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基于IGBT模块状态监测的功率变换器可靠性提升
Reliability Improvement of Power Converters by Means of Condition Monitoring of IGBT Modules
Ui-Min Choi · Frede Blaabjerg · Soren Jorgensen · Stig Munk-Nielsen 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2017年10月
电力电子系统在可再生能源、电机驱动及交通运输等领域地位日益重要。为满足安全性、成本及可用性的严苛要求，提升系统可靠性成为研究重点。功率器件作为核心组件，其健康状态监测对于预防故障、延长系统寿命及降低运维成本具有关键意义。
解读: 该研究直接关联阳光电源核心产品线（光伏逆变器、储能PCS、风电变流器）。IGBT是上述产品的核心功率器件，其可靠性直接决定了设备在极端环境下的运行寿命。通过引入在线状态监测技术，阳光电源可优化iSolarCloud智能运维平台，实现从“被动维修”向“预测性维护”的转型。建议在PowerTitan等大...
高频与超高频功率变换器中的有源功率器件选型
Active Power Device Selection in High- and Very-High-Frequency Power Converters
Grayson Zulauf · Zikang Tong · James D. Plummer · Juan Manuel Rivas-Davila · IEEE Transactions on Power Electronics · 2019年7月
本文旨在为兆赫兹（MHz）频率下的软开关功率变换器提供功率器件选型指南。在超高频应用中，功率半导体寄生输出电容（COSS）的充放电损耗是制约效率的关键因素，但该损耗通常未在厂商数据手册中明确标注。本文通过分析与测量，为高频变换器的器件评估与选型提供了重要参考。
解读: 随着阳光电源组串式逆变器及户用储能系统向高功率密度、小型化方向发展，开关频率的提升已成为技术演进的必然趋势。本文关于MHz级频率下COSS损耗的分析，对公司研发下一代基于SiC/GaN的宽禁带半导体功率模块具有重要指导意义。建议研发团队在PowerTitan等储能系统及新一代组串式逆变器的拓扑设计中...
快速开关SiC功率器件与变换器应用中的机遇、挑战及潜在解决方案
Opportunities, Challenges, and Potential Solutions in the Application of Fast-Switching SiC Power Devices and Converters
Xibo Yuan · Ian Laird · Sam Walder · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年4月
基于碳化硅（SiC）等宽禁带材料的功率器件相比硅基器件，具有更高的开关速度、耐压能力和工作温度。本文探讨了SiC器件在现有及新兴应用中提升效率与功率密度的潜力，并分析了其在应用过程中面临的挑战及相应的技术解决方案。
解读: SiC器件是阳光电源提升产品竞争力的核心技术路径。在组串式光伏逆变器和PowerTitan/PowerStack储能系统中，应用SiC器件可显著减小磁性元件体积，提升整机功率密度，并降低开关损耗以提高效率。针对文中提到的快速开关带来的EMI干扰、电压过冲及驱动保护挑战，建议研发团队在iSolarCl...
基于数据手册参数的SiC MOSFET与肖特基二极管对开通损耗的解析估算
Analytical Estimation of Turn on Switching Loss of SiC mosfet and Schottky Diode Pair From Datasheet Parameters
Shamibrota Kishore Roy · Kaushik Basu · IEEE Transactions on Power Electronics · 2019年9月
在设计初期估算开关损耗对于确定开关频率及选择功率器件至关重要。相比仿真或双脉冲实验，基于栅极电荷法的解析估算方法计算最为快速简便。本文提出了一种针对SiC MOSFET与肖特基二极管组合的开通损耗解析估算方法。
解读: 该研究直接服务于阳光电源核心产品线（如组串式逆变器、PowerTitan储能系统及风电变流器）的研发。随着SiC器件在高效能逆变器及高功率密度PCS中的广泛应用，准确的损耗估算模型能显著缩短产品开发周期，优化散热设计。建议研发团队将此解析模型集成至iSolarCloud配套的仿真工具链中，以提升对S...
