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混合SiC-Si直流-交流拓扑:SHEPWM Si-IGBT主单元处理高功率,集成部分功率SiC-MOSFET从单元以提升性能
Hybrid SiC-Si DC–AC Topology: SHEPWM Si-IGBT Master Unit Handling High Power Integrated With Partial-Power SiC-MOSFET Slave Unit Improving Performance
Chuang Liu · Kehao Zhuang · Zhongchen Pei · Di Zhu 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年3月
本文基于部分功率变换概念,提出了一种混合SiC-Si直流-交流拓扑以提升高功率应用性能。主单元(MU)采用低频工作的Si-IGBT处理主要高功率,以发挥其大电流容量优势;从单元(SU)采用SiC-MOSFET补偿MU的低开关频率带来的电能质量问题,从而在保持高效率的同时实现高功率密度。
解读: 该拓扑通过Si-IGBT与SiC-MOSFET的混合应用,巧妙平衡了成本与效率,对阳光电源的组串式逆变器和大型集中式逆变器具有重要参考价值。在高功率密度要求日益严苛的背景下,该技术可显著降低开关损耗并优化电能质量。建议研发团队评估该混合拓扑在PowerTitan系列储能变流器及大功率光伏逆变器中的应...
采用外部吸收电容与升压电容的SiC JFET/Si IGBT级联器件开关可控性
Switching Controllability for SiC JFET/Si IGBT Cascode With External Absorption and Boost Capacitors
Zhenhui Wu · Rongzhou Zeng · Shengchang Lei · Linyuan Liao 等6人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年5月
硅绝缘栅双极型晶体管(Si IGBT)在高功率系统中至关重要,但其较大的开关损耗限制了应用。本文受SiC JFET/Si MOSFET级联结构启发,提出并验证了一种SiC JFET与低压Si IGBT级联结构(L.SSIC)。该结构在导通状态下具有更强的电流导通能力,但仍存在严重的关断拖尾电流。为此,引入吸收电容和升压电容以优化开关瞬态并抑制拖尾电流。实验与TCAD仿真表明,在600 V/60 A条件下,L.SSIC的开关损耗较传统Si IGBT降低42.5%;在80 A、200 kHz下,其功...
解读: 该SiC JFET/Si IGBT级联结构技术对阳光电源功率器件应用具有重要参考价值。L.SSIC方案在600V/60A工况下开关损耗降低42.5%,在高频应用中功率损耗优于传统方案,可直接应用于ST系列储能变流器和车载OBC充电机的功率模块设计。外部吸收电容与升压电容抑制拖尾电流的方法,为阳光电源...
一种带同步整流的软开关非对称飞跨电容升压变换器
A Soft-Switched Asymmetric Flying-Capacitor Boost Converter With Synchronous Rectification
Guillaume Lefevre · Stefan V. Mollov · IEEE Transactions on Power Electronics · 2016年3月
本文分析了用于非对称电压运行的多电平飞跨电容升压变换器,通过利用不同电压等级的MOSFET实现损耗优化。文章提出了一种低成本的零电压零电流开关(ZVZCS)缓冲电路,显著减小了电感体积,并实现了同步整流运行。
解读: 该技术对阳光电源的组串式逆变器及户用储能产品线具有重要参考价值。非对称飞跨电容拓扑结合同步整流,能有效提升DC-DC升压级的转换效率并降低功率器件损耗,这对于追求高功率密度的户用储能PCS及小型组串式逆变器至关重要。通过引入ZVZCS缓冲电路减小电感体积,有助于进一步优化产品结构设计,降低物料成本。...
Miller电路与RC网络集成用于GaN器件的负压栅极驱动
Integration of Miller Circuit with RC Network for Negative-Voltage Gate Drive of GaN Devices
Jianing Liang · Yue Wu · Huyong Ling · Xueqiang Zhang 等6人 · IEEE Transactions on Industry Applications · 2025年7月
串扰问题是增加氮化镓(GaN)高电子迁移率晶体管(HEMT)损耗并降低开关速度的主要因素之一。在实际应用中,GaN栅极驱动器基于RC电路或密勒电路。然而,RC电路缺乏串扰吸收路径,难以抑制串扰电压。相反,尽管密勒电路有吸收路径,但低阻抗回路会导致开关速度降低。为继承这两种常用方法的优点并避免其缺点,本文提出了一种将无源密勒钳位电路与RC电路集成的方法。该集成通过带无源控制P沟道金属氧化物半导体场效应晶体管(PMOS)的RC延迟电路实现。带PMOS的RC延迟电路可调节密勒钳位电路的启动时间,因此,...
