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用于直流配电系统的99.3%高效率三相Buck型全SiC SWISS整流器
99.3% Efficient Three-Phase Buck-Type All-SiC SWISS Rectifier for DC Distribution Systems
Lukas Schrittwieser · Michael Leibl · Michael Haider · Friedrich Thony 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2019年1月
针对数据中心、工业及住宅直流配电系统,本文提出了一种高效率三相Buck型全SiC SWISS整流器。该拓扑旨在实现高功率因数校正(PFC),以提升直流母线供电效率,满足现代电力系统对高可靠性与低成本的需求。
解读: 该技术对阳光电源的工商业及数据中心储能系统(如PowerStack)具有重要参考价值。SWISS整流器的高效率特性可显著降低PCS模块的损耗,提升系统整体能效。全SiC方案的应用符合公司产品向高功率密度、高效率演进的趋势。建议研发团队评估该拓扑在数据中心备用电源及微电网直流母线接入场景下的可行性,通...
用于降低复杂性的钳位开关TCM DC-DC升压变换器的ZVS调制方案
ZVS Modulation Scheme for Reduced Complexity Clamp-Switch TCM DC–DC Boost Converter
Oliver Knecht · Dominik Bortis · Johann W. Kolar · IEEE Transactions on Power Electronics · 2018年5月
针对传统三角电流模式(TCM)DC-DC升压变换器开关频率变化大、EMI滤波器设计及数字控制复杂的问题,本文提出了一种基于钳位开关的TCM(CL-TCM)ZVS调制方案,通过三态升压变换器拓扑,有效简化了控制逻辑并优化了开关性能。
解读: 该技术对阳光电源的组串式光伏逆变器及储能PCS产品具有重要参考价值。在光伏升压电路(Boost)中,TCM模式虽能实现高效率,但变频特性给EMI设计带来挑战。CL-TCM方案通过引入钳位开关,在保持ZVS软开关优势的同时,能够有效平抑开关频率波动,降低EMI滤波器体积,提升功率密度。建议研发团队在下...
三相模块化隔离矩阵式PFC整流器的调制与控制
Modulation and Control of a Three-Phase Phase-Modular Isolated Matrix-Type PFC Rectifier
Lukas Schrittwieser · Patricio Cortes · Lukas Fassler · Dominik Bortis 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2018年6月
本文提出了一种三相模块化隔离矩阵式PFC整流器。相比传统的相位集成式整流器,该拓扑通过矩阵式相位模块实现了三相电网与直流母线之间的单级隔离能量转换,并支持星形(Y)或三角形连接,具有更高的灵活性与效率潜力。
解读: 该拓扑研究对于阳光电源的组串式逆变器及储能变流器(PCS)具有重要参考价值。其强调的“单级隔离”与“模块化”设计理念,契合公司追求高功率密度与高效率的产品路线。在PowerTitan等大型储能系统或高压组串式光伏逆变器中,采用此类矩阵式隔离技术可有效简化电路结构,减少磁性元件体积,提升系统整体转换效...
具有降低电流应力的新型回流路径电感Buck-Boost Y型逆变器电机驱动
New Return Path Inductor Buck–Boost Y-Inverter Motor Drive With Reduced Current Stresses
David Menzi · Jonas E. Huber · Lorenz Kappeler · Grayson Zulauf 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年9月
针对传统三相Buck-Boost逆变器在电感中存在高低频电流应力,导致VSD系统体积、损耗及成本增加的问题,本文提出了一种新型电路拓扑。该拓扑通过优化回流路径,有效降低了Buck-Boost电感的电流应力,为提升电机驱动系统的功率密度和效率提供了新方案。
解读: 该研究提出的新型Buck-Boost拓扑在降低电流应力方面具有显著优势,对阳光电源的电机驱动及高性能逆变器研发具有参考价值。在电动汽车驱动及工业电机驱动领域,该拓扑有助于进一步缩小磁性元件体积,提升系统功率密度。建议研发团队评估该拓扑在阳光电源电动汽车充电桩功率模块或未来高性能电机驱动产品中的应用潜...
