Majid T. Fard · JiangBiao He · Lulu Wei · Reza Ilka 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年11月

虽然宽带隙（WBG）开关彻底改变了电力电子和电机驱动系统，但与这些快速开关半导体相关的高 $dv/dt$ 很容易在电机定子端子上诱发反射高频过电压尖峰。在实际应用中，电压脉冲较短的上升时间限制了逆变器与电机之间的电缆长度，以避免电机定子绕组出现过电压。即便使用较短的电缆，变速驱动器产生的电压尖峰仍可能导致绝缘过早失效，并缩短电机的剩余使用寿命。虽然传统方法（如 $dv/dt$ 无源滤波器或有源栅极驱动器）有效，但通常体积庞大和/或效率低下。为解决这一问题，本文介绍了一种名为“智能线圈”的过电压抑...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于"智能线圈"的电机反射过电压抑制技术具有重要的战略价值。随着公司在光伏逆变器、储能变流器及电动汽车驱动系统中大规模采用SiC等宽禁带半导体器件，快速开关带来的高dv/dt问题已成为制约系统性能和可靠性的关键瓶颈。 该技术的核心价值在于其创新的拓扑结构和部署方式。传...

Tianci Wang · Chuang Bi · Siyong Luo · Fan Li 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年11月

氮化镓（GaN）功率器件展现出显著特性，如高开关速度和低传导损耗，从而有助于提高开关电源转换器的效率和功率密度。然而，氮化镓功率器件高开关速度和低导通阈值的优势也使其容易受到桥臂串扰的影响。为解决上述问题，本文提出了一种新型米勒钳位栅极驱动器（NMCGD）。本文首先详细阐述了NMCGD的工作原理。在NMCGD中，它利用负电压使氮化镓关断过程中的双极结型晶体管（BJT）处于饱和状态。这一操作有效地将部分驱动电阻短路，降低了驱动回路的阻抗并抑制了串扰，同时在确保快速导通和关断速度的情况下，还减少了栅...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项针对GaN HEMT器件桥臂串扰抑制的新型Miller钳位驱动技术具有重要的应用价值。GaN功率器件凭借其高开关速度和低导通损耗特性，正成为光伏逆变器和储能变流器实现高功率密度、高效率的关键技术路径，这与公司产品向小型化、轻量化发展的战略高度契合。 该论文提出的新型M...

Hao Yang · Lihui Yang · Shuo Chen · Jinzhu Shi 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年11月

对于连接到弱电网且无交流电压传感器的并网逆变器（GCI），频率变化的出现会降低电网电压估计的准确性，还会降低 GCI 的输出性能。为解决这些问题，基于虚拟磁链（VF）估计器，提出了一种基于改进牛顿 - 拉夫逊法的有限位置集锁相环（INR - FPS - PLL）以及一种带有准比例复数积分（QPCI）控制器的频率自适应控制策略。具体而言，为满足频率变化时快速获取电网频率信息的需求，开发了仅需六次迭代的 INR - FPS - PLL。该锁相环计算负担小且收敛速度快。然后，由于频率变化会降低电网电压...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项无交流电压传感器的并网逆变器频率自适应控制技术具有重要的应用价值和战略意义。 **技术价值分析**：该技术针对弱电网环境下的频率波动问题，提出了基于虚拟磁链估算器和改进型锁相环（INR-FPS-PLL）的控制策略。对于阳光电源的光伏逆变器和储能变流器产品线，这项技术能...

