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三电平AC/DC变换器中工频器件结电容与换流回路的影响研究
Effects of Junction Capacitances and Commutation Loops Associated With Line-Frequency Devices in Three-Level AC/DC Converters
Bo Liu · Ren Ren · Edward A. Jones · Handong Gui 等8人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2019年7月
本文分析了三电平AC/DC变换器中工频器件（在半个工频周期内不工作）所引入的额外结电容及开关换流回路，并研究了其对变换器性能的影响。研究表明，这些结电容和功率回路是影响开关损耗和器件应力的关键因素，对功率器件选型及系统设计具有重要指导意义。
解读: 该研究直接关联阳光电源的核心产品线，如组串式逆变器和PowerTitan/PowerStack储能变流器（PCS）。阳光电源的三电平拓扑广泛应用于高功率密度产品中，工频器件的寄生参数对高频开关过程中的电压尖峰和损耗有显著影响。建议研发团队在进行高压大功率变换器设计时，将工频器件的结电容纳入换流回路的...
针对IGBT负载电流和温度变化的低测试成本数字门极驱动器鲁棒门极驱动向量搜索方法
Search Method of Robust Gate Driving Vectors for Digital Gate Drivers With Low Test Cost Against Load Current and Temperature Variations in IGBTs
Ting-Wei Wang · Toshiaki Inuma · Po-Hung Chen · Makoto Takamiya · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年9月
数字门极驱动技术通过主动门极驱动有效平衡了功率器件的开关损耗与电压/电流过冲。然而，最优门极驱动向量（GV）受温度和负载电流影响显著。本文提出一种低测试成本的鲁棒GV搜索方法，旨在解决不同工况下驱动参数复用导致的性能劣化问题。
解读: 该技术对阳光电源的核心产品线（组串式/集中式光伏逆变器、PowerTitan/PowerStack储能系统）具有极高价值。随着大功率IGBT模块在逆变器中的广泛应用，开关过程中的EMI抑制与损耗优化是提升效率与可靠性的关键。该研究提出的鲁棒门极驱动向量搜索方法，可直接应用于阳光电源的数字驱动电路设计...
损耗约束下对功率因数变化具有鲁棒性的三电平优化脉冲模式
Loss-Constrained Three-Level Optimized Pulse Patterns With Robustness to Power Factor Variations
Isavella Koukoula · Petros Karamanakos · Tobias Geyer · IEEE Transactions on Industry Applications · 2025年2月
本文介绍了三级优化脉冲模式（OPPs）的计算方法，该方法在限制变流器损耗的同时，能保持对功率因数变化的鲁棒性。通过在优化过程中对每个半导体开关的开关损耗和导通损耗进行约束，改善了半导体损耗与电流谐波畸变之间的权衡关系。此外，为了扩大损耗约束优化问题的解空间，从而增加优化过程的自由度，放宽了传统优化脉冲模式的对称性。再者，为了增强所提出的优化脉冲模式对功率因数变化的鲁棒性，优化问题对一定范围的功率因数而非单一功率因数下的半导体损耗进行约束，从而减少了不同负载条件下的损耗变化。如所给出的数值结果所示...
解读: 该损耗约束三电平OPP技术对阳光电源ST系列储能变流器和PowerTitan大型储能系统具有重要应用价值。通过多目标优化框架联合最小化THD和开关损耗，可直接提升三电平拓扑变流器的效率和电能质量。其对功率因数变化的鲁棒性设计，特别适用于储能系统充放电工况频繁切换场景，能有效降低SiC功率模块的热应力...
基于通用伏秒平衡模型的三相隔离式AC-DC矩阵变换器准对称SVPWM方案
Quasi-Symmetrical SVPWM Scheme Based on General Volt-Second Balance Model for a Three-Phase Isolated AC–DC Matrix Converter
Wang Hu · Yunxiang Xie · Yuanpeng Guan · Zhiping Wang 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年10月
针对三相隔离式AC-DC矩阵变换器（3P-IMC）在对称运行模式下存在大量冗余开关动作导致损耗增加的问题，本文提出了一种通用伏秒平衡模型，并设计了一种准对称空间矢量脉宽调制（SVPWM）方案，旨在优化开关策略并降低开关损耗。
解读: 该研究提出的准对称SVPWM方案通过优化开关序列降低损耗，对阳光电源的组串式逆变器及储能变流器（PCS）具有参考价值。虽然矩阵变换器在当前主流光伏逆变器中应用较少，但其高功率密度和隔离特性与未来高频化、小型化的储能变流器发展趋势契合。建议研发团队关注该调制策略在降低功率器件开关损耗方面的潜力，特别是...