测量电路不对称性对三相共模/差模传导EMI分离影响的分析
Analysis of the Influence of Measurement Circuit Asymmetries on Three-Phase CM/DM Conducted EMI Separation
Pascal S. Niklaus · Michael M. Antivachis · Dominik Bortis · Johann W. Kolar · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年4月
随着宽禁带半导体在高频、高速开关应用中的普及,电力电子设备的传导电磁干扰(EMI)问题日益突出。本文重点研究了共模(CM)/差模(DM)噪声分离器中测量电路不对称性对噪声分离精度的影响,为准确评估和抑制电力电子系统的EMI噪声提供了理论依据与优化方法。
解读: 该研究对阳光电源全系列产品(特别是组串式逆变器和PowerTitan储能系统)具有重要指导意义。随着公司产品向高功率密度、高开关频率(SiC器件应用)演进,EMI合规性挑战加剧。本文提出的测量电路不对称性分析方法,可直接应用于研发阶段的EMI滤波器设计与优化,提升测试精度,缩短认证周期。建议在iSo...
基于GaN的10 kVA D类功率放大器,具有100 kHz大信号带宽和4.8 MHz开关频率
100 kHz Large-Signal Bandwidth GaN-Based 10 kVA Class-D Power Amplifier With 4.8 MHz Switching Frequency
Pascal S. Niklaus · Johann W. Kolar · Dominik Bortis · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年2月
本文提出了一种基于GaN器件的10 kVA D类功率放大器,实现了4.8 MHz的开关频率和100 kHz的大信号带宽。该技术主要用于电力硬件在环(P-HIL)测试中模拟电网或电机行为,通过高带宽特性精确表征宽禁带半导体电力电子系统的动态响应与阻抗特性。
解读: 该技术展示了GaN器件在高频功率转换中的极致性能,对阳光电源的研发具有重要参考价值。在产品线应用方面:1. 研发侧:可应用于iSolarCloud智能运维平台下的电力电子系统仿真测试,提升P-HIL测试精度;2. 逆变器/PCS:虽然目前光伏逆变器和储能PCS(如PowerTitan)受限于成本和功...
集成式双三相有源桥
D3AB)PFC整流器的EMI滤波器设计
Morris J. Heller · Florian Krismer · Johann W. Kolar · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年12月
本文针对7.5kW双三相有源桥(D3AB)PFC整流器,提出了一种传导电磁干扰(EMI)噪声计算模型。该拓扑具备非隔离直流端口及隔离直流端口,适用于高性能功率转换场景。研究重点在于优化EMI滤波器设计,以满足严苛的电磁兼容标准,提升系统功率密度与运行稳定性。
解读: 该研究涉及的D3AB拓扑及EMI优化技术,对阳光电源的储能变流器(PCS)及高功率密度充电桩产品线具有重要参考价值。D3AB拓扑通过集成隔离与非隔离端口,可有效简化储能系统(如PowerTitan/PowerStack)的功率级架构,降低系统体积。EMI滤波器设计模型有助于优化产品在复杂电网环境下的...
三相电压型与电流型直流链路变换器EMI预滤波器噪声发射的解析建模与比较
Analytical Modeling and Comparison of EMI pre-filter Noise Emissions of Three-Phase Voltage and Current DC-Link Converters
Daifei Zhang · Michael Leibl · Jonas Mühlethaler · Jonas Huber 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年11月
本文对三相功率因数校正(PFC)整流器或电机驱动逆变器中常见的电压型(VSI)和电流型(CSI)直流链路拓扑进行了对比研究。文章建立了通用解析模型,重点分析并比较了两种拓扑在差模(DM)和共模(CM)电磁干扰(EMI)噪声发射方面的差异,为电力电子系统的EMI滤波器设计提供了理论依据。
解读: 该研究对阳光电源的组串式及集中式光伏逆变器、储能变流器(PCS)的电磁兼容(EMC)设计具有重要指导意义。随着产品功率密度的提升,EMI噪声控制成为硬件设计的核心挑战。通过对比电压型与电流型链路的噪声特性,研发团队可优化滤波器选型,降低滤波器体积与成本,同时提升产品在复杂电网环境下的电磁抗扰度。建议...