P-Gate GaN HEMT的浪涌能量与过压耐受性
Surge-Energy and Overvoltage Ruggedness of P-Gate GaN HEMTs
Ruizhe Zhang · Joseph P. Kozak · Ming Xiao · Jingcun Liu 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2020年12月
功率器件安全承受浪涌能量的能力是其核心可靠性指标。本文深入探讨了缺乏雪崩能力的GaN HEMT在浪涌能量下的物理过程，揭示了P-Gate GaN HEMT的失效机制，为提升宽禁带器件在严苛工况下的应用可靠性提供了理论支撑。
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要求的提升，GaN器件的应用前景广阔。本文研究的P-Gate GaN HEMT浪涌耐受性直接关系到逆变器在电网电压波动或雷击浪涌下的生存能力。建议研发团队参考该失效机制，在产品设计中优化驱动电路与保护策略，以应对GaN器件在极端工况下的脆弱性...
一种功率器件结至环境热阻的原位实验提取技术
A Technique for the In-Situ Experimental Extraction of the Thermal Impedance of Power Devices
Ciro Scognamillo · Sebastien Fregonese · Thomas Zimmer · Vincenzo daAlessandro 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年10月
本文提出了一种创新的实验技术，可在功率器件的应用环境（原位）中提取其结至环境的热阻（ZTH）。该方法借鉴了射频晶体管的热表征思路，仅需简单的电信号测量，无需热卡盘等复杂设备，即可实现对功率器件热特性的精准评估。
解读: 该技术对阳光电源的核心产品线（光伏逆变器、储能PCS、风电变流器）具有极高的应用价值。功率模块的热管理是影响系统可靠性与功率密度的关键，传统热阻测试依赖实验室环境，而该原位测试技术能有效评估产品在实际运行工况下的热性能。建议研发团队将其引入iSolarCloud智能运维平台或生产测试环节，通过监测实...
一种基于寄生电感且具有寄生电阻自适应补偿的新型电流传感器
Novel Current Sensor Based on Parasitic Inductance With Adaptive Compensation for Parasitic Resistance
Xingchen Zhao · Tam Nguyen · Rolando Burgos · Dong Dong · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年5月
本文提出了一种利用功率回路中现有寄生电感来精确测量功率器件电流的新型传感器。该方案具有高密度、高带宽、低成本和非侵入式等优点。文章重点解决了传感路径中寄生电阻对测量精度影响的挑战，通过自适应补偿技术实现了电流的准确监测。
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。在组串式光伏逆变器和PowerTitan/PowerStack储能变流器（PCS）中，功率密度和响应带宽是关键指标。利用功率回路寄生电感进行电流采样，可省去传统分流器或霍尔传感器，显著减小体积并降低成本，同时提升控制回路的带宽，有助于实现更快速的故障保...
极快瞬态过电压条件下晶闸管的失效机理
Failure Mechanism of the Thyristor Under Very Fast Transient Overvoltage Conditions
Jiayi Shao · Zhonghao Dongye · Jiayu Fan · Jiacheng Wang 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 预计 2026年5月
本文研究了模块化多电平变换器（MMC）子模块在隔离开关操作时产生的极快瞬态过电压（VFTO）对功率器件的影响。文章搭建了实验平台模拟VFTO侵入过程，深入分析了晶闸管在正向VFTO冲击下的失效机理，为提升电力电子设备的可靠性提供了理论依据。
解读: 该研究关注高压电力电子设备在极端瞬态电压下的可靠性，对阳光电源的集中式逆变器及大型储能系统（如PowerTitan系列）具有重要参考价值。随着光伏和储能系统向更高电压等级（如1500V及以上）发展，系统内部开关操作产生的瞬态过电压可能威胁功率器件寿命。建议研发团队借鉴文中的实验平台搭建方法，对核心功...
