Yue Pan · Yongqiang Kang · Zhichen Liu · Yifan Wei 等6人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年7月

低压环境运行的IGBT模块存在显著性能退化,影响可靠性。使用定制实验平台研究低压条件下IGBT模块功率循环老化特性和机理。结果显示低压(54kPa)加速老化,通态电压降增加5%时标准气压模块仅增加3%。低压下最大稳态结温增加12%,标准气压仅7%。老化模块拆解显示低气压环境键合质量和绝缘退化更严重。建立多物理场(电流-热-力)模型,结合低压对流换热修正分析这些效应。模型证实低压受限散热导致结温和应力(键合丝脚、焊料层边缘、铜陶瓷界面)增加,导致键合丝脱落。基于气压、散热和结温耦合,利用实验数据和...

解读: 该低气压IGBT老化机理和寿命预测技术对阳光电源高海拔和航空应用功率模块设计有重要参考价值。低压多物理场耦合模型可应用于西藏和青海等高海拔地区储能和光伏项目的IGBT可靠性评估。寿命预测方法对阳光电源功率模块的高原适应性设计和降额曲线制定有指导意义。该技术对ST储能系统在特殊环境下的可靠性保障和预测...

Yizheng Tang · Cao Zhan · Lingyu Zhu · Weicheng Wang 等6人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2024年9月

碳化硅（SiC）功率模块在高温下性能优于传统硅器件，其热特性受材料温度依赖性显著影响。基于电热耦合的结温估算因迭代中频繁更新温度相关参数而效率低下。本文提出一种高效的多芯片SiC功率模块结温估算方法，构建了包含温度相关参数的非线性状态空间方程的三维集总热模型（LTM）。利用有限元仿真获得的动态热响应曲线，结合自适应粒子群优化（APSO）算法精确辨识非线性热参数。采用梯形规则-二阶后向微分（TR-BDF2）法分两阶段求解，兼顾稳定性与计算效率，计算速度较传统龙格-库塔法提升1948倍，误差控制在约...

解读: 该SiC功率模块高效结温估算技术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系列光伏逆变器中，SiC器件已广泛应用于提升功率密度和效率，精准的结温估算可优化热管理设计，提升系统可靠性。TR-BDF2算法相比传统方法计算速度提升近2000倍，可集成至iSolarCloud智能运维平...

Omolbanin Taqavi · Pengzhao Song · Alexandre J. Bourgault · Ze Li 等6人 · IEEE Access · 2025年1月

高性能电机设计需要电磁、机械和热多物理域的复杂集成。本文提出逆变器驱动牵引感应电机的半解析多物理场评估框架。集成电磁模型评估转子定子电流、牵引特性和气隙磁通密度；振声模型预测电磁力引起的噪声振动；三维节点网络热模型捕获瞬态温度分布。这些高效模型无缝集成统一框架，支持精确高效分析和优化工具集成。在封闭感应电机原型上验证，经有限元分析和实验测试确认，为电机多物理场性能评估提供新方法，适用于各类应用和机型。

解读: 该多物理场仿真技术是阳光电源电机驱动产品开发的关键工具。阳光在新能源汽车电机控制器领域需要类似的电磁-热-振动耦合分析能力。该框架可集成到阳光电机驱动系统设计流程，优化PWM调制策略，降低电磁噪声和振动。结合阳光SiC器件应用经验，该技术可提升电机系统效率至96%以上，延长电机寿命，增强NVH性能。...

Han Jiang · Shuibao Liang · Yaohua Xu · Saranarayanan Ramachandran · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年11月

引线键合的界面疲劳退化和裂纹形成是功率模块封装中影响电力电子可靠性的严重问题之一。本文提出了一种基于相场建模与有限元分析相结合的新方法，用于研究绝缘栅双极型晶体管（IGBT）功率模块中引线键合互连的电热机械行为、界面退化和裂纹扩展过程。将宏观尺度电热机械分析得到的应变能密度传递到细观尺度相场建模中，以研究考虑引线晶粒形态影响下的界面疲劳和裂纹扩展。研究了典型采用铝引线键合的IGBT功率模块在功率循环下的温度和应力分布特性。分析了引线与芯片之间热应变在互连界面处引起的应力集中。裂纹长度随循环次数的...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于功率模块线键合界面退化与裂纹扩展的研究具有重要的工程应用价值。作为光伏逆变器和储能变流器的核心部件，IGBT功率模块的可靠性直接影响系统的长期稳定运行。当前我们的产品在户外极端环境下面临频繁的功率循环和温度波动，线键合界面的疲劳失效是导致模块失效的主要模式之一，这直...