一种用于低温超导磁体电源的新型GaN T型三开关桥臂
A New GaN T-Type Three-Switch Bridge-Leg for Cryogenic HTS Magnet Power Supplies
Mücahid Akbas · Daifei Zhang · Elias Bürgisser · Johann W. Kolar 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2026年1月
本文提出了一种用于低温超导磁体电源的新型三开关T型(3STT)桥臂拓扑。该拓扑利用标准氮化镓(GaN)晶体管的反向阻断能力,在低输入电压(约1V)下实现高电流输出,并提供双极性输出电压功能,有效提升了低温DC-DC变换器的功率密度与效率。
解读: 该研究聚焦于GaN器件在极端工况下的拓扑创新,对阳光电源的研发具有前瞻性参考价值。虽然目前阳光电源的主流产品(如组串式逆变器、PowerTitan储能系统)多采用SiC或IGBT技术,但随着未来高功率密度需求提升,GaN在辅助电源或低压大电流变换场景的应用潜力巨大。建议研发团队关注该拓扑在提升变换器...
片上开关电容变换器的建模与帕累托优化
Modeling and Pareto Optimization of On-Chip Switched Capacitor Converters
Toke M. Andersen · Florian Krismer · Johann W. Kolar · Thomas Toifl 等10人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2017年1月
本文研究了片上开关电容(SC)变换器中寄生底板电容对效率和运行的影响。针对现有建模框架的不足,提出了一种扩展的状态空间建模方法,全面考虑了寄生效应,并进行了帕累托优化分析,旨在提升集成电源转换效率。
解读: 该研究聚焦于芯片级开关电容变换器的寄生效应建模与优化,属于集成电路电源管理领域。对于阳光电源而言,该技术主要涉及功率电子的微型化与高密度集成。虽然目前阳光电源的主流产品(如组串式逆变器、PowerTitan储能系统)主要采用分立式或模块化功率器件,但随着iSolarCloud智能运维平台对传感器及控...
宽输入电压范围下Si与SiC多电平双有源桥
DAB)拓扑的η-ρ-σ帕累托优化对比
Ralph M. Burkart · Johann W. Kolar · IEEE Transactions on Power Electronics · 2017年7月
本文针对5kW、100-700V宽输入电压范围的直流微电网应用,对Si和SiC双有源桥(DAB)变换器进行了成本感知对比。研究对比了传统三电平DAB(3LDAB)与先进五电平DAB(5LDAB)拓扑,后者在宽电压范围内有效降低了RMS电流,并评估了损耗与性能指标。
解读: 该研究直接关联阳光电源储能系统(如PowerTitan、PowerStack)及直流微电网解决方案中的核心DC-DC变换环节。随着储能系统向高压化、宽电压范围输入发展,文中提到的五电平DAB拓扑及SiC器件应用,对于提升PCS(储能变流器)的功率密度和转换效率具有重要参考价值。建议研发团队关注5LD...
开关模式交流电源LC输出滤波器的设计空间分析与ρ-η帕累托优化
Design Space Analysis and ρ–η Pareto Optimization of LC Output Filters for Switch-Mode AC Power Sources
David Olivier Boillat · Florian Krismer · Johann W. Kolar · IEEE Transactions on Power Electronics · 2015年12月
本文利用设计空间(DS)概念,对10kW四象限三相开关模式交流电源的输出滤波器进行了优化设计。该方法基于应用规范,综合考虑了电源质量与瞬态响应等多项指标,通过ρ-η帕累托优化实现了滤波器性能与体积/效率的最佳平衡。
解读: 该研究对阳光电源的核心产品线(如组串式逆变器、PowerTitan储能变流器)具有极高的参考价值。在追求高功率密度和高效率的趋势下,输出滤波器(LCL/LC)的设计直接决定了设备体积与并网电能质量。通过引入DS概念和帕累托优化,研发团队可以在设计初期快速权衡滤波器损耗(η)与体积(ρ),从而优化Po...
基于单片双向氮化镓晶体管的三相电流型直流环节AC-AC变换器的协同控制
Synergetic Control of a Monolithic-Bidirectional-GaN-Transistor-Based Three-Phase Current DC-Link AC–AC Converter
Neha Nain · Daifei Zhang · Johann W. Kolar · Jonas Huber · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年7月
本文研究了一种基于单片双向氮化镓(GaN)晶体管的三相电流型AC-AC变换器。针对变频驱动(VSD)应用,该拓扑利用宽禁带半导体特性,通过协同控制策略优化了电流型变换器(CSC)的性能,旨在解决传统电压型变换器(VSC)在高dv/dt下对电机保护的挑战,提升系统功率密度与效率。
解读: 该研究聚焦于宽禁带半导体(GaN)在电流型变换器中的应用,对阳光电源的功率电子技术储备具有参考价值。虽然目前阳光电源主流产品(如组串式逆变器、PowerTitan储能系统)多采用电压型拓扑,但GaN器件的高频特性对于提升未来小型化户用逆变器或高频充电桩的功率密度至关重要。建议研发团队关注单片双向Ga...
