Yi Cheng · Yueshi Guan · Tingting Yao · Jiachao Zong 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年1月

本文提出了一类具有恒定交流电压输出和负载无关特性的 EF 类谐振逆变器。此外，总结了 EF 类谐振拓扑的设计原理及其负载无关特性。通过二阶谐振网络可实现开关上的低电压或电流应力。此外，还介绍了共地 E/F 类谐振逆变器及其负载无关的设计流程。所提出的逆变器可在较宽的负载范围内实现恒定交流电压输出和零电压开关。为验证理论分析，搭建了 1 MHz 的实验样机，峰值效率达到 93.4%。

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项EF类谐振逆变器技术呈现出显著的应用潜力，特别是在高频化、高功率密度的新能源变换系统领域。 该技术的核心价值在于通过二阶谐振网络实现了恒定交流电压输出和负载独立特性，这与我司在光伏逆变器和储能系统中追求的宽负载范围适应性高度契合。在分布式光伏和户用储能场景中，负载波动...

Hang Kong · Lixin Jia · Laili Wang · Yilong Yao 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年12月

氮化镓（GaN）功率器件凭借其超高的开关速度和低导通电阻，极大地推动了电力电子变换器向高频、高功率密度方向发展。然而，封装寄生参数会限制其开关速度。为充分发挥 GaN 功率器件的优异特性，本文首先全面分析了寄生参数对其开关瞬态过程的影响，以指导其封装设计。基于此分析，提出了一种基于直接镀铜（DPC）陶瓷基板的高集成柔性印刷电路板（flex - PCB）GaN 半桥功率模块。将 GaN 裸芯片夹在 flex - PCB 和 DPC 之间，驱动电路和去耦电容置于 flex - PCB 顶面。超薄的 ...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于柔性PCB与DPC陶瓷基板混合封装的GaN功率模块技术具有重要的战略价值。该技术通过创新的三明治结构和混合回路布局，将功率回路寄生电感降至71 pH，这对我们在光伏逆变器和储能变流器领域追求更高功率密度和效率提升具有直接意义。 在光伏逆变器应用中，该技术可支持5 ...

Qingshou Yang · Laili Wang · Zaojun Ma · Xiaohui Lu · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年12月

由于碳化硅（SiC）金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）具有优异的电气和热特性，其渗透率正逐渐提高。然而，宽带隙器件在开关瞬态过程中表现出更快的电流变化率（di/dt）和电压变化率（dv/dt），并且对功率模块的寄生电感更为敏感。同时，寄生电感对电磁干扰传播路径的影响也不容忽视。开关瞬态波形与传播路径之间通过寄生电感形成耦合。本文通过建立考虑功率模块寄生参数的传导时域共模（CM）数学模型，阐明了开关瞬态过程中功率模块不同位置的寄生电感和电容对共模电流的影响，并为寄生参数的最优范围提供了约...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这篇关于SiC功率模块布局优化的研究具有重要的工程应用价值。当前，我们的光伏逆变器和储能变流器产品正大规模采用SiC MOSFET以提升功率密度和效率，但快速开关特性带来的电磁干扰问题已成为制约系统性能的关键瓶颈。 该研究通过建立共模电流的时域数学模型，系统阐释了功率模块...

Hong Li · Siyi Wang · Daozhen He · Zhenyu Zhao 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年12月

随着开关速度和功率密度的提高，功率变换器的电磁干扰（EMI）问题日益严重。尽管无源EMI滤波器（PEF）因其有效性而在工程领域得到广泛应用，但其体积庞大的元件，如扼流圈和X电容，阻碍了功率变换器功率密度的提升。现有的混合EMI滤波器（HEF）是将有源EMI滤波器（AEF）与PEF相结合，以降低功率变换器中的宽频带EMI噪声。然而，由于AEF的增益带宽积以及PEF中的寄生参数，现有的HEF在降低高频EMI噪声方面也面临巨大挑战，并且体积仍然较大。因此，本文提出了一种包含有源Y电容的HEF（AY -...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项混合EMI滤波技术具有重要的战略价值。在光伏逆变器和储能变流器领域，随着SiC、GaN等宽禁带半导体器件的广泛应用，开关频率不断提升以实现更高功率密度，但随之而来的高频电磁干扰问题日益严峻，成为制约产品小型化和性能优化的关键瓶颈。 该论文提出的主动Y电容混合滤波方案（...