S. Mehdi Seyedi · Dorsa Talebi · Ankit Vivek Deshpande · Sina Khalesidoost 等6人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年3月

轴向磁通永磁（AFPM）电机因其高功率密度、高转矩和高效率，成为电动航空推进系统的理想候选。本文建立了AFPM电机模型，揭示其电感矩阵因采用分数槽集中绕组（FSCW）而显著区别于传统电机。基于有限元分析（FEA）在宽工况范围内完成ASCEND电机的参数辨识，并据此构建场定向控制（FOC）算法，采用两台基于半桥碳化硅（SiC）模块的三电平有源中点钳位（ANPC）逆变器实现驱动。提出结合最大转矩每安培（MTPA）与最大转矩每损耗（MTPL）策略的优化电流轨迹，以提升转矩输出并评估电流变化对转子轴向力...

解读: 该AFPM电机的场定向控制技术对阳光电源新能源汽车产品线具有重要参考价值。研究中采用的SiC三电平ANPC逆变器拓扑与阳光电源功率器件技术路线高度契合，可直接应用于电机驱动系统优化。MTPA/MTPL联合优化策略可提升电机控制效率，降低轴向力24%的成果对延长电机寿命具有实际意义。分数槽集中绕组的电...

Steven J.Di Gregorio · Laurie Burnham · Bruce H.King · David C.Miller 等6人 · Solar Energy · 2025年1月 · Vol.300

摘要 光伏（PV）系统依赖分立式连接器来实现从组件到组件以及从组串到汇流箱和逆变器之间电能的安全高效传输。尽管这些连接器在功能上至关重要，但目前尚无统一的光伏连接器命名规范，导致了广泛的混淆与沟通障碍。诸如“MC4兼容”、“交叉配接”、“互配”、“阴极”和“阳极”等易被误解的术语，可能导致安装和维护过程中的错误，进而影响系统的可靠性。我们认为，建立标准化的术语体系将有助于减少混淆、支持最佳安装实践、辅助运维与维修工作、指导下一代产品设计，并为改进相关规范和标准提供技术依据。为此，我们基于桑迪亚国...

解读: 该连接器标准化命名研究对阳光电源SG系列光伏逆变器及1500V系统具有重要应用价值。统一的连接器术语规范可显著降低组串到逆变器的安装错误率,提升系统可靠性。建议将标准化术语体系融入iSolarCloud智能运维平台的故障诊断模块,优化现场维护指导;同时在SG逆变器DC侧接口设计中采用明确的连接器兼容...

Federico Soresini · Dario Barri · Federico Ballo · Massimiliano Gobbi · IEEE Access · 2025年1月

本文通过向汽车应用永磁同步电机相电流注入谐波分量改善噪声振动粗糙度性能，提出并验证该现象数值建模方法。策略首先实验应用，随后测量实验电流并用作Flux2D和Abaqus开发数值模型的输入。分析实验电流谐波贡献并采用为电磁模型输入计算力，应用到有限元模型返回电机振动和声发射值随注入策略变化。数值结果与实验数据比较验证。策略作为噪声振动粗糙度对策应用于分析永磁同步电机特定时间阶次，该阶次由空间0模式主导称为呼吸模式。注入电流谐波相位在0到2π间变化，特定相位角达到声发射水平最小值。实验应用策略显示振...

解读: 该电机噪声控制技术对阳光电源新能源汽车电机驱动产品具有重要价值。阳光电机控制器需要优化NVH性能以提升用户体验，该谐波注入策略可集成到阳光电机控制算法中。通过多物理场仿真优化谐波注入相位和幅值，可降低电机噪声振动，提升驾驶舒适性。该技术与阳光SiC器件高频PWM调制技术结合，可实现高效低噪的电机驱动...

