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基于MMC和双有源桥
DAB)的多电平高频链与多电平直流链直流变压器在中压直流应用中的对比分析
Biao Zhao · Qiang Song · Jianguo Li · Xiaopeng Xu 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2018年3月
本文对用于中压直流(MVDC)应用的多电平高频链直流变压器(MDCT)与多电平直流链直流变压器(ADCT)进行了全面对比。研究涵盖了基于模块化多电平变换器(MMC)和双有源桥(DAB)拓扑的电路结构、运行机理、高频链电压电流特性、有功与环流功率分配及特征电流等关键性能指标。
解读: 该研究探讨的MMC与DAB级联拓扑是实现高压大功率直流变换的核心技术,与阳光电源PowerTitan及PowerStack等大型储能系统在直流耦合架构下的技术演进高度相关。随着储能系统向更高电压等级(如1500V及以上)发展,MMC拓扑在降低器件应力、提升系统效率及功率密度方面具有显著优势。建议研发...
用于中压直流配电的模块化多电平高频直流变换器准方波调制
Quasi-Square-Wave Modulation of Modular Multilevel High-Frequency DC Converter for Medium-Voltage DC Distribution Application
Yu Wang · Qiang Song · Biao Zhao · Jianguo Li 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2018年9月
在直流配电网中,模块化多电平高频直流变换器(MDCC)可实现低压与中压直流母线间的电气隔离、电压转换及功率传输。本文将准方波(QSW)调制应用于MDCC,该方法有效规避了dv/dt应力问题,并保持了高直流电压利用率,同时建立了相应的数学模型。
解读: 该技术对阳光电源的储能系统(如PowerTitan系列)及未来中压直流接入方案具有重要参考价值。随着储能系统向更高电压等级和更高功率密度演进,模块化多电平(MMC)拓扑结合准方波调制能显著降低开关损耗并提升系统效率,同时缓解高压下的dv/dt应力,提升功率模块的可靠性。建议研发团队关注该调制策略在兆...
一种基于高浪涌IGCT和故障自清除策略的直流电网新型断路器集成电压源换流器
A Novel Converter-Breaker Integrated Voltage Source Converter Based on High-Surge IGCT and Fault Self-Clearing Strategy for DC Grid
Chaoqun Xu · Biao Zhao · Zhengyu Chen · Jiapeng Liu 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2020年12月
针对现有直流电网中MMC与直流断路器(DCB)独立配置导致的复杂性与可靠性问题,本文提出了一种集成断路器功能的电压源换流器。该拓扑利用高浪涌IGCT器件,实现了换流器与直流故障清除功能的深度融合,有效简化了系统架构并提升了直流电网的故障穿越能力。
解读: 该研究提出的换流器与断路器集成技术,主要面向高压直流输电(HVDC)领域。对于阳光电源而言,虽然目前核心业务集中在光伏逆变器和中低压储能系统(如PowerTitan、PowerStack),但随着电网侧储能向更高电压等级和直流组网方向发展,该拓扑中关于故障自清除和高浪涌器件的应用思路,可为未来大功率...
一种用于VSC直流电网的新型磁耦合故障限流器拓扑建模与设计
Topology Modeling and Design of a Novel Magnetic Coupling Fault Current Limiter for VSC DC Grids
Zipan Nie · Zhanqing Yu · Zhizheng Gan · Lu Qu 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年4月
在电压源换流器(VSC)直流电网中,直流故障限流器(FCL)是关键设备。它能在故障发生时有效抑制瞬态短路电流,保护换流器等核心设备,同时要求在正常运行下对系统影响最小。本文提出了一种新型磁耦合故障限流器拓扑,并对其建模与设计方法进行了深入研究。
解读: 该研究对于阳光电源的储能系统(如PowerTitan、PowerStack)及大型直流微网解决方案具有重要参考价值。随着直流电网规模扩大,直流侧故障保护是提升系统可靠性的核心挑战。该磁耦合限流器拓扑可优化PCS的短路保护策略,降低对功率器件的冲击,提升系统在极端工况下的生存能力。建议研发团队关注其在...
