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一种开关耐压降低的19电平单电压源逆变器
A 19-Level Single Voltage Source Inverter With Reduced Blocking Voltage on Switches
Fatemeh Esmaeili · Hamid Reza Koofigar · IET Power Electronics · 2025年4月 · Vol.18
本文提出了一种面向光伏应用的高性能、高可靠性的升压型多电平逆变器拓扑结构。该拓扑所有功率开关器件所承受的电压均低于输出电压峰值，有效降低了开关的耐压要求。同时，该结构在保证输出电平数的前提下，减少了所需功率开关数量和直流电源数目，从而降低了系统复杂度与成本，提升了整体可靠性。
解读: 该19电平单电压源逆变器技术对阳光电源SG系列光伏逆变器和ST储能变流器具有重要应用价值。其降低开关耐压的特性可直接应用于1500V高压光伏系统，通过减少功率器件串联数量降低成本，同时减少开关数量提升系统可靠性，契合阳光电源功率模块设计理念。该升压型多电平拓扑可优化SG系列的boost升压环节，在保...
含单相面对面型MMC-DC/DC变换器的高压直流输电系统阻抗建模及稳定性分析
Impedance Modeling and Stability Analysis of HVDC Systems with Single-Phase Front-to-Front MMC-DC/DC Converters
刘熠王跃武鸿刘永慧李润田李风漠 · 高电压技术 · 2025年1月 · Vol.51
在海上风电直流汇集系统中，单相模块化多电平换流器面对面型（MMC-FTF）DC/DC变换器是连接中压汇集线与高压直流输电线路的关键设备。目前针对其阻抗建模及系统小信号稳定性研究较少。本文提出共差模提取矩阵，统一了单相与三相MMC的多谐波线性化阻抗模型，并建立了MMC-FTF直流侧阻抗模型。基于阻抗稳定性判据，揭示了其与岸上MMC换流站互联时的振荡风险。通过相角灵敏度分析，量化控制器参数对稳定性的影响，提出参数整定准则。最后通过仿真与硬件在环实验验证了所提模型与方法的有效性。
解读: 该研究对阳光电源的储能与光伏产品线具有重要参考价值。MMC-FTF DC/DC变换器的阻抗建模方法可直接应用于ST系列储能变流器和PowerTitan大型储能系统的高压直流侧设计，有助于提升系统稳定性。所提出的共差模提取矩阵技术可优化SG系列1500V光伏逆变器的多电平拓扑控制。该研究的小信号稳定性...
一种具有快速直流故障处理能力的低成本MMC子模块拓扑
A low-cost MMC submodule topology with fast DC fault handling capability
Yiqi Liu · Laicheng Yin · Zhaoyu Duan · Zhenjie Li 等6人 · IET Power Electronics · 2025年1月 · Vol.18
本文提出了一种具有低开关损耗和快速阻断直流双极短路故障电流能力的模块化多电平换流器（MMC）子模块结构。该结构可输出三电平电压，与由全桥子模块构成的传统MMC相比，在子模块数量相同的情况下，其故障电流阻断速度提高了一倍，显著提升了系统对直流故障的响应能力。
解读: 该低成本三电平MMC子模块拓扑对阳光电源储能和电驱产品线具有重要应用价值。在PowerTitan大型储能系统中，该技术可显著提升直流侧双极短路故障的快速响应能力，故障阻断速度提升一倍，增强系统安全性。对于新能源汽车电机驱动系统，低开关损耗特性可降低功率模块热应力，提高系统效率。该拓扑与阳光电源现有三...