用于SiC功率MOSFET的低压GaN HEMT栅极驱动器设计以降低开关损耗及提供栅极保护
Gate Driver Design for SiC Power MOSFETs With a Low-Voltage GaN HEMT for Switching Loss Reduction and Gate Protection
Ji Shu · Jiahui Sun · Zheyang Zheng · Kevin J. Chen · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年5月
本文针对SiC MOSFET栅极回路寄生电感引起的误导通、栅极过压及开关速度受限等问题，提出了一种采用低压GaN HEMT进行米勒钳位的单极性栅极驱动电路设计，旨在优化开关性能并增强栅极保护能力。
解读: 随着阳光电源在光伏逆变器和PowerTitan/PowerStack储能系统中大规模应用SiC MOSFET以提升功率密度和效率，栅极驱动电路的可靠性与开关性能至关重要。该研究提出的GaN HEMT米勒钳位技术，能有效抑制SiC器件在高频开关下的误导通风险，并优化开关损耗。建议研发团队在下一代高功率...
基于精确时域建模和线周期加权损耗优化设计策略的LCL型单级逆变器
LCL Type Single-Stage Inverter Based on Accurate Time-Domain Modeling
Zhichong Shao · Jiahao Li · Jie Chen · Dibin Zhu 等5人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年6月
基于传统谐振DC-DC变换器的伪直流链路单级隔离逆变器(PDL-SII)存在电压增益范围窄和由此导致的低增益范围输出畸变问题。为解决该问题,提出基于LCL谐振变换器的新型PDL-SII。因LCL变换器优异降压性能,该PDL-SII具有全范围零电压开关特性且仅需脉冲频率调制。进行LCL变换器时域分析,推导LCL变换器运行原理和模式分布。为优化基于LCL变换器的PDL-SII效率,提出新型线周期加权损耗优化设计策略,集成电压电流应力、软开关范围和增益范围。不同于传统DC-DC应用设计策略,该设计策略...
解读: 该LCL谐振单级逆变器技术对阳光电源光伏和储能逆变器优化有重要应用价值。线周期加权损耗优化策略可应用于SG系列光伏逆变器,提高全线周期效率。全范围ZVS特性对阳光电源单级拓扑产品的可靠性和效率提升有借鉴意义。96.8%峰值效率和2.1%THD对户用储能系统的电能质量和转换效率有优化潜力,可提升用户满...
面向硬开关应用的GaN/Si混合开关设计与优化：考虑动态导通电阻与功率损耗
Design and Optimization of GaN/Si Hybrid Switch for Hard-Switching Application Considering Dynamic On-Resistance and Power Loss
Chen Song · Hui Li · Shan Yin · Yingzhe Wu 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2026年4月
针对GaN器件单管尺寸受限及并联应用挑战，本文研究了GaN/Si混合开关技术。通过分析动态导通电阻及功率损耗，优化了硬开关应用下的驱动与拓扑设计，为高功率密度变换器提供了一种兼顾成本与性能的解决方案。
解读: 该技术对阳光电源的组串式逆变器及户用储能系统具有重要参考价值。随着功率密度要求的提升，GaN/Si混合开关方案有望在小功率段替代纯Si或纯GaN方案，在降低成本的同时提升效率。建议研发团队关注该混合开关在微型逆变器及高频DC-DC变换器中的应用潜力，通过优化驱动电路解决并联均流与动态导通电阻问题，从...
一种降低GaN基高开关频率三相三电平Vienna整流器输入电流畸变的调制补偿方案
A Modulation Compensation Scheme to Reduce Input Current Distortion in GaN-Based High Switching Frequency Three-Phase Three-Level Vienna-Type Rectifiers
Bo Liu · Ren Ren · Edward A. Jones · Fred Wang 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2018年1月
宽禁带半导体在高性能电力电子应用中日益普及，带来了高开关频率和低损耗优势，同时也对控制和硬件设计提出了新挑战。本文提出了一种基于GaN器件和SiC二极管的Vienna型整流器，作为高密度电池充电系统中的功率因数校正（PFC）级，并针对其输入电流畸变问题提出了一种调制补偿方案。
解读: 该技术对阳光电源的电动汽车充电桩及储能PCS业务具有重要参考价值。Vienna拓扑因其高效率和低谐波特性，是高功率密度充电模块的核心方案。通过引入GaN器件和先进的调制补偿算法，可显著提升充电桩的功率密度和电能质量，缩小散热器体积，降低系统成本。建议研发团队关注该调制策略在车载充电器（OBC）及大功...