用于VSC-HVDC输电系统的基于单向电流H桥子模块的能量分流变换器拓扑
Energy Diverting Converter Topology Using Unidirectional Current H-Bridge Submodules for VSC-HVDC Transmission System
Zhengxuan Li · Yuebin Zhou · Nan Zhang · Qiang Song 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年5月
本文针对海上风电场接入VSC-HVDC系统时的故障穿越挑战,提出了一种新型模块化多电平能量分流变换器拓扑。该方案通过动态制动电阻(DBR)电路有效处理过剩能量,提升了系统在交流侧故障期间的稳定性与故障穿越能力。
解读: 该研究聚焦于高压直流输电(HVDC)中的能量分流与故障穿越技术,与阳光电源的风电变流器及大型集中式光伏/储能并网业务存在技术关联。在海上风电及大型光伏电站并网场景下,电网故障时的过电压抑制与能量平衡至关重要。虽然阳光电源目前产品线侧重于中低压侧的组串式/集中式逆变器及储能PCS,但该拓扑中关于模块化...
RB-IGCT的恢复特性及其在混合换相换流器HVDC中的低无功应用
Recovery Characteristics of RB-IGCT and Its Low Reactive Power Application in Hybrid Commutated Converter Based HVDC
Zongze Wang · Zhanqing Yu · Lu Qu · Biao Zhao 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年8月
传统LCC-HVDC受晶闸管关断特性限制,最小熄弧角通常为12°,需配置昂贵的无功补偿设备。本文研究了基于反向阻断集成门极换流晶闸管(RB-IGCT)的混合换相换流器(HCC),通过优化器件恢复特性,有效降低了系统对无功功率的需求,提升了换流站的运行效率与经济性。
解读: 该研究关注高压大功率电力电子器件(RB-IGCT)在HVDC领域的应用,虽与阳光电源当前主流的组串式/集中式光伏逆变器及储能PCS产品线存在差异,但其核心价值在于降低无功补偿需求和提升系统并网性能。对于阳光电源正在布局的电网侧大型储能系统及未来可能涉及的柔性直流输电技术,该技术路线提供的器件优化思路...
基于标准恢复二极管的500kV高压直流断路器二极管桥式双向固态开关优化设计
Optimal Design of Diode-Bridge Bidirectional Solid-State Switch Using Standard Recovery Diodes for 500-kV High-Voltage DC Breaker
Xiangyu Zhang · Zhanqing Yu · Zhengyu Chen · Biao Zhao 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2020年2月
目前,高压直流断路器通常需使用快速恢复二极管配合IGBT等全控型器件。然而,二极管桥式双向固态开关(DBSS)的特殊工况为应用标准恢复二极管提供了可能,这有助于降低成本并优化系统设计。
解读: 该研究探讨了在高压直流断路器中以标准恢复二极管替代快速恢复二极管的可行性,这对电力电子系统的降本增效具有参考价值。虽然阳光电源目前的核心业务集中在光伏逆变器、储能PCS及充电桩等中低压领域,但随着高压直流输电及大型储能电站直流侧保护需求的增长,该拓扑优化思路可为公司未来布局高压直流保护技术提供技术储...
一种用于模块化多电平变换器且具有过压旁路功能的新型穿通型IGCT
A Novel Controlled Punch-Through IGCT for Modular Multilevel Converter With Overvoltage Bypass Function
Jiapeng Liu · Biao Zhao · Yongmin Chen · Wenpeng Zhou 等9人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年7月
传统功率器件在过压击穿及随后的高浪涌能量冲击下,难以保证封装完整性和短路特性。目前,模块化多电平变换器(MMC)的子模块通常需要额外的旁路晶闸管来实现稳定的过压旁路保护。本文提出了一种新型受控穿通型IGCT(CP-IGCT),旨在提升器件在极端工况下的可靠性与保护能力。
解读: 该技术对于阳光电源的大功率电力电子变换设备具有重要参考价值。在大型储能系统(如PowerTitan系列)及高压大功率集中式光伏逆变器中,MMC拓扑的应用日益广泛。CP-IGCT通过集成过压旁路功能,有望简化子模块电路设计,减少外部旁路晶闸管的使用,从而提升系统功率密度并降低故障率。建议研发团队关注该...
