感值。本文提出了一种无需任何电气连接即可将陷波电感与变流器侧电感进行集成的新方法。因此，陷波电感无需承载工频电流，从而降低了传导损耗。这也使得能够使用尺寸小且磁芯损耗低的现代磁芯材料，进而进一步提高功率密度。该方法为将滤波器谐振极点设置在指定频率处提供了额外的自由度，并避免触...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项集成陷波-LCL滤波技术对提升光伏逆变器和储能变流器的功率密度具有重要战略价值。该技术通过磁集成方式将陷波滤波器与变流器侧电感耦合，且无需电气连接，使陷波电感不承载工频电流，这一创新设计可显著降低传导损耗并减小滤波器体积。 对于阳光电源的产品线而言，该技术的应用潜力体...

Witold Mazgaj · Zbigniew Szular · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年10月

本文提出了一种用于三相电压源逆变器的改进型软开关系统。与基本软开关系统类似，该系统中电容器不与主晶体管并联，电感器不与辅助晶体管串联。这些连接方式可在控制系统出现干扰时保护逆变器免受损坏。与基本版本不同的是，改进型软开关系统不会让谐振过程影响负载上的电压波形，并且该改进系统具有更简单的主晶体管和辅助晶体管控制算法。本文全面描述了改进型软开关解决方案的结构和工作原理。此外，还讨论了改进型软开关系统元件的选择原则。通过使用三相电压源逆变器（10 千瓦，400 伏）为鼠笼式感应电动机供电的实验室测试验...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项改进型软开关技术对我们的光伏逆变器和储能变流器产品线具有重要的应用价值。该技术通过创新的电路拓扑设计，避免了电容与主开关管并联、电感与辅助开关管串联的传统结构，这种"安全连接"设计在控制系统出现扰动时能有效保护逆变器免受损害，这对提升我们产品在复杂电网环境下的可靠性至关...

Dawei Xiang · Zhiwen Sun · Hao Li · Hangkang Hu 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年10月

准确测量磁芯损耗对于高频运行的电力电子变换器的磁路和热设计具有重要意义。然而，常用的双绕组法由于电压和电流相位误差，难以用于超高频测量。振荡法为高频应用提供了一种有前景的解决方案，但存在额外开关损耗的缺点。为应对这些挑战，本研究提出了一种改进的振荡方法，该方法通过将开关导通状态损耗从谐振电路中移除来消除该损耗，并利用变压器的阻抗放大效应来降低开关关断状态损耗。本文首先分析了其基本原理，包括改进的振荡测试电路、测试流程和磁芯损耗计算算法。接着讨论了诸如励磁线圈、测试条件、开关元件以及其他损耗补偿等...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项改进的振荡法磁芯损耗测量技术具有重要的战略价值。随着我们的光伏逆变器和储能变流器向更高功率密度和更高开关频率方向发展，磁性元件在高频段（300kHz至10MHz）的精确损耗特性测量已成为制约产品优化设计的关键瓶颈。 该技术的核心价值在于解决了传统双绕组法在超高频段因相...

Chio-Hong Leong · Chi-Kong Wong · Chi-Seng Lam · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年9月

铝电解电容器（AEC）作为一种高能量密度、低成本的储能元件，广泛应用于电力电子变换器中以稳定输出电压。然而，有报道称铝电解电容器是一种易损元件，会威胁电力电子变换器的可靠性。铝电解电容器的健康状态反映在其等效串联电阻（ESR）的变化上。因此，有必要监测铝电解电容器的等效串联电阻，以确保变换器的安全性和可靠性。本文提出了一种基于输出电压纹波信息、无需使用任何电流传感器的新型等效串联电阻在线估计方法，适用于直流 - 直流升压变换器的连续和不连续导通模式。该方法具有实施成本低、计算负担小和精度可接受的...

解读: 从阳光电源的业务场景来看，这项针对DC-DC升压变换器输出电容ESR在线估算的技术具有显著的工程应用价值。在我们的光伏逆变器和储能变流器产品中，铝电解电容作为直流母线支撑和输出滤波的核心器件，其健康状态直接影响系统可靠性。该论文提出的无电流传感器ESR估算方法，仅基于输出电压纹波信息即可实现连续和断...