Shuo Zhang · Chang Liu · Xinyu Li · Desheng Zhang 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年11月

氮化镓高迁移率晶体管（GaN HEMT）的快速开关会导致高 $dv/dt$ 和严重的电磁干扰（EMI）问题，这需要在开关功率损耗之间进行权衡。三级栅极驱动（TSGD）可以缓解开关速度和损耗之间的矛盾，但由于 GaN HEMT 的非线性寄生电容，在现有的 TSGD 策略下实现最小开关损耗具有挑战性。为解决这一问题，本文提出了一种基于动态 $dv/dt$ 开关（DVTS）模型的最小开关损耗 TSGD 策略，该策略能够实现最小开关损耗。首先，基于电荷守恒原理，计算了 GaN HEMT 寄生电容的分段线...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于动态dv/dt开关模型的GaN HEMT三阶段主动栅极驱动技术具有显著的战略价值。GaN器件的高频快速开关特性是提升光伏逆变器和储能变流器功率密度的关键路径，但其带来的高dv/dt和严重EMI问题一直制约着实际应用。该技术通过电荷守恒原理建立分段线性等效模型，精确刻...

Fabio Corti · Vittorio Bertolini · Alberto Reatti · Antonio Faba 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年11月

本文提出了一种基于扩展描述函数的创新方法，用于对直流 - 直流 LLC 谐振功率转换器进行精确建模。与文献中大多数基于基波近似开发的模型不同，所提出的模型能够恰当地考虑高次谐波的影响，即使在远离谐振的工作条件下也能提供准确的结果。由于转换器的非线性特性，无法直接使用叠加原理来考虑高次谐波。因此，纳入高次谐波是一个具有挑战性的问题。为此，本文介绍了在经典扩展描述函数（EDF）方法（该方法通常仅考虑基波）中纳入多个谐波的过程。EDF 方法还可用于推导转换器的小信号模型，这对设计转换器的控制电路非常有...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这篇关于LLC谐振变换器高级建模方法的研究具有重要的工程应用价值。LLC谐振拓扑是我司光伏逆变器DC-DC环节和储能变流器中广泛采用的核心技术，其高效率、高功率密度特性与公司产品的轻量化、高效化战略高度契合。 该论文提出的多谐波建模方法突破了传统基波近似模型的局限性，这对...

Yang Xia · Yan Xu · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年11月

机器学习（ML）技术在电力变换器故障诊断方面显示出了巨大潜力。然而，在实际应用中，诊断处理器所测量的数据可能会受到损坏，这会降低基于机器学习的诊断模型的性能。本文提出了一种鲁棒的数据驱动方法，用于在数据存在缺失值、异常值和噪声等低质量问题的情况下进行功率开关开路故障诊断。在离线阶段，首先训练一个鲁棒子空间矩阵，用于从缺失数据和异常值中恢复受损数据。然后，通过联合稀疏编码和变换学习对恢复后的数据进一步去噪，在此过程中可以得到一个变换权重矩阵。以处理后的数据作为输入，训练一个随机向量功能链接网络来生...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项针对三相逆变器功率开关开路故障诊断的鲁棒数据驱动方法具有重要的应用价值。作为全球领先的光伏逆变器和储能系统供应商，阳光电源在大规模光伏电站和储能项目中部署了海量的逆变器设备，功率开关作为核心器件，其故障诊断能力直接影响系统可靠性和运维成本。 该技术的核心优势在于其对低...

Cen Chen · Zicheng Wang · Xuerong Ye · Yifan Hu 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年11月

碳化硅（SiC）金属 - 氧化物 - 半导体场效应晶体管（MOSFET）在各种电力电子应用中日益普及。然而，与栅极氧化物相关的重大可靠性问题阻碍了它们的广泛应用。交变栅极偏置下的阈值电压漂移，通常称为栅极开关不稳定性（GSI），对可靠性构成了重大挑战。鉴于碳化硅 MOSFET 在功率转换器中广泛使用，与传统的偏置温度不稳定性相比，研究 GSI 具有实际意义。本研究系统地探究了 1700 V 平面栅碳化硅 MOSFET 对栅极偏置、温度和开关时间等因素的依赖性，并基于物理解释给出了加速因子的形式。...

解读: 从阳光电源的业务场景来看，这项关于1700V平面栅SiC MOSFET栅极开关不稳定性（GSI）的研究具有重要的工程应用价值。在我们的大功率光伏逆变器和储能变流器产品中，1700V级SiC MOSFET正逐步替代传统IGBT成为核心功率器件，其高频开关特性和低损耗优势能够显著提升系统效率和功率密度。...