一种基于IGCT的新型混合电网换相换流器以缓解高压直流输电中的换相失败
A Novel Hybrid Line Commutated Converter Based on IGCT to Mitigate Commutation Failure for High-Power HVdc Application
Chaoqun Xu · Zhanqing Yu · Biao Zhao · Zhengyu Chen 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年5月
为降低基于电网换相换流器(LCC)的高压直流输电系统换相失败概率,本文提出了一种基于集成门极换流晶闸管(IGCT)的新型混合LCC拓扑。该方案通过部分替换传统晶闸管,利用反向阻断IGCT的双向耐压能力,有效提升了换流器在弱电网下的运行稳定性与抗干扰能力。
解读: 该研究针对高压直流输电(HVDC)领域的换相失败问题,通过引入IGCT优化拓扑,提升了系统在弱电网环境下的鲁棒性。虽然阳光电源目前的核心业务聚焦于光伏逆变器、储能系统(PowerTitan/PowerStack)及风电变流器,尚未直接涉及超高压直流输电领域,但该技术在提升大功率电力电子设备抗干扰能力...
一种用于集成门极换流晶闸管
IGCT)的超低电感可拆卸门极驱动单元
Jie Shang · Zhengyu Chen · Biao Zhao · Zhanqing Yu 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年12月
在清洁能源并网背景下,高容量电力电子器件IGCT应用前景广阔。为提升更换便利性及使用寿命,本文提出了一种新型IGCT可拆卸门极驱动单元(DGDU)。通过优化连接方案与电路板设计,确保了器件的关断能力并实现了超低电感特性。
解读: IGCT作为高压大功率电力电子器件,主要应用于超高压输电或大型工业变频领域,与阳光电源目前的组串式/集中式光伏逆变器及储能PCS产品线(多基于IGBT或SiC模块)存在差异。然而,该研究提出的“可拆卸门极驱动”与“超低电感设计”理念,对于提升阳光电源大型集中式逆变器及未来高压储能系统(如PowerT...
基于IGCT的高容量直流变压器非对称拓扑设计与准零损耗开关复合调制
Asymmetric Topology Design and Quasi-Zero-Loss Switching Composite Modulation for IGCT-Based High-Capacity DC Transformer
Feng An · Biao Zhao · Bin Cui · Yiqing Ma 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年4月
中压大容量直流变压器(DCT)是智能配电网的关键环节。本文针对基于集成门极换流晶闸管(IGCT)的高容量直流变压器(IGCT-HDCT),提出了一种非对称拓扑设计与准零损耗开关复合调制策略,旨在提升单模块电压与容量等级,从而提高功率密度并降低系统成本。
解读: 该研究聚焦于高压大容量直流变换技术,对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。随着光储系统向更高电压等级(1500V及以上)演进,IGCT作为高压大功率器件,在提升系统功率密度和降低损耗方面潜力巨大。建议研发团队关注该非对称拓扑在大型直流汇流及储能变流...
一种用于VSC应用的集成门极换流晶闸管
IGCT)超快关断故障检测新方法
Ruihang Bai · Biao Zhao · Chen Yang · Zhengyu Chen 等9人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年3月
集成门极换流晶闸管(IGCT)在电压源变换器(VSC)中具有应用前景。由于IGCT在导通状态下缺乏类似IGBT的去饱和特性,因此在死区时间内进行快速关断故障检测至关重要。本文提出了一种IGCT超快关断故障检测方法,以提高变换器运行的可靠性。
解读: IGCT作为大功率电力电子器件,主要应用于高压大容量变流领域。虽然阳光电源目前的主流光伏逆变器和储能变流器(如PowerTitan系列)多采用IGBT或SiC模块,但在超大功率集中式逆变器或未来更高电压等级的电网侧储能应用中,IGCT具备高压大电流优势。该研究提出的超快故障检测技术可提升大功率变流器...