具有两个独立调节直流输出的三相协同控制电流直流环节AC/DC Buck-Boost变换器
Three-Phase Synergetically Controlled Current DC-Link AC/DC Buck–Boost Converter With Two Independently Regulated DC Outputs
Daifei Zhang · Danqing Cao · Jonas Huber · Johann W. Kolar · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年4月
本文提出了一种三相电流直流环节AC/DC Buck-Boost变换器,由三相电流源整流器(CSR)前端和三电平DC/DC级组成,可提供两个独立调节的直流输出。通过扩展传统的协同控制策略,协调CSR与DC/DC级的调制,实现了整体开关损耗的最小化。
解读: 该拓扑结构在多端口能量转换方面具有显著优势,特别适用于阳光电源的储能系统(如PowerTitan系列)及光储一体化应用。其通过协同控制实现多路独立输出,有助于提升PCS在复杂负载工况下的灵活性与效率。建议研发团队关注该拓扑在降低开关损耗方面的潜力,探索其在提升PCS功率密度及多电池簇管理中的应用,以...
基于多单元ISOP变换器架构的高效
97.7%)且紧凑
Matthias Kasper · Dominik Bortis · Gerald Deboy · Johann W. Kolar · IEEE Transactions on Power Electronics · 2017年10月
针对数据中心电力需求增长,本文提出一种多单元ISOP(输入串联输出并联)变换器架构,旨在突破传统单单元整流器在效率和功率密度上的瓶颈,实现高效率与高功率密度的通信电源模块设计。
解读: 该论文提出的多单元ISOP架构及高功率密度设计方法,对阳光电源的电力电子技术研发具有重要参考价值。在组串式逆变器和储能变流器(PCS)领域,随着功率密度要求的不断提升,ISOP架构可有效降低单管应力并提升系统效率。建议研发团队关注该拓扑在模块化储能系统(如PowerStack)中的应用潜力,通过多单...
三电平已不足够:交流/直流应用中多电平变换器的缩放定律
Three Levels Are Not Enough: Scaling Laws for Multilevel Converters in AC/DC Applications
Jon Azurza Anderson · Grayson Zulauf · Panteleimon Papamanolis · Simon Hobi 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年4月
本文探讨了230 Vrms交流/400 V直流应用中单相逆变器与整流器的拓扑选择。虽然两电平拓扑在特定场景下效率极高,但随着功率密度与性能要求的提升,研究指出三电平拓扑已难以满足需求,并提出了多电平变换器的缩放定律,为高性能变换器设计提供了理论依据。
解读: 该研究探讨的拓扑缩放定律对阳光电源的户用光伏逆变器及小型储能PCS设计具有重要参考价值。随着户用市场对高功率密度和高效率的追求,传统的两电平或三电平拓扑可能面临瓶颈。建议研发团队关注文中提到的多电平拓扑演进,评估其在提升iSolarCloud智能运维平台下设备效率的潜力,特别是在优化单相组串式逆变器...
相模块化三相六开关Buck-Boost Y型逆变器谐波注入技术的比较评估
Comparative Evaluation of Harmonic Injection Techniques for a Phase-Modular Three-Phase Six-Switch Buck-Boost Y-Inverter
David Menzi · Saransh Chhawchharia · Grayson Zulauf · Dominik Bortis 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年3月
本文研究了六开关Buck-Boost Y型逆变器(6YI)的两种新型调制方案。该拓扑结构通过扩展传统Buck型逆变器的电压转换范围,特别适用于燃料电池或电池等宽电压范围直流源驱动的变速电机系统,旨在优化谐波性能并提升转换效率。
解读: 该研究探讨的Buck-Boost Y型逆变器拓扑具有宽电压输入适应性,这与阳光电源的储能系统(如PowerTitan系列)及光伏组串式逆变器对宽MPPT电压范围的需求有技术共性。虽然目前阳光电源主流产品多采用成熟的Boost+三相逆变架构,但该拓扑在提升功率密度和简化电路结构方面的研究,可为下一代高...