基于单向电流型混合MMC的海上风电柔性直流紧凑化换流阀设计方法
Design Method of Compact Converter Valve for Offshore Wind Power VSC-HVDC Based on Unidirectional-Current Hybrid MMC
蔡放 · 李政轩 · 宋强 · 余占清 等6人 · 高电压技术 · 2025年6月 · Vol.51
针对海上换流平台体积与重量受限的问题，研究了基于单向电流型混合模块化多电平换流器（UC-HYB-MMC）的紧凑化换流阀设计方法。以±500 kV/2000 MW海上风电直流输电系统为例，完成换流器参数设计，并开展UC-CDSM与UC-FBSM子模块的结构设计。热仿真结果表明，子模块散热性能良好，器件结温处于允许范围且阀串温度分布均匀。在此基础上完成阀段与阀塔结构设计，实现阀厅整体布置。与常规半桥子模块MMC相比，UC-HYB-MMC在占地面积和体积方面具有显著优势。
解读: 该研究的紧凑化换流阀设计方法对阳光电源大功率产品线具有重要参考价值。UC-HYB-MMC拓扑的体积优化特性可应用于ST2000储能变流器和SG3000HV光伏逆变器的功率密度提升。其单向电流型混合子模块设计思路可优化PowerTitan系统的功率模块布局,提高系统集成度。热管理设计方法对提升SiC功...
一种面向长周期应用对称多电平逆变器设计与实现的新型可靠性评估方法
A novel reliability estimation methodology towards the design and implementation of symmetric multilevel inverter for long run applications
Daki Krishnachaitanya · Chitra Annamalai · Maher Al-Greer · Sitangshu Sekhar Biswas · IET Power Electronics · 2025年1月 · Vol.18
多电平逆变器（MLIs）虽性能优越，但在长期运行中面临可靠性问题。本文提出一种基于先进仿真与统计模型的MLI可靠性评估新方法，可更准确预测故障概率。同时，设计了一种新型对称七电平逆变器拓扑结构，在开关损耗、可靠性、总谐波失真（THD）及器件数量方面均表现出优越性能，并通过硬件实验验证了其有效性。
解读: 该可靠性评估方法对阳光电源ST系列储能变流器和SG光伏逆变器的长寿命设计具有重要参考价值。文中提出的基于统计模型的故障预测方法可直接应用于PowerTitan储能系统的预测性维护策略，结合iSolarCloud平台实现智能诊断。七电平对称拓扑在降低开关损耗和THD方面的优势，可为阳光电源三电平拓扑的...
模块化多电平变换器不同模式下子模块IGBT开路故障的监测与确认方法
Monitoring and Confirmation Method for Submodule IGBT Open-Circuit Faults in MMCs Under Different Modes
Zhengkui Zhao · Minxiao Han · IET Power Electronics · 2025年8月 · Vol.18
本文提出了一种针对在逆变和整流模式下运行的模块化多电平变换器（MMC）中绝缘栅双极型晶体管（IGBT）开路故障的有效检测方法。该方法采用分段式结构，包含故障监测与故障确认两个功能环节，通过缩小故障范围显著降低计算负担，并能在不受运行扰动和故障场景影响的情况下精确定位故障桥臂。
解读: 该MMC子模块IGBT开路故障诊断技术对阳光电源PowerTitan储能系统和大功率光伏逆变器具有重要应用价值。文章提出的分段式监测与确认方法可直接应用于ST系列储能变流器的IGBT功率模块保护，通过缩小故障范围降低计算负担，提升系统可靠性。该方法适用于逆变和整流双向运行模式，契合储能系统充放电场景...
中压电机驱动用功率变换器设计与实现探索
Exploration of Medium Voltage Power Converters Design and Implementation for Motor Drive
Rohit Kumar · Bhim Singh · Kripa Tiwari · IEEE Transactions on Industry Applications · 2025年7月
经过数十年的技术发展，多电平、多脉冲变流器对于中压驱动系统而言已变得极为重要。然而，降低多电平变流器的电路复杂度仍然颇具挑战。因此，本文提出了一种五电平多电平变流器。所提出的功率逆变器是电平生成单元与 H 桥串联的组合结构。该多电平变流器每相可产生五阶梯电压，在电机端子处可产生九电平阶梯电压。在现有的变流器中，为实现高效运行，所提出的变流器将功率开关的数量从 24 个减少到了 21 个。在所提出的逆变器中，电平生成单元开关采用脉宽调制（PWM）技术运行，而桥开关则以基波开关频率运行，这降低了系统...
解读: 该中压功率变换器技术对阳光电源多条产品线具有重要应用价值。在储能系统方面，多电平拓扑设计可直接应用于PowerTitan大型储能系统的中压并网变流器，降低系统复杂性并提升功率密度；谐波抑制技术可优化ST系列储能变流器的电能质量。在新能源汽车领域，电机驱动控制策略与器件选型经验可迁移至车载电机控制器和...
