Xiqi Wu · Shengbing Wu · Fuwen Wang · Chaofan Wei 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年12月

与构网型（GFM）控制相结合的单装置大容量优势，有效助力高压无变压器电池储能系统（BESS）支撑电网频率和电压稳定。然而，故障期间处于限流模式下的变流器的暂态稳定特性及其为电网提供有效支撑的能力，与传统同步电机存在显著差异。因此，本文首先通过理论推导考虑限流模式的虚拟功角曲线，研究了高压和低压故障穿越发生时的暂态同步稳定性问题。然后，提出了应对电网电压跌落和上升时增强暂态同步稳定性的策略，并通过仿真结果进行了验证。此后，提出在功率反馈回路中嵌入自适应增益系数，以提高故障发生时快速低压支撑能力。更...

解读: 从阳光电源储能系统业务视角来看，该论文展示的高压直挂式储能系统构网型（GFM）控制技术具有重要战略价值。论文聚焦35kV/10MW/5MWh锂电储能工程项目的实际验证，这与我司PowerTitan等大型储能产品的技术路线高度契合，为高压直挂拓扑的工程化应用提供了关键理论支撑。 技术价值方面，构网型...

Changyu Gao · Kai Li · Zhibo Zhang · Fan Yuan 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年11月

模块化多有源桥（MMAB）变换器是一种模块化、可扩展且极具前景的多端口变换器，它便于实现各种电源和负载之间的灵活互联。在传统的MMAB结构中，所有端口都通过多个高频变压器与一个公共高频链路耦合，这本质上会在端口之间引入交叉耦合功率流。本文提出了一种改进的MMAB变换器结构，该结构引入了一个额外的中继端口，以实现硬件层面的功率解耦。所提出的拓扑结构无需复杂的控制策略，且允许每个端口作为独立的双有源桥变换器独立运行，互不干扰。利用频域分析详细分析了功率流解耦原理。此外，提出了一种基于占空比控制的优化...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项模块化多有源桥（MMAB）变换器技术具有显著的战略价值。该技术通过引入中继端口实现硬件级功率解耦，有效解决了传统多端口变换器中端口间交叉耦合的核心难题，这与阳光电源在光储充一体化、多能互补系统等场景的技术需求高度契合。 在储能系统应用层面，该技术的模块化、可扩展特性能...

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...

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...

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...

Mingming Zhang · Mian Li · Jun Zhang · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年11月

本文针对电池储能系统（BESS）中的并网功率转换系统（PCS）提出了一种解析模型预测电流控制器。该控制器旨在提供快速且鲁棒的动态响应，同时保持适中的计算成本，使其适用于实时工业微控制器。推导了并网PCS的精确离散时间模型以实现闭式解，并将包含BESS直流母线电压变化的三维电流参考跟踪问题表述为多参数二次规划问题。对于该优化问题，有约束最优控制律被证明是无约束解在相应有效电压约束上的精确正交投影。随后，开发了一种高效的几何方法来在一般情况下获得解析最优控制，从而使具有长预测时域的模型预测控制（MP...

解读: 从阳光电源储能系统业务角度来看，该论文提出的解析式模型预测电流控制技术具有显著的工程应用价值。该技术针对电池储能系统并网变流器的核心控制问题，通过闭式解法将三维电流跟踪问题转化为多参数二次规划，实现了快速动态响应与适度计算负荷的平衡，这与我司在大规模储能PCS产品中追求的高性能、低成本目标高度契合。...

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...

Yang Wu · Heng Wu · Li Cheng · Jianyu Zhou 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年11月

数据驱动方法在预测并网电压源变流器（VSC）在广泛运行点（OP）下的阻抗特性方面具有良好前景。然而，传统方法依赖于运行点与阻抗特性之间的一一映射，正如本文所指出的，这种方法在多变流器系统中可能失效。为应对这一挑战，本文提出了一种基于堆叠自编码器的机器学习框架用于预测并网VSC的阻抗特性，并给出了详细的设计指南。所提出的方法使用特征而非运行点来表征阻抗特性，因此可扩展应用于多变流器系统。该方法的另一个优点是能够预测电网 - VSC系统在不稳定运行点处的VSC阻抗特性。仅基于稳定运行期间收集的数据即...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于数据驱动的阻抗特性预测技术对我们在光伏并网逆变器和储能系统领域具有重要战略价值。 该技术的核心突破在于解决了多变流器系统中阻抗预测的可扩展性难题。传统方法采用工作点与阻抗曲线的一对一映射，在我们日益复杂的光储一体化项目中存在明显局限。论文提出的堆叠自编码器框架通过...

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...

Boxin Liu · Xin Xiang · Yonghao Li · Huan Yang 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年10月

短期过流能力对于电网形成（GFM）变流器在电网故障暂态期间提供支撑至关重要。尽管近年来针对电力变流器开展了基于定制化和超大容量设计的暂态过流（TOC）能力提升策略研究，但由于成本高昂且硬件结构复杂，这些解决方案仍难以推广。为解决这一问题，本文引入开关频率作为自由度，从软件层面提升GFM变流器的TOC能力。通过在TOC阶段主动降低开关频率，可有效抑制过额定电流导致的结温上升。此外，本文还定量研究了开关频率大幅降低时内电压矢量控制环的固有控制稳定性问题。在此基础上，进一步提出了多参数协同调节策略，以...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于开关频率调节的构网型变流器暂态过流能力提升技术具有重要的战略价值。当前，我司在光伏逆变器和储能变流器领域正面临从跟网型向构网型技术演进的关键阶段，该技术恰好解决了构网型设备在电网故障期间支撑能力不足的核心痛点。 该技术的最大亮点在于通过软件层面的开关频率动态调节来...