基于IGCT的MMC直通故障综合分析、设计与实验
Comprehensive Analysis, Design, and Experiment of Shoot-Through Faults in MMC Based on IGCT for VSC-HVDC
Wenpeng Zhou · Biao Zhao · Jiapeng Liu · Zhengyu Chen 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年6月
本文针对基于集成门极换流晶闸管(IGCT)的模块化多电平换流器(MMC),对其直通故障进行了全面分析、设计与实验验证。IGCT因其高可靠性、低成本及低电压降特性,成为高压直流输电(VSC-HVDC)的理想选择。研究重点探讨了子模块的故障机理及保护策略。
解读: 该研究聚焦于高压大功率电力电子领域,虽然阳光电源目前的核心产品线(如组串式逆变器、PowerTitan储能系统)主要采用IGBT或SiC器件,但随着公司在大型地面电站及高压直流输电领域业务的拓展,对IGCT等高压功率器件的应用研究具有前瞻性参考价值。文章中关于MMC直通故障的分析方法和保护设计逻辑,...
一种用于VSC-HVDC应用的单器件模块串联多电平直流链路变换器
A Multilevel-DC-Link Converter With Single-Device Modules in Series for VSC-HVDC Application
Ruihang Bai · Biao Zhao · Xueyin Zhang · Lu Qu 等8人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年3月
基于电压源变换器的高压直流输电(VSC-HVDC)广泛应用于海上风电等领域,模块化多电平变换器(MMC)是其常用拓扑。然而,MMC中庞大的电容和大量器件限制了其经济性。相比之下,本文提出的单器件模块串联多电平直流链路变换器(MDC)通过优化拓扑结构,旨在提升高压直流输电系统的技术经济性。
解读: 该研究提出的MDC拓扑旨在解决传统MMC在高压直流输电中电容体积大、器件数量多的痛点。对于阳光电源而言,虽然目前核心业务集中在光伏逆变器和储能系统,但随着公司在大型风电变流器及电网侧储能(如PowerTitan系列)领域的持续深耕,高压大功率变换技术是未来的重要技术储备。该拓扑若能进一步优化成本与控...
一种具有直流故障穿越能力的模块化换流器用于架空线VSC-HVDC应用
A Modular Commutated Converter With DC Fault Ride-Through Capability for Overhead-Line-Based VSC-HVDC Application
Ruihang Bai · Biao Zhao · Xueyin Zhang · Lin Wang 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2026年2月
基于架空线的VSC-HVDC系统常面临直流短路故障,因此具备直流故障穿越(DC-FRT)能力的换流器至关重要。本文提出了一种具有DC-FRT能力的混合模块化换流器(H-MCC)。该拓扑通过混合直流开关隔离故障线路,并采用能量吸收支路实现快速故障清除。
解读: 该研究关注高压直流输电(HVDC)领域的直流故障穿越技术,虽然阳光电源目前的核心业务集中在光伏逆变器、储能系统及风电变流器,但该拓扑中涉及的“故障隔离”与“能量吸收”技术理念,对阳光电源大型储能系统(如PowerTitan系列)在直流侧故障保护及高压直流并网应用具有参考价值。随着阳光电源在大型地面电...
高压集成门极换流晶闸管
IGCT)开通电压平台的机理解析
Jinpeng Wu · Jianhong Pan · Chunpin Ren · Jiapeng Liu 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年4月
高压集成门极换流晶闸管(IGCT)是混合线路换相变换器中防止换相失败的关键器件。本文针对其在kA/μs级高电流上升率(di/dt)下开通时出现的电压平台现象,深入分析了其微观物理机制及潜在的可靠性风险。
解读: IGCT作为高压大功率电力电子器件,主要应用于超高压直流输电或特大功率工业变流领域。虽然阳光电源目前的核心产品线(如组串式/集中式逆变器、PowerTitan储能系统)主要基于IGBT或SiC功率模块,但该研究揭示的高di/dt下的动态电压特性与器件可靠性分析方法,对公司在研发更高功率密度、更高电压...