采用混合Si和SiC半桥子模块的中压模块化多电平变换器运行控制
Operation of Medium-Voltage Modular Multilevel Converter With Hybrid Si and SiC Half-Bridge Sub-Modules
Linjie Han · Binbin Li · Huaiguang Gu · Dong Liu 等7人 · IET Power Electronics · 2025年8月 · Vol.18
本文研究了一种基于混合硅（Si）和碳化硅（SiC）半桥子模块的中压模块化多电平变换器（MV-MMC），旨在降低开关损耗。与采用全桥子模块的传统混合型MMC不同，本文仅通过引入半桥型SiC子模块实现系统稳定运行，保留了MMC的模块化特性。核心贡献在于合理分配开关动作，综合协调三个目标：降低总开关损耗、保证各子模块电容电压均衡，并抑制Si子模块的电容电压纹波。
解读: 该混合Si/SiC半桥MMC技术对阳光电源中压储能变流器和电动汽车驱动产品具有重要应用价值。核心创新在于通过半桥拓扑实现混合器件配置，相比全桥方案降低成本的同时保留模块化优势。其开关损耗优化与电容电压均衡协调控制策略可直接应用于ST系列储能变流器的功率模块设计，在保证Si器件安全运行的前提下，通过S...
启发式切换状态域缩减有限控制集模型预测控制在多电平电流源逆变器中的应用
Heuristic Switching State Domain Reduction Finite Control Set Model Predictive Control for Multi-Level Current Source Inverter
Muyu Chen · Amer M. Y. M. Ghias · Chenggang Cui · Zhige Yuan 等6人 · IET Power Electronics · 2025年9月 · Vol.18
本文提出一种用于多电平电流源逆变器的有限控制集模型预测控制启发式域缩减策略，旨在解决计算复杂度问题并提升控制性能。该方法利用逆变器的结构与电气特性，将计算复杂度从指数级降低至二次阶，显著减轻控制器负担，支持更高采样频率与实时实现。仿真及硬件在环实验结果表明，所提方法在保持与传统FCS-MPC相当性能的同时，有效提升系统可扩展性，为更复杂的控制方案提供实现基础。
解读: 该启发式域缩减FCS-MPC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。通过将计算复杂度从指数级降至二次阶，可显著提升多电平拓扑（如三电平NPC/T-type）的控制实时性，支持更高采样频率下的精准功率调节。该方法特别适用于电流源型储能变流器的构网型GFM控制...
模块化多电平变换器中自适应电流限制器的设计
Design of Adaptive Current Limiters in Modular Multilevel Converters
Ye Zhu · Shan Jiang · Georgios Konstantinou · IEEE Transactions on Industrial Electronics · 2024年11月
功率变换器中的电流限制器可在故障期间限制输出电流并保护电力半导体器件，但会削弱其对系统的短路电流贡献。本文提出一种基于桥臂电流的自适应限流方法，考虑了直流环流的影响，使模块化多电平变换器（MMC）输出电流的幅值限制随公共耦合点电压自适应调整，在电网平衡与不平衡条件下均能充分利用器件的电流额定值。该方法在电压跌落期间允许额外输出无功电流，提升MMC的短路容量。通过构网型并网MMC系统的低电压穿越实验结果验证了所提方法的有效性。
解读: 该自适应电流限制技术对阳光电源ST系列储能变流器和构网型GFM产品具有重要应用价值。研究提出的基于桥臂电流的自适应限流方法可直接应用于PowerTitan大型储能系统，在电网故障时既保护SiC功率模块又最大化短路电流贡献，提升系统低电压穿越能力。该方法考虑直流环流影响，充分利用器件电流额定值，可优化...