具有独立抑制过冲与振荡功能的有源栅极驱动器
Active Gate Driver With the Independent Suppression of Overshoot and Oscillation for SiC MOSFET Modules
Qiang Li · Yuan Yang · Yang Wen · Guoliang Zhang 等5人 · IEEE Transactions on Industrial Electronics · 2024年8月
碳化硅（SiC）金属 - 氧化物 - 半导体场效应晶体管（MOSFET）具有开关速度快、击穿电压高和导热性能优异等特点，广泛应用于功率变换器中，以提高其转换效率、功率密度和可靠性。然而，高电压变化率（dv/dt）和高电流变化率（di/dt），再加上寄生电容和电感，使得电压和电流更易出现过冲和振荡，这可能导致电应力、电磁干扰（EMI）和额外的能量损耗。本文提出一种具有过冲和振荡独立抑制功能的有源栅极驱动器（IS - AGD），以改善碳化硅MOSFET模块的开关性能。建立了过冲和振荡的等效模型。基于...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项SiC MOSFET主动栅极驱动技术具有重要的战略价值。作为全球领先的光伏逆变器和储能系统供应商，我们的产品正面临更高功率密度、更高效率和更严格EMI标准的市场需求，而SiC器件的应用是实现这些目标的关键路径。 该技术针对SiC MOSFET开关过程中的过冲和振荡问题...
用于先进功率转换应用的1700V/50A SiC功率MOSFET相较于Si IGBT/BiMOSFET的高开关性能
High Switching Performance of 1700-V, 50-A SiC Power MOSFET Over Si IGBT/BiMOSFET for Advanced Power Conversion Applications
Samir Hazra · Ankan De · Lin Cheng · John Palmour 等8人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2015年1月
由于碳化硅（SiC）比硅（Si）具有更宽的带隙，SiC MOSFET显著降低了高压功率器件中的漂移区电阻。凭借极低的导通电阻和固有的低开关损耗，SiC MOSFET能够显著提升变换器效率并实现更紧凑的系统设计，是替代传统Si器件的理想选择。
解读: 该技术对阳光电源的核心产品线具有极高的战略价值。在组串式光伏逆变器和PowerTitan/PowerStack储能变流器（PCS）中，采用1700V SiC MOSFET可显著提升系统功率密度，减少散热器体积，从而降低整机重量与成本。特别是在高压储能系统应用中，SiC器件能有效降低开关损耗，提升系统...
通过3D共封装与增强dv/dt控制能力释放GaN/SiC共源共栅器件的全部潜力
Unlocking the Full Potential of GaN/SiC Cascode Device With 3D Co-Packaging and Enhanced dv/dt Control Capability
Ji Shu · Jiahui Sun · Mian Tao · Yangming Du 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年5月
为充分发挥GaN-HEMT/SiC-JFET共源共栅器件的快速开关潜力，本文提出了一种3D堆叠共封装配置，以最小化寄生互连电感。该方案有效降低了开关损耗并抑制了振荡。基于此3D封装，该器件的dv/dt控制能力得到显著增强，为高频功率变换应用提供了更优的性能表现。
解读: 该技术对阳光电源的核心业务具有极高的战略价值。在光伏逆变器（尤其是组串式和户用机型）及储能系统（如PowerStack/PowerTitan）中，提升功率密度和转换效率是核心竞争力。3D共封装技术能有效解决宽禁带半导体在高频应用中的寄生参数问题，有助于进一步缩小逆变器体积并提升效率。建议研发团队关注...
一种针对SiC MOSFET的新型主动温度管理策略
A Novel Active Temperature Management Strategy for SiC MOSFETs
Ruoyin Wang · Hong Zheng · Xiaoyong Zhu · IEEE Transactions on Power Electronics · 2026年4月
SiC MOSFET的可靠性受非稳态工况下结温波动的影响。本文提出了一种等效栅极电阻控制方法，通过动态调节开关损耗实现器件的主动热管理（ATM）。该方法仅使用两个离散电阻，相比传统多路复用方案更具优势，有效提升了功率器件在复杂工况下的热稳定性与可靠性。
解读: 该技术对阳光电源的核心产品线具有极高的应用价值。随着组串式逆变器和PowerTitan系列储能PCS向高功率密度、高频化发展，SiC MOSFET的应用已成为主流。该主动热管理策略能有效抑制器件结温波动，直接提升逆变器在极端环境下的寿命与可靠性。建议研发团队在下一代高压SiC功率模块设计中引入该控制...