解读: 该GaN负压栅极驱动技术对阳光电源功率器件应用具有重要价值。在ST储能变流器和SG光伏逆变器中,GaN器件可实现更高开关频率和功率密度,但串扰导致的误开通风险制约其应用。该Miller-RC集成驱动方案通过抑制高dv/dt引起的栅源电压波动,可直接提升阳光电源GaN功率模块的可靠性。特别适用于车载O...
一种用于H7电流源逆变器的最小化开关损耗PWM新方案
A New PWM Scheme for H7 Current Source Inverter with Minimal Switching
Ashish Kumar · Apurv Kumar Yadav · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年4月
传统电流源逆变器(CSI)采用硅基反向阻断(RB)开关,存在导通损耗高、开关频率受限等问题。基于宽禁带材料(如GaN和SiC)的四象限(FQ)开关具有低导通损耗和反向耐压能力,适用于高效CSI。本文针对H7拓扑CSI,通过新增开关S7为直流链电流提供旁路,实现S1a-S6a的零电流关断。传统调制策略将零状态分为四段,导致频繁切换与高开关损耗。本文提出一种优化矢量排列的新调制方案,减少开关动作次数,降低损耗。通过PLECS仿真对比分析不同CSI拓扑(3ϕ, 400 V, 8 kW)下的损耗与效率,...
解读: 该H7电流源逆变器最小化开关损耗PWM方案对阳光电源储能与光伏产品线具有重要应用价值。针对ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器,该技术通过优化矢量排列减少开关动作次数,可显著降低SiC/GaN宽禁带器件的开关损耗,提升系统效率。零电流关断技术可减轻功率模块热应力,延长器件寿命。该方案在直流侧旁路开...
低频感应加热应用AC/AC MMC的变开关频率控制
Variable Switching Frequency Control of AC/AC MMC for Low Frequency Induction Heating Applications
Gelin Huang · Fujun Ma · Shanwei Fan · Cheng Yang 等6人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年8月
在特殊钢生产中,中间包感应加热电源在高温、密闭、高粉尘环境下运行,器件散热困难导致变换器内部元件损耗增加。针对应用于低频感应加热领域的AC/AC MMC变换器提出变开关频率主动热控制策略。通过建立热阻抗模型详细分析损耗特性和热摆动特性。针对双基频结构创新性提出三重傅里叶积分变换,推导电网电流的精确数学表达式。考虑并网电流THD、效率和结温,建立开关频率优化数学模型。仿真和实验结果证明所提控制策略降低结温摆动和系统损耗的有效性。
解读: 该变频主动热控制技术对阳光电源工业加热和特殊应用场景变换器有重要优化价值。变开关频率优化方法可应用于ST储能变流器的多工况运行模式,平衡效率和热管理。三重傅里叶变换谐波分析技术对复杂多频系统的电能质量优化有借鉴意义。该技术对PowerTitan大型储能系统的热管理策略和损耗优化有参考价值,可延长器件...
一种用于模块化多电平变换器环流谐波抑制的重复控制方案
A Repetitive Control Scheme for Harmonic Suppression of Circulating Current in Modular Multilevel Converters
Liqun He · Kai Zhang · Jian Xiong · Shengfang Fan · IEEE Transactions on Power Electronics · 2015年1月
模块化多电平变换器(MMC)中,开关动作与子模块电容电压波动间的相互作用会导致环流中出现二倍频及其他偶次谐波。这些谐波会增加功率损耗、加重功率器件电流应力,甚至引发暂态不稳定。本文提出了一种重复控制方案以有效抑制此类环流谐波。
解读: 该研究针对MMC拓扑的环流抑制问题,对阳光电源的大功率储能变流器(如PowerTitan系列)及大型集中式光伏逆变器具有重要参考价值。随着光伏与储能系统向更高电压等级和更大容量发展,MMC拓扑的应用潜力增加。该重复控制方案能有效降低系统损耗并提升功率器件的可靠性,建议研发团队将其引入大功率PCS的控...