Fanguang Shao · Kai Yao · Xinbo Ruan · Zhiqiang Xing 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年11月

本文提出了一种带有零电压开关（ZVS）电容的图腾柱无桥功率因数校正变换器，该变换器中的功率开关可在整个电网周期内实现零电压开关，且简化了零电压开关电流的检测。分析了该变换器的工作原理。针对零电压开关电容与电感之间的谐振，详细分析了电感电流的线性化以及主要元件的参数。给出了开关的导通时间、零电压开关电容的电压以及一种控制方案。在实验室搭建了一台100 W的样机，以验证所提出变换器的工作情况。在220 V/100 W和110 V/65 W条件下，实测的转换效率和功率因数分别为98.15%和0.986...

解读: 从阳光电源的业务角度来看，该论文提出的带零电压开关（ZVS）电容的图腾柱无桥PFC变换器技术具有重要的应用价值。该技术通过在全线周期内实现功率开关的零电压开关，有效降低了开关损耗，在220V/100W工况下实现了98.15%的转换效率和0.986的功率因数，这对我司光伏逆变器和储能系统的效率提升具有...

Yue Zhang · Nie Hou · Zheng Wang · Yunwei Li · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年11月

在许多工业应用中，电源中断是无法容忍的，因此高可靠性对于功率变换器而言极为关键。容错方案作为提高可靠性的有效途径，受到了更多关注。然而，由于单相交错并联电流型双有源桥（CF - DAB）变换器的器件冗余度低且结构不对称，目前尚未有针对该变换器的容错方案报道。为解决这一具有挑战性的问题，本文提出了一种开路容错方案。采用所提出的容错方案后，单相交错并联电流型双有源桥变换器即使在两个特定开关和中间电容出现开路故障的情况下，仍能维持功率传输。同时，在没有中间电容缓冲功能的情况下，也能有效抑制潜在的电压尖...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项针对单相电流馈电双有源桥（CF-DAB）变换器的开路容错技术具有重要的战略价值。该技术直接契合我司在储能系统和光伏逆变器领域对高可靠性的核心诉求。 在储能系统应用中，DC/DC变换器是连接电池与直流母线的关键环节，任何功率中断都可能导致系统失效甚至电网扰动。该论文提出...

Desheng Qu · Binxing Li · Gaolin Wang · Baining Fu 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年11月

升压功率因数校正变换器的不同工作模式给在宽功率范围内准确估算直流母线电容带来了挑战。为满足混合导通模式（MCM）和连续导通模式（CCM）的需求，提出了一种基于电荷等效的电流混合重构的直流母线电容在线估算策略。为获取电容电流的二次谐波分量以估算电容，基于电荷等效原理，在一个开关周期内分别建立了CCM和不连续导通模式（DCM）下的电流重构模型。通过分析升压电感内阻分压以及工作模式误判对一个开关周期内电流重构的影响，采用基于误差最小化的混合策略在不同工作模式下重构电容电流。这样，无需额外硬件且不提高采...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于电荷等效电流混合重构的直流母线电容在线估算技术具有重要的应用价值。在光伏逆变器和储能变流器系统中，直流母线电容是核心功率器件，其健康状态直接影响系统可靠性和寿命。该技术针对Boost PFC变换器在宽功率范围内的多模式运行特性，提出了适应混合导通模式（MCM）和连续...

