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...

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...

Peng Wang · Junpeng Ma · Rui Zhang · Shunliang Wang 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年9月

本文引入了一种简化的稳定性判据，以系统地研究构网型风力发电机（GFM - WTG）之间，尤其是同一风电场内的相互作用机制。为了阐明在相同条件和控制器参数下运行的多个GFM - WTG之间的相互作用机制，本文提出了共模和差模电流、电压及阻抗的概念，这极大地简化了稳定性判据。由于忽略了基于GFM的永磁同步发电机机侧变流器的内部动态特性，因此可将GFM - WTG简化为基于GFM的电压源逆变器（GFM - VSI），且不失一般性。该稳定性判据揭示了共模和差模电流的特性，从而能够识别导致系统不稳定的主要...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这篇论文提出的构网型变流器稳定性判据具有重要的工程应用价值。随着公司在光伏、储能及风电领域的深度布局，构网型（Grid-Forming）技术已成为弱电网环境下保障系统稳定运行的核心解决方案。 该研究的核心贡献在于通过共模-差模分解方法，将多台构网型设备间复杂的交互机理简化...

Rongbin Liu · Ronghuan Xie · Xiaoying Chen · Xingkui Mao 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年9月

本文提出了一种用于多相无线电能传输（WPT）系统的新型无源均流方法。对于一个 N 相逆变器，在电感 - 电容 - 电容串联（LCC - S）补偿的 WPT 系统中会有 N 个补偿电感。所提出的方案引入了 N 个与这 N 个补偿电感相耦合的外部并联谐振支路。通过这种方式，在每个环流回路中引入了极大的阻抗，从而实现相电流的平衡。该方法无需在电能传输通道中添加额外的额定功率等级的无源元件。所提方法采用了两个耦合电感，易于实现。文中还介绍了两种新型的耦合电感集成结构。详细分析了所提方法的数学模型和均流原...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于耦合外部并联谐振支路的多相逆变器均流技术在无线电能传输领域具有重要的参考价值，特别是对我们在电动汽车充电和储能系统的技术延伸具有启发意义。 该技术的核心创新在于通过无源均流方法解决多相逆变器的电流不平衡问题。对于阳光电源而言，这一技术路线与我们在大功率光伏逆变器和...

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。 ...

Yiyang Liu · Weichao Li · Liang Zhou · Chen Deng 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年7月

锂电池储能系统（LBESS）可通过高倍率放电为电磁发射系统提供短期高功率和长期高能量。然而，高倍率放电的锂电池储能系统在高压大功率发射过程中存在输出电压下降和电流低频波动的问题。本文介绍了一种采用 N + 1 级动态斩波变换器的储能系统拓扑结构，该结构可实现输出电压的动态补偿。为提高输出电压补偿的快速性，提出了一种通过设计具有初始小增益的变增益（VG）控制律的改进型自抗扰控制方法，以抑制总扰动观测的初始峰值，从而提高 VG - ADRC 控制器的响应速度。为减小直流电流波动，设计了一种带有多级级...

解读: 从阳光电源储能系统业务视角来看，这篇论文提出的高倍率放电锂电池储能系统技术具有重要的参考价值和潜在应用前景。 该研究聚焦于解决高倍率放电场景下的两大核心难题：输出电压骤降和电流低频波动。虽然论文以电磁发射系统为应用背景，但其技术原理对阳光电源在电网侧储能、工商业储能等需要高功率脉冲响应的场景同样适...

Jinpeng Wu · Jianhong Pan · Chunpin Ren · Jiapeng Liu 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年12月

高压集成门极换向晶闸管（IGCT，反向阻断型）是混合式电网换相换流器抵御换相失败的合适器件。在导通过程中，当电流上升率 $di/dt$ 高达千安每微秒时，会出现电压平台现象。为了解析这一现象的机理和潜在风险，本文聚焦于电压平台的微观过程及影响因素，发现注入空穴不足抑制了空间电荷区的放电过程，从而导致该现象的出现。此外，本文还阐明了其热稳定性和长期可靠性。本文在科学和技术层面均有助于高压 IGCT 器件的研发。

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于高压集成门极换流晶闸管（IGCT）开通电压平台现象的研究具有重要的技术参考价值。IGCT作为一种高压大功率半导体器件，在我们的大功率光伏逆变器、储能变流器以及柔性直流输电系统中具有潜在应用前景。 该研究揭示了IGCT在高di/dt（kA/μs级）开通过程中出现电压...

Jiabin Wang · Lvyang Chen · Xiangyu Zhang · Jiapeng Liu 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年11月

集成门极换流晶闸管（IGCT）以其低导通态电压和高浪涌电流能力而闻名，但历史上，其关断电流能力有限限制了它们的应用。本文研究了IGCT在超低电压条件下的一种异常高电流关断模式。通过全面的理论分析和仿真，证明了IGCT在超低电压下能够实现数倍于其额定电流的关断能力，突破了传统上对严格门极换流条件的要求。这一发现显著扩大了IGCT的安全工作区（SOA），为优化其在高功率应用中的使用提供了新视角。本文的研究结果为姊妹篇论文奠定了基础，姊妹篇论文将利用这一现象探索进一步提高IGCT关断性能的混合开关设计...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于IGCT器件关断性能提升的研究具有重要的战略价值。IGCT作为高压大功率半导体器件，其低导通压降和高浪涌电流能力一直是大型光伏逆变器和储能变流器的理想选择，但关断电流能力不足始终制约着其在超大功率应用场景中的推广。 该研究发现的"超低电压条件下异常高电流关断模式"...