带续流ZCS的谐振开关电容变换器建模与分析
Modeling and Analysis of Resonant Switched-Capacitor Converters With Free-Wheeling ZCS
Eli Hamo · Michael Evzelman · Mor Mordechai Peretz · IEEE Transactions on Power Electronics · 2015年9月
本文提出了一种统一的建模方法,用于描述和探索在自换相零电流开关(ZCS)模式下运行的谐振开关电容变换器(SCC)的损耗机制。文章推广了传统的等效电阻概念,以涵盖谐振电流存在多导通路径时的损耗建模,为优化变换器效率提供了理论基础。
解读: 该研究关注谐振开关电容变换器的损耗建模与ZCS技术,对阳光电源的电力电子拓扑优化具有参考价值。在户用光伏逆变器及小型储能PCS中,提升DC-DC变换级的功率密度与效率是核心竞争力。该建模方法可用于优化变换器内部的软开关控制策略,降低开关损耗,从而提升整机效率。建议研发团队关注该拓扑在低压侧DC-DC...
宽禁带晶体管输出电容损耗的新见解
New Insights on Output Capacitance Losses in Wide-Band-Gap Transistors
Mohammad Samizadeh Nikoo · Armin Jafari · Nirmana Perera · Elison Matioli · IEEE Transactions on Power Electronics · 2020年7月
宽禁带(WBG)晶体管的低导通电阻是实现高效功率变换的关键,但其输出电容(COSS)中的异常损耗严重限制了高频下的性能。本文探讨了基于大信号测量方法表征COSS损耗的复杂性,并针对不同工作点下的损耗特性提供了新的分析视角。
解读: 随着阳光电源在组串式光伏逆变器和PowerTitan/PowerStack储能系统中全面引入SiC和GaN功率器件,提升开关频率以实现高功率密度成为核心竞争力。COSS损耗是限制高频效率的关键瓶颈,本文的研究有助于研发团队更精准地评估宽禁带器件在实际工况下的损耗,优化驱动电路设计与死区时间控制。建议...
一种采用同步开关双向Boost变换器的改进型光伏差分功率处理系统
An Improved Photovoltaic Differential Power Processing System Using Bidirectional Boost-Type Converters With Synchronous Switching
Lien-Chieh Chen · F. Selin Bagci · Katherine A. Kim · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年12月
针对光伏差分功率处理(DPP)系统中双向反激变换器漏感大、损耗高的问题,本文提出了一种结合分体电感Boost变换器与传统Boost变换器的新型拓扑。该方案通过同步开关技术优化了功率流路径,有效降低了转换损耗,提升了光伏系统的能量处理效率。
解读: 该研究提出的高性能双向DC-DC拓扑对阳光电源的组串式逆变器及户用光伏系统具有重要参考价值。在光伏组件失配严重或复杂阴影遮挡场景下,DPP架构能显著提升系统整体发电效率。建议研发团队关注该拓扑在模块化功率优化器(Optimizer)中的应用潜力,通过优化电感设计和同步整流控制,进一步降低变换器损耗,...
一种采用分数频率半周期调制策略的新型五电平混合NPC-ANPC H桥单相逆变器
A Novel Five-Level Hybrid NPC-ANPC H-Bridge Single-Phase Inverter With Fractional Frequency Half-Cycle Modulation Strategy
Xinyuan Zhang · Zhijian Feng · Shuzhe Zhao · Zixiang Sun 等6人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年1月
本文提出了一种新型五电平混合中点钳位(NPC)-有源NPC(ANPC)H桥单相逆变器,通过结合使用硅(Si)器件的NPC臂与碳化硅(SiC)器件的ANPC臂,有效控制SiC器件成本。提出分数频率半周期(FFHC)空间矢量脉宽调制(SVPWM)策略,使NPC臂开关器件工作于基频,ANPC臂器件仅在半个周期内高频开关,从而提升效率、功率密度与热稳定性。详细阐述了逆变器的工作原理,并建立损耗与热模型以分析器件损耗分布、温度分布及最大结温。实验样机验证了该拓扑在效率、功率密度和热性能方面的优势。
解读: 该混合NPC-ANPC五电平拓扑及FFHC调制策略对阳光电源多条产品线具有重要应用价值。在车载OBC充电机领域,通过Si/SiC混合方案可有效控制成本,同时ANPC臂半周期高频开关策略显著降低开关损耗,提升功率密度,契合车载轻量化需求。在ST储能变流器单相模块设计中,该拓扑的基频开关特性可降低NPC...