Yanfeng Ma · Sheng Li · Mingfei Li · Weihao Lu 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年11月

本文提出了一种用于 p - 氮化镓（p - GaN）功率高电子迁移率晶体管（HEMT）的单片集成双向栅极静电放电保护方案，其中双栅极 HEMT 被设计为放电晶体管。采用该保护方案后，正向/反向传输线脉冲失效电流从 0.156 A/0.08 A 提高到 1.36 A/5.26 A，且几乎不牺牲 p - GaN 功率 HEMT 的性能。由于双栅极器件通过共享漂移区具备双向开关特性，该方案仅需一个放电晶体管；因此，与具有相同保护能力的现有方案相比，该保护方案的面积可有效节省 40.8%。

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项p-GaN功率HEMT的双向栅极静电放电（ESD）保护技术具有重要的战略价值。GaN功率器件因其高频、高效、高功率密度特性，正成为光伏逆变器和储能变流器等核心产品实现小型化、轻量化的关键技术路径。 该技术通过双栅结构实现单管双向保护，将正向/反向TLP失效电流分别提升...

Mutian Zhao · Qiongxuan Ge · Jinquan Zhu · Ke Wang 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年10月

大功率三电平有源中点钳位（3L - ANPC）牵引逆变器被应用于磁悬浮列车中。在高速运行时，载波比（$C_r$）相对较低。为优化输出电压的谐波性能，本文提出一种适用于多采样率控制系统的改进型同步空间矢量脉宽调制（ISSVM）方法，该方法可在载波比为 3 的整数倍时实现任意相电压半周期脉冲数。通过所提出的基于 3L - ISSVM 的频谱分析方法，从根本上分析了相电压的谐波特性。介绍了一种通过相位补偿并在特定角度区间进行切换的宽带多模式 ISSVM 平滑切换策略。实验结果表明，与现有的同步脉宽调制...

解读: 本文针对三电平有源中点钳位（3L-ANPC）牵引逆变器提出的改进型同步空间矢量调制（ISSVM）策略，对阳光电源在高功率逆变器领域的技术升级具有重要参考价值。该技术虽源于磁悬浮列车牵引系统，但其核心解决的低载波比工况下谐波优化问题，与我司大功率光伏逆变器和储能变流器在高功率密度、宽频率范围运行时面临...

Zonghui Sun · Guangsen Wang · Zhuolan Li · Xizheng Guo 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年10月

本文提出了一种基于导通电阻（$R_{on}$）/关断电阻（$R_{off}$）模型的基于桥路的电力电子变换器实时仿真方法。通过构建等效系统状态方程，在现场可编程门阵列（FPGA）实现中，所有乘法运算都可以通过移位加法运算来完成，从而避免使用数量有限的乘法器。然后，在FPGA上以20 ns的仿真时间步长对一个50 kHz的双有源桥变换器和一个100 kHz的交 - 直 - 交变换器进行了仿真。精度、时序和资源消耗结果验证了该方法的有效性。

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于Ron/Roff模型的FPGA实时仿真技术具有重要的战略价值。该技术通过构建等效系统状态方程，将乘法运算转化为移位加法操作，显著降低了FPGA硬件资源消耗，这对我们的产品开发和测试流程具有直接应用价值。 在光伏逆变器和储能变流器开发领域，该技术能够实现20纳秒时间...

Chuanqiang Lian · LiYuan Guo · GuanDa Xu · Fei Xiao 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年10月

双三相永磁同步电机（DTP - PMSM）在风力发电、电动汽车和飞轮储能等领域有着广泛的应用。降低双三相永磁同步电机的电流谐波有利于提高运行效率、减少噪声和振动以及改善电磁兼容性，这对于提升系统的整体性能具有重要意义。本文主要研究采用三电平中点钳位（3L - NPC）逆变器和输出滤波器的表贴式双三相永磁同步电机的电流谐波最小脉宽调制（CHMPWM）方法。基于系统模型，推导了开关角与电机谐波电流之间的关系，并建立了电流谐波最小脉宽调制的数学模型。此外，通过求解所建立的优化问题，可以得到使电流谐波最...