Yanjun Tian · Xiaoqi Xu · Yi Wang · Zhen Li 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年10月

摘要：在可再生能源高渗透率的情况下，虚拟同步发电机（VSG）控制策略已在用于支撑大电网惯量的构网型变流器中得到广泛研究与应用。传统VSG控制存在有功和无功功率回路之间的耦合问题，尤其是在低压阻性馈线条件下。这种功率耦合效应不仅会降低暂态过程中惯量支撑的有效性，还会影响系统稳定性。本文分析了有功和无功功率回路之间的耦合机制，并提出一种全状态反馈控制方法来解决传统VSG控制中的耦合问题。在所提出的控制方法中，设计了状态反馈矩阵以消除有功和无功功率控制回路之间的功率耦合，并充分保留有功和无功惯量响应能...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项全状态反馈功率解耦控制技术对我们的构网型逆变器产品线具有重要战略价值。随着新能源渗透率持续攀升，电网对逆变器提供惯量支撑的需求日益迫切，而传统虚拟同步发电机（VSG）控制在低压阻性线路场景下存在的有功-无功功率耦合问题，恰恰是制约我们光伏逆变器和储能系统性能提升的关键瓶...

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...

Hang Li · Yao Sun · Jianheng Lin · Guanguan Zhang 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年10月

由于忽略了数字控制和脉宽调制（PWM）效应引入的宽带频率耦合效应，传统应用于数字控制功率变换器的平均建模方法在s域的精度不足。本文建立了数字控制三相并网电压源变换器的s域多频小信号模型，该模型全面考虑了数字控制和PWM的影响。因此，数字控制框架中的关键系统动态特性能够有效融入系统模型，确保了模型在奈奎斯特频率以上的准确性。基于所建立的模型，可以准确预测高频稳定性，而传统平均模型和其他改进模型存在局限性。此外，本文揭示了不同离散化方法（双线性变换、后向欧拉法）导致的模型和稳定性差异。仿真和实验结果...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项多频小信号建模技术对我们的三相并网逆变器产品具有重要的工程价值。传统的平均建模方法在数字控制系统中存在明显的精度缺陷，特别是在奈奎斯特频率以上无法准确预测系统动态特性，这直接影响到我们光伏逆变器和储能变流器在复杂电网环境下的稳定性评估。 该技术的核心价值在于全面考虑了...

Ning Liu · Xinbo Ruan · Danhui Li · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年10月

并联式开关 - 线性混合包络跟踪电源通常由采用滞环电流控制（HCC）的降压转换器和电压控制线性放大器（VLA）并联组成。降压转换器旨在提供大部分负载电流，以最小化VLA的输出电流，从而降低其功率损耗。然而，当负载电压摆幅较大时，VLA两端的电压较高，因此其功率损耗仍然显著。本文提出了一种边界调整HCC方法，以降低工作功率器件两端的电压，从而降低VLA的功率损耗并提高整体效率。制作了一个输出电压为10 - 27 V、平均输出功率为14 W的原型，并分别使用恒定电阻和实际功率放大器对其进行测试，以跟...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这篇论文提出的边界调整滞环电流控制技术虽然聚焦于射频功率放大器的包络跟踪电源，但其核心理念与我们在光伏逆变器和储能变流器中面临的效率优化挑战高度契合。 该技术的核心价值在于通过改进混合拓扑控制策略，在宽电压摆幅工况下显著降低线性放大器的功耗。这一思路可直接迁移至我们的多电...

Alon Kuperman · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年10月

在李等人（2024 年）发表的文章《智能电网中无线传感器用串联电容提高磁场能量收集器功率的有效方法》中，探讨了通过添加串联电容来提升磁能收集器（MEH）性能的问题。研究表明，（就磁能收集器所收集的功率而言）最优电容值与负载电阻值成反比。然而，由于采用了高磁导率无气隙磁芯（这并不质疑所呈现结果的有效性），可能忽略了一些功能特性。此外，未得出最优传输窗口长度。因此，本评论的目的有两个：展示李等人（2024 年）文章中未着重强调的一些运行细节，并通过提供磁能收集器最优传输窗口长度及相应收集潜力的解析表...

解读: 从阳光电源智能电网及储能业务角度来看，该论文针对磁场能量采集器（MEH）的优化研究具有重要的应用参考价值。论文通过补充分析串联电容优化方法，为智能电网中无线传感器的自供能解决方案提供了更完善的理论基础。 在智能电网场景下，阳光电源的光储系统需要部署大量无线传感器用于电网监测、设备状态诊断和能量管理...

Ziyin Wang · Zhenchao Li · Yan Zhang · Jia Shu 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年10月

单相逆变器系统本质上会出现二次谐波纹波功率，必须对其进行抑制，以最大程度减少其对系统的不利影响。一种有效的纹波功率解耦技术是向直流分裂电容注入互补纹波电压。通过利用分裂电容之间的能量差，纹波功率得到有效补偿，同时互补的电容电压可维持稳定的直流母线电压。本文提出了一个统一模型，阐明了基于直流分裂电容的功率解耦方法的内部物理机制。基于该模型推导出了四种不同的方法，揭示了双向功率流的必要性，并解释了为何之前的某些方法仅能实现部分纹波功率解耦。此外，综合考虑电容需求、半导体应力和系统体积等因素对这些方法...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于直流分裂电容的纹波功率解耦技术对我们的单相光伏逆变器和储能系统产品线具有重要应用价值。单相系统固有的二次谐波纹波功率一直是影响系统可靠性和效率的关键问题，特别是在户用光伏和小型储能领域，这个问题尤为突出。 该研究提出的统一建模方法揭示了四种不同解耦方案的物理机制，...

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...

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...