提升构网型变流器故障电流输出能力的主动热控制技术
Active Thermal Control for Enhancing Fault Current Output Capability of Grid-Forming Converters
Zhenyan Deng · Siyu Cao · Ke Ma · Han Wang 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年9月
构网型（GFM）控制是高比例电力电子电力系统的关键技术。然而，受限于功率器件的热应力，故障期间的过电流能力受到制约，导致电压支撑能力不足。本文提出一种主动热控制策略，通过优化热管理提升GFM变流器在电网故障下的电流输出能力，从而改善系统电压支撑性能。
解读: 该技术对阳光电源的PowerTitan液冷储能系统及组串式构网型逆变器具有重要价值。在电网故障期间，GFM变流器往往因器件过热而被迫限流，影响电网电压支撑。通过引入主动热控制算法，可以在不增加硬件成本的前提下，挖掘功率模块的瞬时过载潜力，提升产品在弱电网或故障工况下的LVRT性能。建议研发团队将其集...
用于多功率器件串联连接中抑制共模传导EMI的栅极驱动器供电架构
Gate Driver Supply Architectures for Common Mode Conducted EMI Reduction in Series Connection of Multiple Power Devices
Van-Sang Nguyen · Pierre Lefranc · Jean-Christophe Crebier · IEEE Transactions on Power Electronics · 2018年12月
本文研究了多个功率器件串联连接时的栅极驱动电路实现方案。重点分析了在高开关速度下，通过栅极驱动电路的寄生电流传播路径，并探讨了不同配置下抑制共模电流产生的优化方法。
解读: 随着阳光电源组串式逆变器和PowerTitan系列储能系统向更高功率密度和更高开关频率演进，SiC等宽禁带半导体器件的应用日益广泛，EMI问题成为系统设计的核心挑战。该研究提出的串联器件驱动架构及共模电流抑制技术，对于优化高压大功率变换器的电磁兼容性设计具有重要参考价值。建议研发团队在后续高压组串式...
基于能量法的磁浮列车悬浮斩波器IGBT模块寿命预测
Lifetime Prediction of IGBT Modules in Suspension Choppers of Medium/Low-Speed Maglev Train Using an Energy-Based Approach
Xin Yang · Zhikai Lin · Jingfang Ding · Zhiqiang Long · IEEE Transactions on Power Electronics · 2019年1月
磁浮列车通过悬浮斩波器控制电磁铁实现无接触悬浮。本文针对中低速磁浮列车，提出了一种基于能量法的IGBT模块寿命预测方法。通过分析斩波器工况下的功率损耗与热应力，评估功率器件的可靠性，为磁浮交通电力电子系统的长期稳定运行提供理论支撑。
解读: 该研究聚焦于高可靠性场景下的IGBT寿命预测，其核心方法论（基于能量的损耗分析与热应力评估）与阳光电源在光伏逆变器和储能变流器（PCS）的可靠性设计高度契合。阳光电源的PowerTitan等储能系统及组串式逆变器在严苛环境下运行，对功率模块的寿命评估要求极高。建议将该能量法引入到iSolarClou...
一种用于SiC MOSFET中BTI表征的非侵入式新技术
A Novel Non-Intrusive Technique for BTI Characterization in SiC mosfets
Jose Angel Ortiz Gonzalez · Olayiwola Alatise · IEEE Transactions on Power Electronics · 2019年6月
偏置温度不稳定性（BTI）导致的阈值电压（VTH）漂移是SiC MOSFET面临的关键可靠性问题，主要源于SiC/SiO2界面处的氧化层陷阱。相比硅器件，SiC器件的带隙偏移较小且界面陷阱较多，使得该问题更为突出。本文提出了一种非侵入式表征技术，用于在功率器件资格认证前的栅极偏置应力测试中评估其可靠性。
解读: 随着阳光电源组串式逆变器及PowerTitan系列储能系统向高功率密度、高效率方向演进，SiC MOSFET已成为核心功率器件。BTI效应直接影响器件的长期可靠性与寿命预测。该非侵入式表征技术能够更精准地评估SiC器件在极端工况下的阈值稳定性，有助于阳光电源在研发阶段筛选高可靠性器件，优化逆变器及P...