Cang Liang · Mingzhe Liu · Feiyang Zhao · Danghui Wang 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年11月

电容式电能传输（CPT）系统的耦合结构无需在次级侧使用铁氧体，与感应式电能传输系统相比，其设计更轻、更薄且更具成本效益，同时仍能实现较高的电能传输效率。这使得CPT成为无人机应用的一个有前景的选择。然而，现有的研究在发生横向、纵向和旋转偏移时无法实现高效的电能传输。本文提出了一种新型的多单元单电容耦合式电容耦合器，该耦合器在发射器的任何位置都具有较强的横向、纵向和旋转抗偏移性能。发射器的顶板和底板由许多相互连接的矩形单元组成。为避免初级侧的互电容过大，并使发射器底板与接收器顶板之间的部分电容能够...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项多单元单电容耦合（SCC）电容式无线电能传输技术具有显著的应用潜力，特别是在我们正在拓展的储能系统、电动汽车充电和分布式能源领域。 该技术的核心优势在于通过创新的错位矩形单元结构设计，实现了在横向、纵向和旋转偏移条件下的稳定电能传输，耦合电容变化小于4.2%，这解决了...

Jih-Sheng Lai · Hsin-Che Hsieh · Ching-Yao Liu · Wei-Hua Chieng 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年11月

本文旨在通过直接驱动门控和双脉冲测试来评估耗尽型氮化镓高电子迁移率晶体管（d 型 GaN HEMT）的开关能量。门极驱动电路采用了改进的共源共栅结构以实现“常关”操作，并配备了一个电荷泵电路，用于在关断操作时提供负的门极电压。本文从理论上阐述了这些特性，并通过实验结果进行了验证。与增强型功率 MOSFET 或 HEMT 类似，调节门极驱动电阻会影响开关速度和相关损耗，但 d 型 GaN HEMT 还具有通过门极电压控制降低关断损耗的额外特性。因此，本文的主要贡献在于提出并验证了采用直接驱动方法可...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于耗尽型GaN HEMT直接驱动技术的研究具有重要的战略价值。该技术通过改进的级联结构实现"常关"运行，并利用电荷泵电路提供负栅极电压，在关断损耗降低方面展现出显著优势，这与我们在光伏逆变器和储能变流器领域对高效率功率器件的需求高度契合。 对于阳光电源的核心产品而言...

Xiang Li · Guiqin Chang · Matthew Packwood · Qiang Xiao 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年11月

本文研究了不同热界面材料（TIMs）对半导体功率模块内部器件间热耦合的影响。具体而言，针对配备续流快速恢复二极管（FRDs）的绝缘栅双极型晶体管（IGBT）功率模块，采用两种热界面材料，即导热硅脂和石墨片进行研究。首先对功率模块内部芯片间的热耦合进行了理论分析，随后给出了数值模拟和实验测试结果。结果之间的一致性验证了热界面材料的热导率越低，芯片间的热耦合越强。由于自热热阻和耦合热阻均取决于热界面材料的热导率，因此对二者在总热阻中的贡献比例变化进行了量化。此外，还表征了热界面材料对IGBT芯片和F...

解读: 作为全球领先的光伏逆变器和储能系统供应商，阳光电源的核心产品高度依赖IGBT功率模块的热管理性能。该论文针对导热界面材料（TIM）对功率半导体器件热耦合影响的研究，对我司产品可靠性提升具有重要参考价值。 在大功率光伏逆变器和储能变流器中，IGBT与续流二极管（FRD）的热耦合效应直接影响系统的功率...

Luhong Xie · Erping Deng · Dianjie Gu · Weijie Wang 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年9月

功率模块剩余使用寿命（RUL）预测对于实施热管理和设计有效维护方案具有重要意义。由于裂纹是功率模块老化的根本失效机制，无论是键合线失效还是焊层退化，本文首先描述了裂纹扩展过程并得出了通用的裂纹扩展规律。然后，基于一个简单的焊层模型，将该通用裂纹扩展规律拓展至老化特征参数的通用增长模式。利用新老功率模块的功率循环测试结果验证了该通用增长模式的准确性后，基于老化特征参数的通用增长模式提出了一种新的剩余使用寿命预测方法。最后，在易封装（EasyPACK）模块上应用了所提出的剩余使用寿命预测方法，预测寿...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于老化特征参数的功率模块剩余寿命预测技术具有重要的战略价值。功率模块是光伏逆变器和储能变流器的核心部件，其可靠性直接影响系统的长期稳定运行和全生命周期成本。 该研究通过揭示裂纹扩展这一根本失效机理，建立了从键合线失效到焊料层退化的统一老化规律模型，这为我们的产品设计...

Lina Wang · Zezhuo Yuan · Junming Chang · Zaiqia Wu 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年8月

在评估和优化半导体器件开关瞬态性能领域，解析建模方法因其简单、直观和实际适用性等优点而受到越来越多的关注。与相同功率等级的硅基功率器件相比，碳化硅（SiC）金属 - 氧化物 - 半导体场效应晶体管（MOSFET）的开关速度更快，这使得其开关瞬态过程对电路中寄生参数的影响极为敏感。这导致出现更复杂的瞬态特性，给 SiC MOSFET 开关瞬态的解析建模带来了挑战。本文综述了现有的用于分析 SiC MOSFET 与二极管对开关瞬态的解析建模方法。介绍了解析建模过程中采用的几种简化措施，并根据简化程度...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这篇关于SiC MOSFET开关瞬态分析建模方法的综述论文具有重要的战略参考价值。作为全球领先的光伏逆变器和储能系统供应商，阳光电源正处于功率半导体技术从硅基向碳化硅转型的关键阶段，而精确的瞬态建模能力直接关系到产品性能优化和市场竞争力提升。 该论文系统梳理的分段线性模型...