Kibok Lee · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年9月

本文针对采用共直流母线双逆变器供电的开放式绕组永磁同步电机（PMSM）发生单相电流传感器故障的情况，提出了一种容错控制（FTC）策略。虽然目前已有很多针对定子绕组和逆变器桥臂故障的容错控制策略被研究，但尚未有针对单相电流传感器故障的容错控制策略被提出。与单逆变器不同，由于存在零序电流（ZSC），采用共直流母线的双逆变器需要测量三相电流。单相电流传感器故障可能导致系统立即停机或控制性能严重下降。本研究提出了一种利用另外两相电流来估算单相电流的方法。在发生单相电流传感器故障时，容错控制和零序电流控制...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项针对双逆变器开放式绕组永磁同步电机的单相电流传感器容错控制技术具有重要的应用价值。该技术直接关联我们在储能系统、电动汽车驱动以及新能源并网等领域的核心产品可靠性提升。 在技术价值层面，该研究填补了双逆变器共母线拓扑结构中电流传感器故障容错控制的空白。对于阳光电源的大功...

Dashuang Li · Qiuye Sun · Rui Wang · Zhengqi Sui · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年9月

受当前限流限制的影响，构网型逆变器（GFM）在电网故障时会转变为电流源，这会使基于逆变器的微电网失去电压支撑，进而转变为电流源互联微电网（CSIM），这可能会恶化系统的暂态同步稳定性（TSS）。此前尚未对该问题进行过研究。为此，本文提出了一种 CSIM 暂态同步稳定性的分析与增强方法。首先，推导了 CSIM 的大信号同步模型，该模型考虑了 GFM 限流策略的影响以及 GFM 与跟网型逆变器（GFL）之间的动态交互。其次，通过构建李雅普诺夫能量函数，得到了暂态同步稳定性判据，并研究了参数对稳定性的...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于逆变器微电网暂态稳定性的研究具有重要的战略意义。随着公司在分布式光伏、储能系统和微电网领域的深度布局，构网型逆变器（GFM）技术已成为新一代产品的核心竞争力。该论文揭示的电流限幅导致的稳定性问题，正是我们在实际工程中面临的关键挑战。 论文的核心价值在于系统性地分析...

Shiqi Ji · Wenhao Xie · Yikang Xiao · Ran Lu 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年9月

精确的电流测量对于功率半导体特性表征至关重要。近年来，考虑到功率半导体的开关速度变得更快，由于现有电流探头带宽有限，很难用它们有效地测量电流。此外，在很多情况下，有必要在长期运行的实际功率变换器中直接对功率半导体进行特性表征，这就要求电流探头具备其他一些关键特性，包括直流精度、电气隔离、易于安装等。本文提出了一种新颖的混合式电流测量方法，包括基于隧道磁阻的低频测量部分、基于罗氏线圈的高频测量部分，以及用于实现无缝频率组合的信号调理电路。据此，开发了一种基于该方法的电流探头，实现了高带宽、电气隔离...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项直流至200MHz混合电流测量技术对我司在高性能功率半导体器件应用方面具有重要价值。随着我司光伏逆变器和储能变流器大规模采用SiC和GaN等第三代宽禁带半导体器件，开关频率显著提升至数百kHz甚至MHz级别，传统电流探头的带宽限制已成为精确测量和器件特性分析的瓶颈。 ...

Xing Liu · Lin Qiu · Youtong Fang · Kui Wang 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年9月

数据驱动与事件驱动相结合，为缓解经典有限控制集模型预测控制中电力变换器长期面临的研究难题（即模型参数不确定性和不必要的开关损耗）带来了可能。受此启发，我们将针对在线学习预测控制器的设计问题展开一项重要研究。与该领域的大多数先前研究不同，这可通过一个集成的数据驱动与事件驱动设计框架来实现。更确切地说，设计过程依赖于以下方面的结合：开发一种数据驱动的无模型自适应预测控制方法、引入在线强化学习技术以及利用事件驱动机制。此外，我们还基于输入 - 输出数据，针对低频开关操作下的未知不确定性，对鲁棒无模型预...

解读: 从阳光电源的核心业务视角来看，这项结合数据驱动与事件驱动的在线学习预测控制技术具有显著的战略价值。该技术针对功率变换器有限集模型预测控制（FCS-MPC）的两大痛点——模型参数不确定性和不必要的开关损耗——提供了创新性解决方案，这与我司光伏逆变器和储能变流器的核心技术需求高度契合。 从产品应用层面...