一种具有最少开关器件的高效多电平逆变器拓扑结构，用于提升电能质量并降低损耗
High-efficiency multilevel inverter topology with minimal switching devices for enhanced power quality and reduced losses
Ramesh Jayaraman · Sandirasegarane Thamizharasan · Jeevarathinam Baskaran · Veerpratap Meena 等6人 · IET Power Electronics · 2025年1月 · Vol.18
本文提出了一种新型对称与非对称结构的多电平逆变器（MLI）拓扑，相较于传统拓扑，可在输出更多阶梯电压的同时显著减少功率器件数量。该拓扑在导通状态下使用的开关器件最少，有效降低了功率损耗和电压降。设计优化了功率器件、直流电源及辅助门极驱动电路的数量，以实现负载电压的最大阶梯数。通过SIMULINK仿真验证了该拓扑性能，并搭建了实验样机，其响应与仿真结果一致，证明其适用于实际应用。
解读: 该最少开关器件多电平逆变器拓扑对阳光电源多条产品线具有重要应用价值。在ST系列储能变流器中，可通过减少功率器件数量降低系统成本和导通损耗，提升储能系统效率和可靠性。在SG系列光伏逆变器中，更多电压阶梯数可优化输出波形THD，减少滤波器体积，特别适合1500V高压系统。在电动汽车OBC和电机驱动领域，...
七电平树型有源中点钳位变换器的拓扑与控制
Topology and Control of Seven-Level Tree-Type Active Neutral-Point-Clamped Converters
Mingzhe Wu · Kui Wang · Josep Pou · Kehu Yang 等6人 · IEEE Transactions on Industrial Electronics · 2024年9月
为降低中点钳位（NPC）多电平变换器的器件数量以提高功率密度，本文提出两种七电平树型有源NPC（7L-TANPC）变换器拓扑。相比现有七电平NPC拓扑，所提结构器件数量更少且总器件耐压更低，有助于降低成本并提升功率密度。为实现直流母线电容电压平衡，本文还提出了载波交叠脉宽调制方法，并结合零序电压注入与占空比调节实现电容电压主动平衡控制。仿真与实验结果验证了所提拓扑及调制控制策略的有效性。
解读: 该七电平树型ANPC拓扑对阳光电源多条产品线具有重要应用价值。在ST系列储能变流器和SG大功率光伏逆变器中，所提拓扑通过减少器件数量和降低总器件耐压，可显著提升功率密度并降低成本，契合1500V高压系统需求。载波交叠PWM与电容电压主动平衡控制策略可直接应用于PowerTitan大型储能系统的多电平...
用于四电平逆变器多级预测电流控制的增强型采样数据模型
Enhanced Sampled-Data Models for Multistage Predictive Current Control of Four-Level Inverters
Hoang Le · Apparao Dekka · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年4月
在多电平逆变器（MLI）的多级预测电流控制（MS - PCC）中使用基于前向欧拉法的采样数据模型，会随着采样时间的增加导致预测精度变差。这些模型还会导致多电平逆变器产生更高的谐波失真和电容电压纹波。为解决这些问题，本文为多级预测电流控制提出了基于修正欧拉法的模型，并将其应用于四电平多电平逆变器。此外，所提出的多级预测电流控制方法旨在间接降低共模电压，从而无需预先选择电压矢量和加权因子。在相同的运行场景下，在dSPACE控制的实验室样机上对采用所提出的修正欧拉法模型和现有基于欧拉法模型的多级预测电...
解读: 从阳光电源的业务角度分析，这项针对四电平逆变器的改进型多阶段预测电流控制技术具有重要的应用价值。该技术通过改进欧拉采样模型，有效提升了预测精度，降低了谐波畸变和电容电压纹波，这直接契合我司在大功率光伏逆变器和储能变流器产品线的核心技术需求。 从产品应用层面看，四电平及以上多电平拓扑是我司1500V...