准谐振反激变换器频率抖动下的功率波动抑制
Power Fluctuation Suppression of Quasi-Resonant Flyback Converter With Frequency Jittering
Junru Lin · Junming Zhang · Shuai Shao · Zhanghao Chen · IEEE Transactions on Power Electronics · 2026年4月
准谐振(QR)反激变换器因结构简单、成本低及开关损耗小,广泛应用于小功率场景。频率抖动技术通过扩展噪声频谱,是降低电磁干扰(EMI)的有效手段。本文针对QR反激变换器中通过调制峰值电流参考来实现频率抖动时产生的功率波动问题进行了分析与抑制研究。
解读: 该技术主要应用于小功率辅助电源(Auxiliary Power Supply)领域。阳光电源的组串式逆变器、储能PCS及户用光伏产品内部均大量使用反激变换器作为控制板及驱动电路的供电电源。通过引入频率抖动技术,可有效优化产品的EMI性能,满足严苛的电磁兼容标准。建议研发团队在设计高功率密度辅助电源时...
六相感应电机驱动的24扇区SVPWM新开关模式实现
Realization of 24-Sector SVPWM With New Switching Pattern for Six-Phase Induction Motor Drive
Shaikh Mohammed Suhel · Rakesh Maurya · IEEE Transactions on Power Electronics · 2019年6月
六相非对称感应电机因其低转矩脉动、高可靠性及高功率密度等优势,在高性能驱动领域应用广泛。本文分析了基于载波比较的PWM技术,并提出了一种针对六相感应电机的24扇区空间矢量脉宽调制(SVPWM)新开关模式,旨在优化电机驱动性能,降低谐波损耗。
解读: 该文献聚焦于多相电机驱动的先进调制策略,虽然阳光电源目前的核心业务集中在光伏逆变器、储能PCS及风电变流器领域,而非直接的六相电机驱动,但其提出的24扇区SVPWM优化算法在多电平逆变器及大功率风电变流器的谐波抑制方面具有参考价值。建议研发团队关注该调制策略在降低开关损耗和提升电流质量方面的数学建模...
LLC谐振变换器中MOSFET功率损耗估计:时间间隔分析
MOSFET Power Loss Estimation in LLC Resonant Converters: Time Interval Analysis
Ettore Scabeni Glitz · Martin Ordonez · IEEE Transactions on Power Electronics · 2019年12月
过去十年,LLC谐振变换器已成为直流变换的主流拓扑。尽管已有多种设计工具,但针对逆变侧MOSFET功率损耗的精确计算方法仍有待优化。本文提出了一种基于时间间隔分析的损耗估计技术,旨在提升LLC变换器在不同工况下的效率评估精度。
解读: LLC拓扑是阳光电源户用光伏逆变器及储能系统(如PowerStack、ST系列PCS)中DC-DC变换级的核心技术。精确的MOSFET损耗模型对于提升整机效率、优化散热设计及降低成本至关重要。该研究提出的时间间隔分析法,可直接应用于阳光电源研发流程中,特别是在引入SiC/GaN等宽禁带半导体器件时,...
基于数据手册的GaN HEMT全特性解析模型及死区时间优化
An Accurate Datasheet-Based Full-Characteristics Analytical Model of GaN HEMTs for Deadtime Optimization
作者未知 · IEEE Transactions on Power Electronics · 日期未知
氮化镓(GaN)HEMT凭借高效率和高功率密度成为新一代电力电子系统的核心。由于其独特的反向导通特性,GaN器件的反向压降远高于传统二极管,导致死区损耗显著。本文提出了一种基于数据手册的GaN HEMT全特性解析模型,旨在实现死区时间的精确优化,从而提升转换器效率。
解读: 随着阳光电源在户用光伏逆变器及小型化储能产品中对高功率密度和高效率的极致追求,GaN器件的应用前景广阔。该模型通过数据手册即可实现死区时间的精确优化,能够有效降低GaN基拓扑在开关过程中的损耗,提升产品能效。建议研发团队在开发下一代高频紧凑型组串式逆变器或微型逆变器时,引入该解析模型以优化驱动策略,...
一种改进的磁芯损耗测量电流采样电阻表征方法
Improved Current Shunt Characterization Method for Core Loss Measurement
Anfeng Huang · Xu Wang · Hanyu Zhang · Chulsoon Hwang 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年7月
随着现代电力变换器开关频率和功率密度的提升,磁芯损耗对效率和热优化至关重要。传统双绕组测量法易受电流采样电阻相位误差影响。本文提出了一种改进的表征方法,旨在消除相位偏移带来的测量误差,从而更精确地评估磁性元件损耗。
解读: 该研究直接服务于阳光电源核心产品(如组串式/集中式逆变器及PowerTitan储能系统)中磁性元件的设计与优化。高频化是当前电力电子技术的发展趋势,精确的磁芯损耗测量对于提升逆变器及PCS的整机效率、优化散热设计至关重要。建议研发团队将此改进方法引入磁性元件的测试标准流程中,以提升高功率密度产品的热...