用于五电平单向整流器的载波基不连续PWM技术
Carrier-Based Discontinuous PWM for a Five-Level Unidirectional Rectifier
Debranjan Mukherjee · Debaprasad Kastha · IEEE Transactions on Power Electronics · 2020年6月
在无需双向功率流的应用中，单向PWM整流器在功率密度、硬件简洁性和可靠性方面具有优势。针对高功率中压应用，本文提出了一种不连续脉宽调制（DPWM）策略，旨在有效降低开关损耗，提升系统整体效率。
解读: 该技术对于阳光电源的集中式光伏逆变器及大型储能系统（如PowerTitan系列）具有重要参考价值。虽然阳光电源目前主推双向变换技术，但在特定单向功率传输的辅助电源系统或特定工业整流场景中，五电平拓扑结合DPWM策略可显著降低开关损耗，提升整机效率。建议研发团队关注该调制策略在降低散热需求、提升功率密...
用于车载外充电机、降低整流二极管电压应力的隔离式三相软开关DC-DC变换器
Isolated Three-Phase Soft-Switching DC-DC Converter With Reduced Voltage Stress on Rectifier Diodes for Off-Board Chargers
Raimundo Nonato Moura de Oliveira · José Willamy Medeiros de Araújo · Luiz Henrique Silva Colado Barreto · Dalton de Araujo Honorio 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年7月
本文提出了一种适用于Level 2和Level 3电动汽车（EV）充电器的新型高频隔离DC-DC变换器。该拓扑在整流侧半导体器件上实现了脉宽调制（PWM）特性，从而允许使用低压等级的二极管，降低了电压应力。文中详细分析了稳态工作阶段、电压增益特性、软开关区域及损耗情况。
解读: 该技术对阳光电源的电动汽车充电桩业务具有重要参考价值。通过优化DC-DC变换器的软开关特性并降低整流侧电压应力，可以有效提升充电模块的功率密度与转换效率，同时降低对高压功率器件的依赖，从而优化成本结构。建议研发团队关注该拓扑在直流快充模块中的应用潜力，特别是针对高压平台（800V及以上）的充电需求，...
一种面向大电流应用的高性价比混合Si/SiC双桥并联LLC谐振变换器
A Cost-Effective Hybrid Si/SiC Dual Bridge Parallel LLC Resonant Converter for High-Current Application
Zipeng Ke · Jun Wang · Bo Hu · Chao Zhang 等6人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年4月
基于SiC的双桥并联LLC谐振变换器具有低电流应力和高效率的优点，但成本较高。本文提出一种低成本混合Si/SiC双桥并联LLC变换器，由大电流低成本Si IGBT桥臂与小电流SiC MOSFET桥臂构成，显著降低系统成本。得益于Si IGBT桥臂的软开关特性，该混合结构在开关损耗方面可媲美全SiC设计。同时，通过拓扑重构减少了谐振元件数量，进一步降低损耗与成本。实验研制了6 kW样机，结果表明，在高输出功率下总损耗相当，而开关器件成本降低51.7%，谐振元件成本降低22.9%，总体成本降低31....
解读: 该混合Si/SiC双桥并联LLC技术对阳光电源储能与充电产品具有重要应用价值。在ST系列储能变流器的DC/DC隔离级，可采用此混合方案替代全SiC设计，在保持高效率的同时降低31.6%成本，显著提升PowerTitan大型储能系统的性价比。对于大电流充电桩（如液冷超充），该拓扑的低电流应力特性与谐振...
直驱耗尽型GaN HEMT开关特性及关断损耗降低研究
Direct Drive D-Mode GaN HEMT Switching Characteristics and Turn-Off Loss Reductions
Jih-Sheng Lai · Hsin-Che Hsieh · Ching-Yao Liu · Wei-Hua Chieng 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年4月
本文旨在通过直接驱动门极电路和双脉冲测试，评估耗尽型氮化镓高电子迁移率晶体管（d-mode GaN HEMT）的开关能量。研究提出了一种改进的共源共栅结构以实现“常闭”操作，并利用电荷泵电路提供负栅极电压以优化关断过程，有效降低了开关损耗。
解读: GaN作为第三代半导体，在高频化、小型化方面具有显著优势。该研究提出的直驱d-mode GaN技术及改进的共源共栅结构，对阳光电源的户用光伏逆变器及微型逆变器产品线具有重要参考价值。通过降低开关损耗，有助于进一步提升逆变器功率密度并减小散热器体积。建议研发团队关注该驱动电路在提升系统效率方面的潜力，...