Zhixian Liao · Binbin Li · Yijia Yuan · Yingzong Jiao 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年9月

本文提出了一种适用于大规模光伏应用中压（MV）直流汇集并可实现部分交流电源整合的隔离型三端口功率路由器（TP - PR）。通过集成变压器将模块化多电平变换器（MMC）与晶闸管阀相结合，不仅降低了中压直流侧安装的半导体容量，还消除了对中压侧子模块（SM）电容的需求。特别地，MMC利用高频电流进行中压直流功率传输，有效降低了对子模块电容的要求。此外，晶闸管的低导通压降以及零电压开关和零电流开关技术，确保了TP - PR具有较低的转换损耗。与传统的隔离型三端口拓扑相比，TP - PR可使半导体成本降低...

解读: 从阳光电源大型地面光伏电站和集中式逆变器业务角度看，这项隔离型三端口功率路由器技术具有重要的战略价值。该技术针对中压直流汇集的大规模光伏应用场景，与阳光电源正在布局的1500V+系统乃至更高电压等级的技术路线高度契合。 技术优势方面，通过将模块化多电平换流器（MMC）与晶闸管阀结合，该方案在半导体...

Mahmood Jamali · Mahdieh S. Sadabadi · Masoud Davari · Subham Sahoo 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年9月

摘要：随着部署网络物理系统的现代电网中基于三相跟网型（GFL）逆变器的资源（IBRs）数量不断增加，要求它们具备更高的智能性、多样化的功能和通信能力。然而，由于大量使用数据和通信设备，智能逆变器面临的网络威胁无处不在。本文针对GFL IBRs提出了一种新颖的弹性矢量电流控制策略，以减轻虚假数据注入（FDI）攻击的破坏性影响，同时确保GFL IBRs的稳定性和期望性能。即使有适当的上层控制机制，攻击者仍可利用GFL IBRs主控制中的漏洞，特别是“逆变器输出控制器”。在这种情况下，FDI攻击可操纵...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项针对跟网型逆变器抗虚假数据注入攻击的弹性控制技术具有重要的战略意义。随着我们在全球范围内部署大量光伏逆变器和储能系统，这些设备日益融入数字化电网的信息物理系统中，网络安全威胁已成为不可忽视的系统性风险。 该论文提出的状态增广向量电流控制策略直击当前智能逆变器的核心痛点...

Shun Wang · Cen Tang · Jianglin Nie · Linghui Meng 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年9月

在本文中，我们提出了一种具有两个桥臂的单相无变压器统一电能质量调节器（UPQC）。由于开关数量有限，半桥（HB）UPQC 由一个 HB 动态电压恢复器（DVR）和一个有源电力滤波器（APF）组成。所提出的拓扑结构通过将 HB DVR 与全桥（FB）APF 相结合，在不增加开关数量的情况下，在所有运行场景下都能保持恒定的开关应力。为解决因共用桥臂导致的电流补偿和电压补偿耦合问题，提出了一种四矢量空间矢量脉宽调制（SVPWM）方法进行解耦。通过所提出的用于独立控制参考计算的 SVPWM，控制策略可以...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项单相无变压器统一电能质量调节器（UPQC）技术具有显著的战略价值。该技术通过创新的两桥臂拓扑结构和四矢量空间矢量脉宽调制策略，在减少开关器件数量的同时实现了电压补偿和电流补偿的解耦控制，这与我们在分布式光伏和储能系统中追求的高功率密度、低成本目标高度契合。 对于阳光电...

Hongyan Qu · Ding Luo · Dong Jiang · Min Zhou 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年9月

电池阻抗在线识别是一种用于电池状态评估和健康诊断的无损测量技术。然而，传统方法成本高、耗时长，且只能在离线的小电池上进行。受此推动，我们专注于开发一种透明且新颖的测量方法，该方法首次利用与电池相连的现有逆变器产生的可控正弦扫频扰动。在本文中，通过逆变器控制，由于功率流动，具有可控幅度和目标频率的小交流激励信号可以传输到电池。这种方法无需将电池从操作系统中断开或添加额外的激励电路，为电池阻抗在线识别提供了一种低成本、高可用性且实时的手段。一旦将其开发为广泛使用的电池 - 逆变器系统中的嵌入式功能，...