基于特性的电容滤波LCC谐振变换器设计
Characteristic-Based Design of an LCC Resonant Converter With a Capacitive Filter
Arkadeb Sengupta · Utsab Kundu · Vinod John · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年3月
本文针对电容滤波LCC谐振变换器在宽负载范围、软开关及低导通损耗设计上的挑战,提出了一种归一化的面向设计的分析方法,优化了该拓扑在变负载应用中的性能表现。
解读: LCC谐振变换器作为高频DC-DC变换的核心拓扑,在阳光电源的储能变流器(PCS)及电动汽车充电桩产品中具有重要应用价值。该研究提出的归一化设计方法,有助于优化PowerTitan等储能系统及直流快充桩内部DC-DC模块的效率与功率密度。通过实现更宽负载范围下的软开关,可显著降低变换器在轻载及满载工...
基于变绕组的开关磁阻电机电动汽车高集成电驱动重构系统
Variable-Winding-Based Highly Integrated Electric-Drive-Reconstructed System for SRM-Based EVs
Qingguo Sun · Hongyi Zhang · Xu Liu · Feng Niu 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年6月
本文提出了一种基于变绕组结构开关磁阻电机(SRM)的电动汽车高集成电驱动重构系统。在电机驱动模式下,双极性电流励磁与再生制动技术的应用,在平衡开关损耗与散热方面具有显著优势。
解读: 该研究探讨了开关磁阻电机(SRM)在电动汽车驱动系统中的集成与重构技术,涉及电机驱动与功率变换器的深度融合。对于阳光电源的电动汽车充电桩业务,虽然目前主要聚焦于充电基础设施,但该类高集成度驱动技术代表了未来车端电力电子与充电系统协同发展的趋势。建议关注其在电机驱动电路与车载充电器(OBC)功能复用方...
基于可变开关频率控制提升GaN牵引逆变器在电动汽车应用中的效率与功率密度
Variable Switching Frequency Control for Efficiency and Power Density Improvement of a GaN-based Traction Inverter for EV Applications
Philip Korta · Animesh Kundu · Lakshmi Varaha Iyer · Narayan C. Kar · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年6月
宽禁带半导体器件在电动汽车牵引逆变器中因具备更高的能效和功率密度而受到广泛关注。本文研究利用氮化镓(GaN)器件的快速开关特性,进一步提升牵引逆变器的效率与功率密度。建立了GaN逆变器的电热耦合模型,并通过实验验证了其精度,在多数工况下效率误差不超过0.3%或损耗偏差小于100 W。提出一种考虑直流母线电压纹波限制的新型可变开关频率策略,相较固定开关频率方案最高可提升效率5%。结合GaN的高速开关能力,该方法使电容体积减小35.7%,同时提高了驾驶循环效率和逆变器功率密度。
解读: 该GaN可变开关频率控制技术对阳光电源新能源汽车产品线具有重要应用价值。文中提出的电热耦合建模方法和考虑母线纹波约束的变频策略,可直接应用于阳光电源车载OBC充电机和电机驱动系统的优化设计。通过动态调整开关频率,在轻载工况降频减少开关损耗,重载时提频保证性能,可使驱动系统效率提升最高5%,同时电容体...
基于耦合电感的交错式高升压变换器
Interleaved High Step-Up Converter With Coupled Inductors
Yifei Zheng · Wenhao Xie · Keyue Ma Smedley · IEEE Transactions on Power Electronics · 2019年7月
本文提出了一种新型基于耦合电感的交错式高升压变换器。输入侧采用交错配置以降低输入电流纹波并提升功率等级,输出侧采用串联结构以实现极高的升压增益。此外,该变换器显著降低了开关管的电压应力,从而有效减少开关损耗。
解读: 该拓扑结构在高升压比和低开关应力方面的优势,对阳光电源的组串式光伏逆变器(尤其是针对低压组件的优化)及户用光伏产品线具有重要参考价值。通过采用交错式结构,可以有效减小输入电流纹波,从而降低对光伏组件的应力并提升MPPT效率。此外,低电压应力特性允许选用更低额定电压的功率器件,有助于进一步提升逆变器的...
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