基于多群体遗传算法的MMC多目标功率损耗优化控制
Multiobjective Power Losses Optimization of MMC Based on Multipopulation Genetic Algorithm for HVdc Transmission System
Jifeng Zhao · Jia Pei · Sitong Wu · Hong Fu 等6人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年2月
模块化多电平换流器（MMC）因效率高、易于扩展，已成为高压直流输电系统的核心部件。子模块及其内部半导体器件的功率损耗显著影响MMC的运行成本与使用寿命。基于环流控制的损耗优化方法因其硬件成本低、输出电流谐波小而备受关注。本文提出一种基于多群体遗传算法的多目标功率损耗优化控制策略（MOPLOC-MPGA），实现MMC运行成本与寿命的协同优化。通过仿真与实验验证了该方法在MMC应用中的有效性与适用性。
解读: 该MMC多目标功率损耗优化技术对阳光电源ST系列储能变流器和大型PowerTitan储能系统具有重要应用价值。文中基于多群体遗传算法的环流控制优化策略，可直接应用于阳光电源多电平拓扑产品中，通过协同优化运行成本与器件寿命，降低IGBT/SiC模块的热应力与开关损耗。该方法无需额外硬件成本且保持低谐波...
一种新型复用臂选择模块化多电平变换器的拓扑与控制
Topology and Control of a Novel Multiplexing Arm Selection Modular Multilevel Converter
Zeyu Hao · Jianxi Lan · Wu Chen · Xin Li 等5人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年3月
随着海上风电与光伏发电中直流输电技术的快速发展，模块化多电平变换器（MMC）在经济性与轻量化方面的需求日益迫切。本文创新性地提出一种基于级联开关堆与复用臂结构的新型复用臂选择MMC（MAS-MMC）拓扑，并提出一种臂优化调制电压选择策略，可在不同功率因数下实现半工频周期内的能量平衡，且最小化臂电压峰值，相较传统MMC减少子模块数量达59.1%。该拓扑显著降低系统成本并提升功率密度。通过系统仿真与实验样机验证了所提拓扑结构与控制策略的优越性与可行性。
解读: 该复用臂选择MMC拓扑技术对阳光电源的大功率产品线具有重要参考价值。通过级联开关堆与复用臂结构创新,可将子模块数量减少近60%,这与我司ST2000储能变流器及SG3000HV光伏逆变器的成本优化目标高度契合。该技术可优化我司MW级变流器的功率密度与经济性,特别适用于海上风电并网和储能变流等场景。建...
模块化多电平级联变换器家族中的术语综述与拍频现象研究
Nomenclature Overview and Beat Frequency in the Family of AC/AC Modular Multilevel Cascade Converters
Mohammed Azharuddin Shamshuddin · Ralph M. Kennel · Diego Verdugo · IEEE Access · 2025年1月
本文扩展了MMCC变换器家族的命名体系，涵盖新兴模块化多电平拓扑。以MMCC-三星桥单元拓扑为例，系统研究了最近电平控制(NLC)在交交变换中产生的拍频振荡现象，引入双坐标分析方法并实现解耦控制环路。仿真验证了所提解耦NLC的有效性，可提升固态变压器等应用的电能质量，降低高频运行时的开关损耗。
解读: 该MMCC拓扑技术对阳光电源大功率储能系统具有参考价值。阳光ST2236UX储能变流器采用三电平拓扑，该研究的解耦控制和拍频抑制方法可进一步优化谐波性能。阳光电源在1500V高压储能系统中面临类似的多电平控制挑战，该技术可降低滤波器成本，提升系统功率密度和效率至98.5%以上。...
通过氧等离子体处理改善三层HfO2/Al2O3/HfO2 RRAM的阻性开关特性
Improved Resistive Switching Characteristics by O2 Plasma Treatment in Tri-Layer HfO2/Al2O3/HfO2 RRAM
Shyh-Jer Huang · Wei-Hsuan Hsieh · Rong-Ming Ko · Zi-Hao Wang 等5人 · IEEE Access · 2025年1月
研究采用射频溅射工艺制备HfO2/Al2O3/HfO2三层结构7/6/7纳米并进行氧等离子体处理作为RRAM有源层。与单层HfO2和未处理三层结构相比，等离子体处理器件显著提升了性能：更高的开关电流比、超过1600次的耐久性、超过10^4秒的稳定保持特性，并通过调节限流实现可靠的多电平开关行为。该工作突显了等离子体处理对改善开关均匀性和电稳定性的有效性，为高密度多电平非易失性存储器应用提供了可扩展的工业友好制造工艺。
解读: 该RRAM研究对阳光电源储能系统的可靠性和寿命管理有重要参考价值。RRAM的多电平存储特性与阳光PowerTitan储能系统的电池管理算法优化需求一致，等离子体处理工艺提升的耐久性和稳定性为阳光储能BMS开发非易失性参数存储提供了技术路径。三层结构的低功耗高可靠性特点符合阳光电源在储能变流器PCS控...