解读: 从阳光电源储能系统业务视角来看，这项基于逆变器小信号注入的在线电池阻抗识别技术具有重要的战略价值。该技术通过现有储能逆变器产生可控正弦扫频扰动来实现电池电化学阻抗谱（EIS）测试，无需额外硬件投入或系统离线，这与我们追求低成本、高可靠性的储能解决方案理念高度契合。 技术价值方面，该方法可直接嵌入阳...

Yueyin Wang · Wu Chen · Zhan Shen · Xiao Yu 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年9月

中压中频变压器是大功率直流变换器的关键部件。然而，宽禁带半导体的超快开关速度会在中频变压器中引发电压振荡，增加一次绝缘局部放电的风险，并导致永久性击穿。现有研究主要关注端口处发生的电压振荡，但对绕组内部发生的电压振荡了解不足。本文提出了一种计算内部电压振荡的模型。与传统模型相比，该模型简单且首次考虑了铁芯的电能。据此，推导了基于物理原理的解析公式来计算电压振荡。基于该模型，分析了电压振荡、端口电压和变压器结构之间的关系。提出了振荡抑制方法并通过实验进行了验证。

解读: 从阳光电源的业务视角来看，该论文针对中压中频变压器内部电压振荡问题的研究具有重要的战略价值。作为光伏逆变器和储能系统的核心部件，中压中频变压器在阳光电源的大功率直流变换器产品中扮演关键角色，特别是在1500V光伏系统、集中式储能变流器以及新能源并网解决方案中应用广泛。 该研究的核心价值在于解决了宽...

Zhen Xin · Yu Yao · Jianlong Kang · Qian Li 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年9月

精确的电流测量对于电力电子变换器实现故障保护和电流控制至关重要。在众多可选方案中，印刷电路板罗氏线圈电流传感器（PCB RCCS）凭借其带宽更高、体积更小、成本更低等优势，成为有力的竞争者。然而，运算放大器中的失调电压和失调电流极大地限制了PCB RCCS的测量精度，并且受运算放大器个体差异和温度变化的影响较大。传统的误差补偿方法缺乏自调节能力，导致补偿效果存在显著局限。本文提出了一种闭环误差补偿方法，该方法能够在实际运行条件下实时监测补偿效果，及时调整补偿信号，实现对PCB RCCS积分误差的...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于闭环补偿的PCB罗氏线圈电流传感器技术具有显著的应用价值。在光伏逆变器和储能变流器等核心产品中，精确的电流测量直接关系到系统的功率控制精度、效率优化和安全保护性能。 该技术的核心创新在于解决了传统PCB罗氏线圈因运放失调而导致的积分误差问题。通过实时监测和动态调整...

Pablo Poblete · Rodrigo H. Cuzmar · Ricardo P. Aguilera · Javier Pereda 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年9月

利用退役电池（SLBs）构建电池储能系统（BESSs）可产生显著的环境和经济效益。级联 H 桥（CHB）变流器已成为将退役电池集成到电网中的理想选择，它能够高效且低成本地实现其子模块（SMs）间的不平衡功率分配。然而，退役电池之间的容量差异给控制系统带来了进一步的挑战，即既要满足电池储能系统的功率约束，又要平衡退役电池的荷电状态（SoC）。本文提出了一种双级模型预测控制（DS - MPC）策略，用于通过三角形连接的级联 H 桥（DCHB）变流器来平衡退役电池的荷电状态。所提出的双级模型预测控制策...

解读: 从阳光电源储能系统业务角度分析，该论文提出的基于三角形连接级联H桥变换器的双阶段模型预测控制技术，为退役电池梯次利用储能系统提供了创新性解决方案，与公司"储能+光伏"战略高度契合。 该技术的核心价值在于通过双阶段MPC算法实现不同容量退役电池的SoC精确平衡，这直接解决了梯次利用储能系统面临的关键...