Min Wang · Feiyang Cheng · Min Xie · Gen Qiu 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年10月

逆变器系统在航空航天、国防、交通运输、现代工业和电力系统中起着至关重要的作用，这促使学者和工程师们在故障诊断方面付出了大量努力。基于数据的方法在解决该问题时被广泛应用，因其可利用现有的历史数据，而无需进行复杂的数学建模，但它们在检测顽固的早期故障方面能力不足。因此，本文提出了一种深度多阶特征提取器（IMFE）用于逆变器系统的早期故障检测，该提取器能够深度提取统计特征并减少有害干扰。首先，采用一种在非相邻层之间具有短路径的密集结构，以实现多阶知识的复用。然后，对获取的特征进行优化，并舍弃低质量信息...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这篇关于逆变器系统早期故障检测的论文具有重要的工程应用价值。论文提出的密集多阶特征提取器（IMFE）方法，针对传统数据驱动方法在早期故障检测中的不足，通过密集连接结构实现多阶知识重利用和特征精炼，将故障检测率提升3.1%，这对于大规模光伏电站和储能系统的可靠性保障具有显著意...

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...

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...

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...

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...

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...

Sijia Wang · Yin Xu · Xiangyu Wu · Jiaxuan Wang 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年9月

近年来，在水电占比较高的电力系统中出现了超低频振荡（ULFO）现象，这严重威胁着系统的稳定性。随着光伏发电站在电网中占比的快速增加，利用光伏发电站的调节能力来抑制超低频振荡是可行的。首先，指出了传统菲利普斯 - 赫夫隆模型在分析超低频振荡时的不适应性。其次，建立了水 - 光一体化系统的频率响应模型，并在此模型的基础上提出了一种用于抑制超低频振荡的光伏附加阻尼控制方法。第三，将该频率响应模型扩展到多水电和多光伏系统，并协同设计多个光伏发电站的附加阻尼控制参数。最后，时域仿真和实验结果验证了所提方法...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，该论文所提出的水光互补系统超低频振荡（ULFO）抑制技术具有重要的战略价值。当前我国西南地区正在大力发展水光互补基地，但高比例水电系统固有的超低频振荡问题已成为制约新能源消纳和电网稳定的关键瓶颈。该研究突破了传统Phillips-Heffron模型的局限性，创新性地提出利用...

Hanghang He · Yanghong Xia · Limin Li · Qifan Feng 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年9月

电解制氢已成为一种颇具前景的消纳风电的方式。然而，风力发电机与电解槽之间的协调面临着巨大挑战。为填补这一空白，本文提出了一种适用于风氢耦合系统的自适应功率协调控制方法。首先，为风力发电机设计了一种动态电压 - 转速下垂控制方法，使其能够根据直流母线电压在最大功率模式或功率限制模式下对输出功率进行无缝调节。其次，为电解槽采用了一种自适应电流控制方案，该方案利用直流母线电压信号并考虑了允许的电流限制值。通过将直流母线电压水平作为信息载体，可利用上述两种控制策略实现风氢自适应功率协调控制方法。最后，所...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项风电制氢自适应功率协调控制技术具有重要的战略参考价值。该研究提出的动态电压-速度下垂控制方法和自适应电流控制方案，本质上解决了波动性可再生能源与电解槽负载之间的功率匹配难题，这与我司在光伏制氢领域面临的核心技术挑战高度一致。 该技术的创新之处在于将直流母线电压作为信息...