Alessia Auriemma Citarella · Luigi Carrino · Fabiola De Marco · Luigi Di Biasi 等6人 · IEEE Transactions on Industrial Informatics · 2025年7月

冷喷涂增材制造（CSAM）是一种在多种表面（尤其是聚合物和复合材料等热敏感材料）上施加金属涂层的有效技术。然而，工艺效果受多种复杂因素影响，涂层性能优化仍具挑战。本研究结合有限元模型（FEM）与有监督机器学习（ML）方法，构建包含132组FEM模拟的数据集，涵盖多种金属-聚合物组合及冲击速度范围，预测颗粒嵌入深度与展平程度。比较支持向量回归、决策树、高斯过程回归（GPR）和神经网络（NN）等算法，以均方根误差（RMSE）评估性能。结果表明，GPR对展平预测最优（RMSE=3.9），双层NN对嵌入...

解读: 该AI驱动的冷喷涂优化技术对阳光电源功率器件封装与散热系统具有重要应用价值。在ST储能变流器和SG逆变器的SiC/GaN功率模块制造中，冷喷涂可实现铜/铝金属层在陶瓷基板或复合材料散热器上的低温沉积，避免热应力损伤。研究中的GPR和神经网络预测模型可替代耗时的FEM仿真，快速优化喷涂参数（颗粒速度、...

Shengjun Zhao · Tong An · Fei Qin · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年4月

键合界面开裂是绝缘栅双极型晶体管（IGBT）模块长期运行中的主要失效模式。本文提出一种有效表征功率循环条件下IGBT模块键合界面疲劳裂纹扩展的数值模拟方法。通过功率循环试验与键合线拉力测试，获取不同循环次数后的力-位移（F-δ）曲线；建立考虑界面损伤累积效应的有限元-疲劳内聚力模型（FE-FCZM），结合敏感性分析确定关键参数，并利用机器学习模型实现由F-δ曲线反演FCZM参数。仿真与实验结果对比验证了该方法在界面损伤程度预测上的准确性，且在寿命预测中相比传统模型具有最小误差，为IGBT模块可靠...

解读: 该IGBT模块键合界面疲劳损伤预测技术对阳光电源功率器件可靠性设计具有重要价值。ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器的IGBT模块在频繁功率循环下面临键合线脱落风险，该研究提出的FE-FCZM与机器学习结合的方法可精准预测界面裂纹扩展，为产品设计阶段的寿命评估提供量化工具。特别适用于PowerTi...

Tong Li · Siqi Li · Zhe Liu · Sizhao Lu 等6人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2024年10月

本文提出一种用于大空间无线电力传输系统的完全对称平面螺旋接收线圈（PS-coil），旨在显著降低电场（E-field）暴露。该线圈采用多股对称绕制的螺旋导线取代传统单导线结构，实现分布式精确电容补偿，有效抑制寄生电容及其引发的E-field辐射。PS-coil在保持磁场（H-field）分布的同时，大幅削弱E-field强度，使功率接收在ICNIRP 2020限值内最大化。有限元仿真表明，在6 A有效电流下，1 cm距离处局部比吸收率（SAR）仅为0.72 W/kg，较传统设计降低80%，远低于...

解读: 该低电场暴露无线电力传输技术对阳光电源新能源汽车充电产品线具有重要应用价值。PS-coil的完全对称螺旋结构与分布式电容补偿设计，可直接应用于无线充电桩系统，将SAR降低80%至0.72 W/kg，满足ICNIRP 2020人体安全标准。其200W功率传输能力和54.8%效率，适配小功率移动设备充电...

Y.Y.Calderon-Seguraa · G.Burlak · P.Vargas-Chable · M.Tecpoyotl-Torres 等8人 · Solar Energy · 2025年1月 · Vol.300

摘要 太阳能电池——特别是有机光伏器件——中的低效率问题以及持续存在的能量损失机制，仍是太阳能研究领域面临的主要挑战。本研究提出了一种集成化的仿真框架，旨在改进太阳能电池内部光子传输和热行为的建模。在不同光子通量条件下，评估了氢化非晶硅（Si:H）的光伏性能与热性能。该方法结合了蒙特卡洛方法（MCM）、有限元法（FEM）以及一种基于链路的改进型蒙特卡洛（MMC）渗流算法，并应用于三维网格几何结构中。仿真结果表明，入射光子中有76.2%被吸收，14.1%被反射，9.7%透过器件。Si:H表现出优异...

