Jichang Peng · Wen Xie · Jinhao Meng · Haitao Liu · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年8月

大规模储能系统中的电池不一致性是限制其运行效率的关键瓶颈。可重构电池系统（RBS）能够调节模块内电池的互连方式，以实现电池均衡并优化模块性能。然而，RBS的控制策略依赖于电池的精确状态，而传统的电流、电压和温度测量系统无法为此提供足够支持。本文提出了一种在线电化学阻抗谱（EIS）测量方法，该方法利用RBS运行过程中的开关瞬态特性。引入了一种聚焦能量的S变换，以增强瞬态期间高频阻抗的获取能力，从而拓宽EIS的带宽。所提出的算法能够从RBS重构过程中固有的开关瞬态中精确提取电池级EIS信号，实现对电...

解读: 从阳光电源储能系统业务视角来看，这项基于可重构电池系统切换瞬态信号的同步阻抗谱提取技术具有显著的工程应用价值。当前我司大规模储能系统面临的核心痛点之一是电芯不一致性导致的系统效率损失和寿命衰减，而该技术为解决这一问题提供了新的技术路径。 该论文提出的在线电化学阻抗谱（EIS）测量方法最大的创新在于...

Jiayu Fang · Shuying Yang · Zhen Xie · Xing Zhang 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年4月

逆变器的阻抗同时受其控制算法和控制参数的影响。为逆变器获取合适的阻抗形态对于实现设计目标（如足够的稳定裕度和较强的滤波能力）至关重要。针对不同的恶劣电网条件，人们已提出了不同的控制方案及相应的参数整定方法来实现这些设计目标。然而，在实际应用中可能需要将这些控制方案结合起来，因为在现实世界中不同的电网条件可能相互耦合。在这种情况下，必须对所有控制参数进行重新整定以协调各控制方案。基于阻抗的分析方法为测试电网 - 逆变器系统的稳定裕度和谐波抑制能力提供了一个通用视角。然而，现有的基于阻抗的分析方法无...

解读: 从阳光电源的业务实践来看，这项基于阻抗整形的通用参数调谐方法具有重要的工程应用价值。当前公司产品在全球复杂电网环境中面临的核心挑战，正是论文所针对的多重电网条件耦合问题——弱电网、谐波污染、不平衡等工况往往同时存在，传统针对单一工况设计的控制策略难以兼顾。 该技术的核心价值在于将稳定裕度提升、谐波...

Mingyu Yang · Yikang Xiao · Shiqi Ji · Wenhao Xie 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年1月

换流电路的杂散电感对功率半导体器件的开关过程有显著影响。本文对半桥功率模块中的杂散电感提取进行了全面研究。在回顾了包括电磁仿真、开关瞬态提取和静态测量等现有方法后，我们提出了一个新的视角，即根据二极管和有源开关的不同位置确定了六条不同的换流路径。我们的研究结果表明，这些路径的杂散电感存在 9% - 17% 的差异，这凸显了针对特定路径进行分析以实现精确提取的重要性。我们进一步对基于矢量网络分析仪的测量方法补充了直接阻抗测量方法，并分析了夹具补偿的局限性。这些观点为电力电子应用中的高精度杂散电感表...

解读: 从阳光电源的核心业务视角来看，这项关于功率模块杂散电感精确提取的研究具有重要的工程应用价值。在光伏逆变器和储能变流器中，IGBT/SiC功率模块的开关特性直接影响系统效率、电磁兼容性和可靠性。该论文揭示的换流路径差异导致9%-17%的杂散电感偏差，这一发现对我们优化高功率密度逆变器设计至关重要。 ...

Haixi Zhao · Wu Chen · Jianxi Lan · Yubo Yuan 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年11月

作为一种取代常规联络开关的电力电子装置，柔性联络开关（SOP）能够提高配电网的运行灵活性。现有的SOP项目大多采用背靠背模块化多电平换流器（BTB - MMC）拓扑。然而，BTB - MMC需要大量的子模块，成本高且体积大。本文提出了一种基于混合频率调制的SOP（MFSOP）拓扑。所提出的MFSOP由一个并联级联H桥（CHB）、多个串联CHB和多个<italic xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://...

解读: 从阳光电源配电网解决方案的角度看，这篇论文提出的混合频率调制柔性开关（MFSOP）技术具有重要的战略价值。传统配电网常开点的电力电子化改造是提升新能源消纳能力的关键路径，而该技术针对现有背靠背模块化多电平换流器（BTB-MMC）方案成本高、体积大的痛点，提出了创新性解决方案。 对于阳光电源的储能及...