用于双电动车辆电池充电的三相隔离型多电平AC-DC变换器
A Three-Phase Isolated Multilevel AC-DC Converter for Dual Electric Vehicle Battery Charging
Bussa Vinusha · R Kalpana · Dharavath Kishan · IEEE Transactions on Industry Applications · 2024年12月
本文提出了一种用于同时为两块电池充电的两级电动汽车（EV）交流 - 直流转换器架构。该架构由一个三相多电平升压功率因数校正（PFC）转换器和一个双向双输出直流 - 直流转换器组成。此外，该直流 - 直流转换器具备零电压开关（ZVS）功能且输出相互隔离。这两级独立工作，使得交流 - 直流级能够在连续导通模式（CCM）下运行，而不会影响直流 - 直流级的占空比变化。同时，还提出了一种合适的控制技术，以改善总谐波失真（THD）和功率因数，并实现两块电池的功率均分。文中详细讨论了所提出的双电池充电器的工...
解读: 该三相隔离型多电平AC-DC变换器技术对阳光电源车载充电机（OBC）及充电桩产品线具有重要应用价值。其多电平整流结构可降低输入电流谐波、提升功率因数，与阳光电源三电平拓扑技术路线高度契合。相移全桥软开关控制可结合SiC器件应用进一步提升效率。双电池独立充电管理功能可拓展至混合动力车型或储能系统的多模...
具有优化直流电压比的非对称级联半桥多电平逆变器分析与调制策略
Analysis and Modulation Strategy of Asymmetric Cascaded Half-Bridge Multilevel Inverter with Optimized DC Voltage Ratio
Qingsong Wang · Qi Wu · Giuseppe Buja · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年6月
相较于对称型级联多电平逆变器，非对称结构可在不增加模块数量的情况下输出更多电平。然而，现有非对称级联H桥多电平逆变器在直流电压比和模块数量方面存在显著限制，制约其在模块化电力变换系统中的扩展应用。为此，本文提出一种具有优化直流电压比的非对称级联半桥多电平逆变器结构，并设计相应的调制策略。该结构支持直流电压比与模块数的灵活配置，在减小模块体积的同时保持级联拓扑的可扩展性，降低系统成本，提升在中低压系统中的适用性。仿真与实验结果验证了所提结构与调制策略的正确性和可行性。
解读: 该非对称级联半桥多电平逆变器技术对阳光电源ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器具有重要应用价值。优化的直流电压比配置可减少功率模块数量，降低PowerTitan储能系统的成本和体积，提升中低压场景的经济性。灵活的模块化扩展特性契合阳光电源模块化设计理念，可应用于1500V光伏系统和储能PCS的拓扑...
基于矩阵构造的模块化多电平变换器电压传感器缩减分析与优化
Analysis and Optimization of Matrix-Construction-Based Voltage Sensor Reduction for MMCs
Shunfeng Yang · Yudong Guan · Jie Gong · Zhi Yang 等6人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年4月
采用矩阵构造技术减少电压传感器数量的模块化多电平变换器（MMC）可显著降低硬件成本，但可能因开关矩阵奇异及子模块电容电压估测不准而影响系统性能。本文分析了奇异矩阵的生成机理并计算其发生概率，评估关键参数对方法适用性的影响，提出补偿功率器件导通压降与采样偏差以提高估测精度，并给出组内子模块数目的选取准则。通过闭环电压控制验证了该方法在多种工况下的可行性，实验结果证明了所提策略的有效性。
解读: 该MMC电压传感器缩减技术对阳光电源ST系列储能变流器和PowerTitan大型储能系统具有重要应用价值。通过矩阵构造方法减少传感器数量可直接降低硬件成本，提升系统可靠性。文中提出的奇异矩阵规避策略、功率器件压降补偿方法及组内子模块数优化准则，可应用于阳光电源多电平储能变流器的传感器配置优化，在保证...
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