解读: 该光子传输与热行为仿真技术对阳光电源SG系列光伏逆变器及组件选型具有重要参考价值。研究中Si:H材料18.382%的转换效率及热梯度分布特性,可指导我司1500V系统的MPPT优化算法改进,提升光子吸收率建模精度。蒙特卡洛与有限元耦合方法可应用于PowerTitan储能系统的热管理仿真,优化ST系列...

Neelesh Jain · Indranil Mal · Sadhna Singh · Dip Prakash Samajdar · Solar Energy · 2025年1月 · Vol.285

摘要 本研究在密度泛函理论（DFT）计算框架下，采用全势线性化缀加平面波（FP-LAPW）基组、Perdew-Burke-Ernzerhof（PBE）交换-关联（XC）泛函以及Tran Blaha修正的Becke-Johnson（TB-mBJ）势，系统地理论研究了稀铋（Bi）掺杂对闪锌矿（ZB）相磷化铟（InP）光学和电子性质的影响。结果表明，将大尺寸的Bi杂质引入InP中会增大晶格常数，并使带隙以52 meV/Bi%的速率降低。基于所计算的InP1-xBix合金的光学与电子特性，本文进一步设计...

解读: 该InPBi合金太阳能电池研究对阳光电源SG系列光伏逆变器具有前瞻价值。通过掺杂6.25%铋将带隙优化至1eV,实现14.53%转换效率和23.23mA/cm²短路电流密度,为新型光伏材料应用提供理论依据。其有限元仿真方法可借鉴于逆变器MPPT算法优化,结合iSolarCloud平台进行光伏阵列性能...

Mohammed Lemaalem · Selva Chandrasekaran Selvaraj · Ilias Papailias · Naveen K.Dandu 等8人 · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.401

摘要 锂-二氧化碳（Li-CO2）电池因其高的理论能量密度和固定CO2的能力而成为有前景的储能系统，其依赖于放电/充电循环过程中可逆生成Li2CO3/C。本文提出了一种多尺度建模框架，整合了密度泛函理论（DFT）、从头算分子动力学（AIMD）、经典分子动力学（MD）以及有限元分析（FEA），用于研究原子尺度和电池层级的性质。所研究的Li-CO2电池由锂金属负极、离子液体电解质以及负载Sb0.67Bi1.33Te3催化剂的碳布正极组成。采用Kubo-Greenwood公式，通过DFT和AIMD计算...

解读: 该多尺度建模方法对阳光电源储能系统开发具有重要借鉴价值。研究揭示Li-CO2电池容量随放电倍率呈指数衰减(0.1mA/cm²时81570mAh/g降至1mA/cm²时6200mAh/g),核心瓶颈在于Li2CO3沉积堵塞孔隙限制CO2传输。该建模框架结合DFT、分子动力学与有限元分析,可应用于ST系...

Karim Errajraji · Nawfal Jebbor · Mohamed Boukili · Mouhssine Elbathaoui 等5人 · Solar Energy · 2025年1月 · Vol.300

摘要 本文研究了一种由宽带吸收器、选择性发射器和低带隙光伏（PV）电池组成的太阳能热光伏（STPV）系统。采用有限元方法（FEM）对吸收器和发射器的光谱吸收与发射特性进行仿真。所提出的基于钽（Ta）、镍（Ni）和二氧化硅（SiO₂）的超材料（MTM）吸收器在250 nm至1500 nm波长范围内表现出超过90%的吸收率，覆盖了紫外、可见光和近红外（NIR）区域，并在可见光谱范围内的吸收率超过99%。此外，在AM1.5太阳光谱下，其吸收效率达到97.31%，在1600 K温度下的热发射效率为93....

解读: 该超材料太阳能热光伏技术对阳光电源光伏系统具有前瞻性参考价值。研究中的宽带吸收器在AM1.5光谱下达97.31%吸收效率,为SG系列逆变器的MPPT算法优化提供新思路,特别是在高温高倍聚光场景下的能量转换。选择性发射器与低带隙电池的光谱匹配设计,可启发PowerTitan储能系统的热管理优化。有限元...