具有近理想结特性的封装型β-Ga2O3沟槽MOS肖特基二极管
Packaged β-Ga2O3 Trench MOS Schottky Diode With Nearly Ideal Junction Properties
Florian Wilhelmi · Shinji Kunori · Kohei Sasaki · Akito Kuramata 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年4月
氧化镓（Ga2O3）作为高效功率器件材料备受关注。目前研究多集中于裸片，缺乏工业标准封装下的性能分析。本文研究了β-Ga2O3沟槽MOS肖特基势垒二极管（SBD），通过温度相关测量验证了其在封装状态下的近理想结特性，为宽禁带半导体器件的工业化应用提供了重要参考。
解读: 氧化镓作为超宽禁带半导体，在未来高压、高功率密度电力电子应用中具有巨大潜力。对于阳光电源而言，该技术若实现产业化，将显著提升组串式光伏逆变器及PowerTitan系列储能变流器（PCS）的功率密度和转换效率。目前该器件处于封装与可靠性验证阶段，建议研发团队密切关注其热管理特性及长期运行可靠性，评估其...
一种准确且智能的功率器件疲劳失效过程预测方法
An Accurate and Intelligent Approach to Predicting the Power Device Fatigue Failure Process
Yi Liu · Lixin Jia · Laili Wang · Jianpeng Wang 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年1月
本文针对功率器件封装疲劳失效研究不足的问题，提出了一种结合多疲劳采样方法（MFSM）和最小组件单元法的智能预测方案，旨在准确评估功率器件的疲劳失效过程，提升电力系统的可靠性。
解读: 该研究直接关系到阳光电源核心产品（如组串式/集中式逆变器、PowerTitan储能系统）中IGBT/SiC功率模块的寿命管理。通过引入MFSM和智能预测算法，公司可优化iSolarCloud平台的运维策略，从被动维修转向主动预测性维护。这不仅能显著降低光伏电站和储能系统的全生命周期运维成本，还能在设...
中等调制比下实现应力重分配的三电平中点钳位逆变器调制方法
Modulation Methods for Three-Level Neutral-Point-Clamped Inverter Achieving Stress Redistribution Under Moderate Modulation Index
Ke Ma · Frede Blaabjerg · IEEE Transactions on Power Electronics · 2016年1月
本文研究了三电平中点钳位（3L-NPC）逆变器在中等调制比下的损耗与热行为，该工况常见于电网电压跌落或电机调速过程。文中提出了一系列新型空间矢量调制方法，旨在重新分配功率器件间的热负载，从而优化系统热稳定性。
解读: 该研究直接针对阳光电源核心产品线——组串式及集中式光伏逆变器中广泛使用的3L-NPC拓扑。在中等调制比（如电网电压波动或低电压穿越工况）下，功率器件的热分布不均是制约逆变器可靠性的关键瓶颈。通过优化空间矢量调制策略实现热应力重分配，不仅能显著提升逆变器在极端工况下的寿命，还能在不增加硬件成本的前提下...
一种用于兆赫兹运行的高压共源共栅氮化镓器件新封装
A New Package of High-Voltage Cascode Gallium Nitride Device for Megahertz Operation
Wenli Zhang · Xiucheng Huang · Zhengyang Liu · Fred C. Lee 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2016年2月
相比硅基器件，横向氮化镓（GaN）高电子迁移率晶体管（HEMT）具备高电流密度、高开关速度和低导通电阻等优势，是实现高频、高效功率转换的理想选择。本文针对GaN HEMT在高频运行下的封装技术进行了研究，旨在解决高频开关带来的寄生参数影响，提升功率密度。
解读: 该技术对阳光电源的户用光伏逆变器及小型化充电桩产品线具有重要战略意义。随着电力电子技术向高频化、高功率密度方向演进，GaN器件的应用能显著减小磁性元件体积，提升整机效率。建议研发团队关注该新型封装技术在兆赫兹级开关频率下的热管理与电磁兼容性能，将其引入下一代轻量化户用逆变器或便携式储能产品的研发中，...