一种改善Si/SiC混合开关逆变器效率与SiC MOSFET过流应力权衡的变频电流相关开关策略
A Variable-Frequency Current-Dependent Switching Strategy to Improve Tradeoff Between Efficiency and SiC MOSFET Overcurrent Stress in Si/SiC-Hybrid-Switch-Based Inverters
Zishun Peng · Jun Wang · Zeng Liu · Zongjian Li 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年4月
针对Si/SiC混合开关在传统开关策略下，SiC MOSFET在重载工况下承受过流应力导致可靠性下降的问题，本文提出了一种变频电流相关开关策略。该方法在不增加额外功率损耗的前提下，有效缓解了SiC MOSFET在栅极延迟期间的过流应力，提升了混合开关系统的可靠性。
解读: 该技术对阳光电源的组串式逆变器及PowerStack储能系统具有重要价值。随着公司产品向高功率密度和高效率演进，Si/SiC混合开关技术是平衡成本与性能的关键路径。本文提出的变频策略能有效解决混合开关在重载下的可靠性痛点，延长核心功率模块寿命。建议研发团队在下一代高压组串式逆变器及大功率PCS模块设...
用于大功率大规模光伏应用的隔离型MVdc-HVdc-AC三端口电力路由器
Isolated MVdc-HVdc-AC Three-Port Power Router for High-Power Large-Scale PV Applications
Zhixian Liao · Binbin Li · Yijia Yuan · Yingzong Jiao 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年9月
本文提出了一种适用于大规模光伏应用中压（MV）直流汇集并可实现部分交流电源整合的隔离型三端口功率路由器（TP - PR）。通过集成变压器将模块化多电平变换器（MMC）与晶闸管阀相结合，不仅降低了中压直流侧安装的半导体容量，还消除了对中压侧子模块（SM）电容的需求。特别地，MMC利用高频电流进行中压直流功率传输，有效降低了对子模块电容的要求。此外，晶闸管的低导通压降以及零电压开关和零电流开关技术，确保了TP - PR具有较低的转换损耗。与传统的隔离型三端口拓扑相比，TP - PR可使半导体成本降低...
解读: 从阳光电源大型地面光伏电站和集中式逆变器业务角度看，这项隔离型三端口功率路由器技术具有重要的战略价值。该技术针对中压直流汇集的大规模光伏应用场景，与阳光电源正在布局的1500V+系统乃至更高电压等级的技术路线高度契合。 技术优势方面，通过将模块化多电平换流器（MMC）与晶闸管阀结合，该方案在半导体...
面向快速频率响应的模块化电池性能感知控制
Performance-Aware Control of Modular Batteries for Fast Frequency Response
Yutong He · Guangchun Ruan · Haiwang Zhong · IEEE Transactions on Sustainable Energy · 2025年4月
模块化电池可聚合用于电力系统的频率调节。尽管利用电池模块的闲置容量具有显著经济效益，但其在动态运行效率与老化特性上的异质性仍带来优化挑战，且快速频率响应需在秒级完成实时决策。本文提出一种性能感知的电池模块调度方法，通过混合整数二次约束规划模型，综合考虑电池组及变换器的导通损耗与开关损耗，并结合基于循环的老化模型，引入老化次梯度计算与线性化方法量化频繁充放电下的老化成本。基于真实电池数据的案例研究表明，相比传统方法，该方法可降低功率损耗成本28%–57%，减少电池老化成本4%–15%，并有效改善荷...
解读: 该模块化电池性能感知控制技术对阳光电源ST系列储能变流器及PowerTitan大型储能系统具有直接应用价值。研究提出的混合整数二次约束规划模型可优化阳光电源储能系统在电网调频服务中的模块调度策略，通过精确量化变换器导通损耗与开关损耗，结合循环老化模型，可显著提升ST变流器在快速频率响应场景下的经济性...
七电平电压源逆变器的电流控制
Current Control of a Seven-Level Voltage Source Inverter
Ahoora Bahrami · Mehdi Narimani · Margarita Norambuena · Jose Rodriguez · IEEE Transactions on Power Electronics · 2020年3月
随着工业应用对高功率、高电能质量及低开关损耗的需求增加，多电平变换器备受关注。本文提出了一种适用于中压大功率应用的七电平拓扑结构，相比传统方案，该拓扑具有开关器件数量少、组件精简及控制复杂度低等优势。
解读: 该七电平拓扑在减少开关器件数量的同时提升了电能质量，对阳光电源的中压大功率集中式光伏逆变器及大型储能系统（如PowerTitan系列）具有重要参考价值。通过降低开关损耗和简化控制逻辑，该技术有助于进一步优化大型电站逆变器的效率与成本。建议研发团队评估该拓扑在兆瓦级储能变流器（PCS）中的应用潜力，特...
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