Huamin Jie · Zhenyu Zhao · Hong Li · Changdong Wang 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年9月

随着工业4.0的发展和可持续能源需求的增长，电力电子在众多领域中的应用日益关键。然而，电磁干扰（EMI）问题严重影响系统可靠性与性能。EMI滤波电感作为抑制传导干扰的核心元件，其精确表征与建模至关重要。本文综述了EMI滤波电感的高频建模方法、材料特性、寄生参数提取及其在实际电路中的行为表征，比较了现有模型的适用性与局限性，并探讨了面向宽禁带器件应用的建模挑战与未来发展方向，为高性能EMI滤波器设计提供理论支持。

解读: 该EMI滤波电感建模技术对阳光电源多条产品线具有重要价值。在ST系列储能变流器和PowerTitan大型储能系统中，精确的高频建模可优化EMI滤波器设计，降低传导干扰，提升系统电磁兼容性。针对SiC/GaN宽禁带器件应用，该综述提出的寄生参数提取方法可支撑三电平拓扑的高频开关优化。在SG系列1500...

Pengbo Shan · Yuanyuan Sun · Yuanzong Song · Fan Zhang 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年8月

抑制电流谐波是光伏（PV）系统的一个关键问题。等效阻抗或导纳可用于描述光伏变流器（PVC）与电网背景谐波之间的相互作用，其中控制策略和参数在这一过程中起着至关重要的作用。目前，多频率耦合特性在谐波分析中变得愈发重要，而传统的选择性谐波抑制方法效果欠佳。解决该问题的关键在于根据电网条件构建用于耦合谐波抑制的自适应控制器。因此，本文首先构建了光伏变流器的谐波耦合矩阵模型（HCMM），以描述谐波耦合特性，该模型能够同时体现拓扑结构和控制参数的影响。其次，分析了关键控制器参数和虚拟阻抗法对谐波耦合矩阵模...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于谐波耦合矩阵模型的自适应控制技术具有重要的战略价值。随着全球光伏装机容量持续增长，电网背景谐波污染日益严重，传统选择性谐波抑制方法在多频耦合场景下表现不足，已成为制约光伏逆变器并网性能的关键瓶颈。 该技术的核心创新在于构建了能够同时表征拓扑结构和控制参数影响的谐波...

Guifeng Wang · Yunhui Jiang · Zhan Liu · Yiming Ma 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年7月

为解决传统九开关变换器统一电能质量调节器（NSC - UPQC）间接控制中存在的诸如谐波检测和锁相环（PLL）导致的响应延迟、坐标变换引起的系统耦合以及比例 - 积分（PI）控制器参数整定困难等问题，本文针对NSC - UPQC提出了一种基于分时协同控制（TSCC）的预测直接控制策略。该策略结合了NSC拓扑工作原理，引入了协同控制理念。首先，基于对NSC - UPQC系统结构和运行原理的分析，结合直接控制和有限集模型预测控制原理，在αβ坐标系下建立了UPQC预测直接控制系统的数学模型。此外，采用...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于九开关变换器统一电能质量调节器（NSC-UPQC）的预测直接控制技术具有重要的战略价值。该技术针对传统间接控制方法存在的响应延迟、系统耦合及参数整定困难等问题，提出了时分协同控制的创新方案，这与我司在光伏逆变器和储能系统领域追求高效率、高可靠性的技术路线高度契合。 ...

Lingchao Kong · Haiguo Tang · Chao Wu · Jian Wang 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年7月

构网型（GFM）变流器因其电压支撑能力在可再生能源应用中受到了广泛关注。现有研究通常假设级联 GFM 变流器的直流母线电压恒定，这可能会在某些存在直流母线动态特性的情况下引发稳定性问题。因此，本文首先分析了考虑直流母线动态特性的 GFM 变流器的小信号稳定性。研究发现，由于直流母线电容的非最小相位特性，直流母线存在固有的不稳定风险，这可能会导致交流侧出现次同步振荡。为解决这一问题，通过比例控制器将直流母线动态特性引入有功和无功功率控制环。该方法不会增加控制器的阶数，且易于实现数字化。与仅将直流母...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这篇论文聚焦的构网型（GFM）变流器次同步振荡问题具有重要的工程应用价值。随着我们在光伏逆变器和储能系统中大规模部署构网型控制技术以增强电网支撑能力，直流侧动态特性引发的稳定性问题正日益凸显，这直接关系到产品在弱电网和高比例新能源接入场景下的可靠运行。 该研究揭示了直流母...