无变压器光伏逆变器拓扑对功率器件选择的鲁棒性分析
Analysis of the Robustness of Transformerless PV Inverter Topologies to the Choice of Power Devices
Holger Jedtberg · Alberto Pigazo · Marco Liserre · Giampaolo Buticchi · IEEE Transactions on Power Electronics · 2017年7月
无变压器光伏逆变器因体积小、重量轻被广泛应用于单相光伏系统。由于缺乏电网侧隔离，需通过优化调制技术和基础拓扑来抑制直流分量及漏电流。本文对不同拓扑在功率器件选择上的敏感性进行了分析，旨在提升系统性能与可靠性。
解读: 该研究直接关联阳光电源的核心产品线——户用及组串式光伏逆变器。在无变压器拓扑中，漏电流抑制与直流分量控制是提升产品安全性和电网适应性的关键。通过对功率器件（如SiC/GaN等宽禁带半导体）与拓扑鲁棒性的敏感性分析，可指导阳光电源研发团队在设计阶段优化硬件选型，降低损耗并提升功率密度。建议将分析结论应...
使用倒装芯片键合碳化硅功率器件的3D无键合线开关单元
3-D Wire Bondless Switching Cell Using Flip-Chip-Bonded Silicon Carbide Power Devices
Sayan Seal · Michael D. Glover · H. Alan Mantooth · IEEE Transactions on Power Electronics · 2018年10月
本文提出了一种基于碳化硅（SiC）功率器件的3D无键合线功率模块。传统键合线存在寄生电感，限制了高频开关性能，导致SiC器件潜力无法完全发挥。该设计通过倒装芯片技术消除了键合线，旨在降低寄生参数，提升高频开关效率。
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。随着光伏逆变器和储能PCS（如PowerTitan、ST系列）向高功率密度和高频化演进，降低功率模块的寄生电感是提升系统效率和减小体积的关键。无键合线封装技术能显著改善SiC器件的散热性能与开关特性，有助于阳光电源在下一代组串式逆变器及储能变流器中实现...
利用p-n结正向电压与栅极阈值电压确定器件温度的差异
Difference in Device Temperature Determination Using p-n-Junction Forward Voltage and Gate Threshold Voltage
Guang Zeng · Haiyang Cao · Weinan Chen · Josef Lutz · IEEE Transactions on Power Electronics · 2019年3月
芯片温度是功率器件寿命评估的关键。本文对比了p-n结正向电压与栅极阈值电压作为温度敏感电参数（TSEP）在全封装器件温度测量中的准确性与差异，旨在提升功率模块在实际运行中的热监测精度与可靠性评估水平。
解读: 该研究直接服务于阳光电源的核心产品线，如组串式/集中式逆变器及PowerTitan/PowerStack储能系统。功率模块（IGBT/SiC）的结温监测是提升系统可靠性与寿命预测的关键。通过对比不同TSEP的测量精度，阳光电源可优化逆变器与PCS的在线热管理策略，实现更精准的过温保护与寿命预警，从而...
一种具有垂直集成栅极驱动器的无键合线SiC开关单元
A Wire Bondless SiC Switching Cell With a Vertically Integrated Gate Driver
Sayan Seal · Andrea K. Wallace · Audrey M. Dearien · Chris Farnell 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2020年9月
本文展示了一种集成栅极驱动器的SiC半桥模块。通过物理和电气上的紧凑集成方案，显著降低了关键开关回路的寄生电感。此外，该方案采用了无键合线互连技术，将功率器件的互连寄生电感降至极低水平，从而优化了高频开关性能。
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。在组串式光伏逆变器和PowerTitan/PowerStack储能变流器（PCS）中，提高开关频率和功率密度是提升产品竞争力的关键。无键合线封装技术能有效抑制SiC器件在高频开关下的电压尖峰，降低电磁干扰（EMI），从而减小磁性元件体积并提升整机效率。...
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