Di Wang · Linke Zhou · Samuel Hemming · Jiaming An 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年9月

母线在连接各部件方面起着至关重要的作用，广泛应用于高功率逆变器中。过去人们已做出诸多努力来降低母线的杂散电感。对于多电平逆变器而言，其换流回路比两电平逆变器更为复杂，母线的物理布局和寄生参数尤为重要。此外，对于航空航天等新型且要求更高的应用场景，母线在设计时需保证其具有无局部放电（PD）的绝缘性能，同时还要实现轻量化。鉴于航空航天应用中冷却条件较为苛刻，母线的热设计和冷却性能也值得高度关注。本文针对电动飞机推进用的 1.5 千伏、1 兆伏安三电平有源中点钳位（ANPC）逆变器，提出了一种叠层母线...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项针对航空航天应用的三电平ANPC逆变器母排设计研究具有重要的技术参考价值。该研究聚焦于1.5kV/1MVA功率等级的母排优化设计，与我司在大功率光伏逆变器和储能变流器领域的技术需求高度契合。 该论文提出的层叠式母排设计方法论在三个维度上具有突破性价值：首先，通过优化物...

Jiaxiang Song · Enhui Chu · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年9月

谐振直流环节逆变器（RDCLI）辅助电路（ac）中的谐振电容会增大主电路体积、增大谐振电流幅值并降低系统稳定性。为解决这些问题，本文提出一种新型 RDCLI 以减小谐振电容的影响。首先，该逆变器无需在主开关两端并联谐振电容，从而减小了主电路体积。其次，该逆变器避免了在直流侧串联大容量电容作为辅助电源，从而避免了大电容对系统稳定性的影响。最后，该逆变器通过改变辅助电路的拓扑结构，减少了预充电模式所需的能量，从而有效降低了谐振电流幅值，减少了辅助电路的损耗，提高了系统效率。本文给出了该逆变器的工作原...

解读: 从阳光电源的业务角度来看，该论文提出的改进型谐振直流环节逆变器（RDCLI）技术具有重要的应用价值。该技术通过优化辅助电路的谐振电容配置，实现了主电路体积缩减、谐振电流幅值降低和系统稳定性提升，这与公司在光伏逆变器和储能变流器领域追求高功率密度、高效率的产品战略高度契合。 从产品应用层面分析，该技...

Chang Li · Yaqian Yang · Yong Li · Yuxing Liu 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年9月

本文提出一种考虑频率 - 电压耦合效应的构网型虚拟同步发电机（GF - VSG）系统振荡传播机理阐释建模方法。具体而言，所提出的自稳定环模型和感应稳定环模型阐明了VSG频率与电压之间振荡传播的物理意义。所提出的模型和方法弥补了传统单输入单输出系统无法识别这种振荡传播现象的不足。研究还发现，尤其是在振荡传播受到抑制时，频率振荡并不总是与电压振荡耦合。最后，通过仿真和实验验证了所建模型和分析的有效性。

解读: 从阳光电源的业务视角来看，该论文针对构网型虚拟同步发电机（GF-VSG）的振荡传播建模研究具有重要的战略价值。随着我司在储能系统和新能源并网领域的深入布局，构网型控制技术已成为提升电网支撑能力的核心方向，而该研究恰好解决了这一技术路线中的关键稳定性问题。 论文提出的频率-电压耦合振荡传播机制对我司...

Xiaoling Xiong · Bochen Luo · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年9月

基于锁相环（PLL）的矢量电流控制方案在并网电压源变流器（VSC）中得到了广泛应用。然而，VSC的功率传输能力首先会受到动态功率限制（DPL）的约束，然后受到静态功率限制（SPL）的约束。SPL由系统的稳态运行情况决定，如稳态代数方程。同时，DPL主要取决于控制策略和控制器参数，它也被称为小信号稳定边界，且不会超过SPL。本文研究了具有不同外环控制回路（即有功功率和无功功率（PQ）外环控制回路，或有功功率和交流电压（PV）外环控制回路）的VSC的SPL和DPL。研究发现，向电网注入额外的无功功率...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于补偿锁相环动态的阻抗重塑技术对提升弱电网下的并网性能具有重要战略价值。随着全球光伏和储能系统向电网薄弱地区渗透，系统功率传输能力受限已成为制约业务拓展的关键瓶颈。 该研究深入剖析了电压源型变流器（VSC）的静态功率极限（SPL）和动态功率极限（DPL）机理，这与阳...