解读: 从阳光电源的业务布局来看，这项针对双三相永磁同步电机系统的电流谐波最小化PWM技术具有显著的战略价值。该技术在飞轮储能系统、风电变流器及电动汽车驱动等领域的应用场景，与我司储能系统、新能源车载电源及风电变流器产品线高度契合。 技术层面，该方案通过优化三电平NPC逆变器的开关角度，并创新性地将输出滤...

Siying Xu · Han Wang · Dangsheng Zhou · Chen Zhang 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年10月

提高变流器的短路电流能力可直接提升基于双馈感应发电机（DFIG）的风力发电机组（WTS）的低电压穿越（LVRT）性能。此前，这一方法受限于功率半导体模块和成本。材料和调制策略的最新进展极大地提升了它们的短期过流能力（在 3 秒内可达 3.0 标幺值），而风力发电机组的总成本仅增加约 3.3%。这一进展使得有必要评估其在基于电网支撑型风力发电机组的低电压穿越实际应用中的潜力和挑战。首先，提出了基于双馈感应发电机的风力发电机组在对称电网故障下的电网支撑型控制策略，并建立了暂态模型。其次，从可控区域、...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于新型功率模块增强短路电流能力的研究对我们在风电变流器和电网支撑技术领域具有重要参考价值。虽然研究聚焦于双馈风电系统，但其核心技术理念与我们的光伏逆变器、储能变流器产品在构网型控制和低电压穿越能力提升方面存在显著的技术共性。 该研究最具价值的突破在于，通过新型功率半...

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...

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...

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...

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...

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...

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...

Haoxiang Xu · Zicheng Liu · Guangyu Wang · Dong Jiang 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年9月

本文研究了深度学习模型在多相变换器功率开关器件故障诊断中的泛化能力。传统的故障诊断方法严重依赖真实世界的故障数据进行模型训练。然而，在工业环境中，多相变换器故障发生频率低，且故障实验成本高昂，导致实际故障数据极为匮乏。这一局限使得仅基于仿真数据训练的模型在实际应用中的可靠性降低。为克服这一挑战，本文提出了一种创新方法，无需依赖实验域样本即可提高跨域故障诊断效率。首先，该研究采用一种利用相电流重构的归一化预处理策略，以减小样本间的时间差异。然后，使用卷积自编码器从多相电流信号中提取深度特征。此外，...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于纯仿真数据的多相变流器故障诊断技术具有重要的应用价值。在光伏逆变器和储能变流器等核心产品中，功率开关器件的开路故障是影响系统可靠性的关键因素。该技术通过深度学习实现跨域泛化诊断，有效解决了实际故障数据稀缺这一长期困扰行业的痛点。 该方法的核心价值在于仅依靠仿真数据...

Yongpeng Shen · Zhiwei Chen · Hongyuan Huang · Qiancheng Wang 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年9月

摘要：直流母线单电流传感器技术（SCST）因能降低成本和体积，在电机驱动系统中受到了广泛关注。然而，当直流母线单电流传感器技术与传统空间矢量脉宽调制（SVPWM）策略结合使用时，扇区边界和低调制区域不可观测区域的电流重构会降低采样数据的准确性。本文针对三相两电平电压源逆变器提出了一种新型不对称空间矢量脉宽调制（ASVPWM）方法，该方法具有计算开销低、电流重构准确和采样频率恒定的特点。通过在不可观测区域随机移动逆变器的开关状态脉冲，应用该不对称空间矢量脉宽调制方法实现了完整的电流重构。此外，该方...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项非对称空间矢量脉宽调制（ASVPWM）技术在直流母线单电流传感器相电流重构方面的创新，对我们的光伏逆变器和储能变流器产品线具有显著的降本增效价值。 该技术通过单电流传感器替代传统三相电流传感器方案，可直接降低硬件成本约15-20%，同时减小系统体积，这对我们追求高功率...