考虑故障电流换相的混合模块化多电平变换器直流故障清除过程动态模型
Dynamic Model of the DC Fault Clearing Process of a Hybrid Modular Multilevel Converter Considering Commutations of the Fault Current
Shukai Xu · Qiang Song · Yuebin Zhou · Jingwei Meng 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2020年7月
由半桥和全桥子模块组成的混合模块化多电平变换器(MMC)具备直流故障阻断能力。在远距离大功率输电场景下,线路存储的过剩能量会显著影响故障清除时间和全桥子模块电容的过电压水平。本文建立了考虑故障电流换相过程的动态模型,以精确分析故障清除过程中的暂态特性。
解读: 该研究聚焦于高压直流输电(HVDC)场景下的混合MMC拓扑及故障清除机制。虽然阳光电源目前的核心产品线(如组串式逆变器、PowerTitan储能系统)主要基于低压或中压侧,但随着公司向大型地面光伏电站及电网侧储能系统的深度布局,MMC技术在未来高压大功率并网及柔性直流输电领域具有潜在应用价值。该模型...
混合电网换相换流器用反向阻断IGCT的优化设计
Optimal Design of Reverse Blocking IGCT for Hybrid Line Commutated Converter
Chunpin Ren · Jiapeng Liu · Xiaozhao Li · Yue Song 等10人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年11月
混合电网换相换流器(Hybrid LCC)能有效降低换相失败概率,但目前缺乏满足该拓扑要求的高压、大电流、高关断能力的逆导型集成门极换流晶闸管(RB-IGCT)。本文重点研究了RB-IGCT的优化设计方法,旨在提升其在复杂电力电子拓扑中的应用性能。
解读: 该研究涉及的高压大功率器件RB-IGCT主要应用于高压直流输电(HVDC)领域。虽然阳光电源目前的核心产品线(如组串式/集中式逆变器、PowerTitan储能系统)主要基于IGBT和SiC MOSFET技术,但随着公司在大型地面电站及电网侧储能业务的深入,对更高电压等级、更高功率密度器件的需求日益增...
基于IGCT的具有快速换相特性的混合电网换相换流器及其在高压直流输电中的应用:拓扑、设计方法与实验
Hybrid Line Commutated Converter With Fast Commutation Characteristic Based on IGCT for HVDC Application: Topology, Design Methodology, and Experiments
Chaoqun Xu · Zhanqing Yu · Biao Zhao · Zhengyu Chen 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年4月
为有效缓解电网换相换流器(LCC)的换相失败问题,本文提出了一种混合换流器概念。该拓扑利用集成门极换流晶闸管(IGCT)替代部分晶闸管,并应用反向阻断型IGCT(RB-IGCT)实现快速换相,显著提升了换流器在弱电网下的运行稳定性。
解读: 该技术主要针对高压直流输电(HVDC)领域,虽然阳光电源目前的核心业务集中在光伏逆变器和储能系统(如PowerTitan系列),但该拓扑中关于IGCT的应用及弱电网下的换相控制策略,对公司未来探索大功率柔性直流输电、构网型(GFM)储能变流器在极弱电网下的稳定性提升具有参考价值。建议研发团队关注RB...
一种基于宽禁带器件和纳米晶变压器磁芯的双有源桥变换器高频振荡分析、设计与优化方法
A Novel Analysis, Design, and Optimal Methodology of High-Frequency Oscillation for Dual Active Bridge Converters With WBG Switching Devices and Nanocrystalline Transformer Cores
Bin Cui · Hongliang Shi · Qianhao Sun · Xueteng Tang 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年7月
随着宽禁带(WBG)器件和先进磁芯材料的应用,双有源桥(DAB)变换器中高dv/dt与变压器寄生参数引起的高频振荡(HFO)成为设计难点。本文提出了一种针对DAB变换器HFO的综合分析、设计及优化方法,旨在提升系统电磁兼容性与运行效率。
解读: 该研究直接服务于阳光电源的核心储能业务。DAB变换器是PowerTitan、PowerStack等储能变流器(PCS)中DC-DC级的主流拓扑。随着SiC等宽禁带器件在PCS中的普及,高频振荡问题不仅影响EMI性能,还可能导致器件过压击穿。本文提出的优化方法可直接指导研发团队在PCS设计阶段抑制寄生...
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