Jiayu Fang · Shuying Yang · Zhen Xie · Xing Zhang 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年11月

基于可再生能源发电的电站（PS）中的逆变器可能由不同制造商生产，这些制造商的控制方案相互保密。因此，系统级稳定性预测和面向稳定性裕度提升的参数调整应采用黑箱方式完成。基于奈奎斯特定理和劳斯 - 赫尔维茨判据，本文针对电站中的逆变器提出了一种基于梯度的黑箱（GBBB）建模方法。GBBB 模型是一个以可调控制参数为输入的黑箱加密函数。其输出包含阻抗值、开环稳定性因子和阻抗的参数参与因子，用于基于奈奎斯特准则的电站稳定性判断和面向稳定性裕度提升的参数调整。基于逆变器的 GBBB 模型，电站的稳定性裕度...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于梯度的黑箱建模技术具有重要的战略价值。在大型新能源电站项目中，阳光电源的逆变器常需要与其他品牌设备协同运行，而各厂商出于知识产权保护不愿公开控制算法细节，这给系统级稳定性分析和优化带来了长期困扰。该技术通过黑箱建模方法，在不暴露控制器内部参数的前提下，实现了多厂商设...

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...

Zhaobo Zhang · Wenzhi Zhou · Xibo Yuan · Elaheh Arjmand 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年10月

本信函提出采用陶瓷散热片上芯片封装方式，以在封装层面降低共模（CM）噪声，同时改善碳化硅（SiC）功率模块的热性能。该封装方式将碳化硅金属 - 氧化物 - 半导体场效应晶体管（MOSFET）直接连接到金属化氮化铝（AlN）陶瓷散热片上，减少了开关节点与地之间的共模电容耦合，从而降低了共模噪声。搭建了一个400至200V的直流 - 直流降压转换器，以验证该封装方式在抑制共模噪声方面的有效性。实验结果表明，共模电流有所降低，与传统无基板模块相比，陶瓷散热片上芯片功率模块在5至20MHz频谱范围内的共...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项芯片直接封装于陶瓷散热器的SiC功率模块技术具有重要的战略价值。该技术通过减少开关节点与地之间的共模电容耦合，在5-20 MHz频段实现了超过5 dB的共模噪声抑制，这对我们的光伏逆变器和储能变流器产品具有直接应用意义。 在光伏逆变器领域，随着SiC器件的广泛应用，高...

Mingzhu Zhou · Chao Liu · Ronghuan Xie · Yizhan Zhuang 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年10月

三端口直流 - 直流转换器（TPC）可集成可再生能源系统、储能系统和负载，具有高集成度和高可靠性的特点。本文提出一种适用于可再生能源系统应用的具有软开关特性的高增益三端口直流 - 直流转换器。在所提出的转换器的各种工作模式下，所有开关均能实现零电压开通，所有二极管均能实现零电流关断，这可有效提高转换器的效率。此外，耦合电感实现了零直流偏置，可减小磁芯尺寸和磁芯损耗。本文阐述了所提出转换器的工作原理、性能分析、效率分析、参数设计、能量管理及控制方法。搭建了一台功率为 300 W 的实验样机，其光伏...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项三端口DC-DC变换器技术对我们在光储一体化系统领域具有重要的战略意义。该技术通过单一变换器同时集成光伏输入、储能接口和负载输出，与我们当前推广的户用及工商业储能系统架构高度契合，能够有效简化系统拓扑，降低BOM成本并提升系统可靠性。 该技术的核心价值在于三个方面：首...

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。 ...

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...

Jiaming Xie · Jinxiao Wei · Hao Feng · Binbing Wu 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年4月

本信函提出了一种简单可靠的短路保护（SCP）方法，称为 $v_{gs}$ 和 $v_{ds}$ - SCP，用于碳化硅（SiC）金属 - 氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET），该方法通过同时监测 $v_{gs}$ 和 $v_{ds}$ 来实现。当 $v_{gs}$ 和 $v_{ds}$ 均超过各自的预设阈值时，保护功能启动，从而能够有效抵御硬开关故障（HSF）和负载下故障（FUL）。与现有方法相比，所提出的电路设计结构更简单，且不受封装类型的限制。搭建了一个测试平台来验证所提出的 $v_{g...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项SiC MOSFET短路保护技术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，我们在大功率电力电子变换器中广泛采用SiC MOSFET器件，以实现更高的效率和功率密度。然而，SiC器件的短路耐受能力较传统IGBT更弱，通常仅为3-5微秒，这对保护电路的响...

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...