一种用于低温高温超导磁体电源的新型氮化镓T型三开关桥臂
A New GaN T-Type Three-Switch Bridge-Leg for Cryogenic HTS Magnet Power Supplies
Mücahid Akbas · Daifei Zhang · Elias Bürgisser · Johann W. Kolar 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年7月
用于为高温超导磁体供电的低温降压直流 - 直流转换器以约 1V 的低直流输入电压工作,并提供高输出/磁体电流。所提出的三开关 T 型(3STT)桥臂利用标准氮化镓(GaN)晶体管的(有限)反向阻断能力,实现与传统全桥(FB)拓扑相同的功能(双极输出电压)。有利的是,3STT 仅在负载电流路径中设置单个晶体管(而 FB 为两个),可将传导损耗至少降低 50%。一个工作在 77K(浸没在液氮中)的 25A 3STT 相模块演示器的损耗测量结果验证了这一概念。
解读: 从阳光电源的业务视角来看,这项针对低温高温超导磁体电源的GaN T型三开关桥臂技术,虽然应用场景较为专业化,但其核心技术理念对我们在光伏逆变器和储能系统领域具有重要的借鉴价值。 该技术的核心创新在于利用GaN器件的反向阻断特性,将传统全桥拓扑的四开关结构简化为三开关T型结构,在保持双极性输出能力的...
基于氮化镓单片双向晶体管的三相交流-交流电流型直流链路变换器与电压型直流链路变换器的实验对比
Experimental Comparison of Three-Phase AC-AC Monolithic Bidirectional GaN Transistor-Based Current DC-Link Converter and GaN Transistor-Based Voltage DC-Link Converter
Neha Nain · Yining Zhang · Stefan Walser · Johann W. Kolar 等5人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年8月
并网变频驱动系统通常采用电压源型或电流源型交流-交流变换器。本文在相同系统规格和芯片面积条件下,对比了基于600V氮化镓单片双向晶体管的电压源型(VSC)与电流源型(CSC)变换器。两者功率密度分别为1.7 kW/dm³和1.8 kW/dm³,额定效率均达97%。CSC在部分负载下效率更高,加权效率达96.6%,优于VSC的95.7%。电磁干扰预合规测试表明,二者均满足传导EMI限值,且CSC的电机侧滤波器在使用非屏蔽电缆时仍具良好辐射抑制效果。
解读: 该GaN单片双向晶体管对比研究对阳光电源多条产品线具有重要价值。CSC拓扑在部分负载下96.6%的加权效率优于VSC,可直接应用于ST系列储能变流器的双向AC-DC变换级,提升储能系统全工况效率。其优异的EMI特性和非屏蔽电缆兼容性,可简化SG系列光伏逆变器的滤波设计,降低系统成本。GaN器件的高功...
新型双向三开关单级单相AC-DC升降压变换器
Novel Bidirectional Three-Switch Single-Stage Single-Phase AC–DC Buck-Boost Converter With Ground-Referenced Output
Rahel Herzog · David Menzi · Michael Leibl · Luc Imperiali 等6人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年3月
针对功率在数千瓦以内的电机驱动、电池及光伏阵列等直流负载或电源,通常需采用具备功率因数校正功能的双向AC-DC变换器接入单相电网。当要求输出电压范围宽于电网电压幅值时,需具备升降压能力。本文提出一种仅含三个功率开关管的新型单级单相双向AC-DC升降压变换器,通过系统化方法推导其拓扑结构。该变换器负直流输出端接地,无共模电压。提出一种先进的调制策略,可降低33%以上开关损耗并减小器件应力。实验搭建3.3 kW样机,接入230 V单相交流电网,输出电压范围为300–450 V。实验结果表明,采用先进...
解读: 该三开关单级AC-DC升降压拓扑对阳光电源储能与充电产品线具有重要应用价值。在ST系列储能变流器中,可简化双向PFC电路设计,相比传统四开关方案减少25%功率器件,降低系统成本;300-450V宽电压输出范围适配磷酸铁锂电池组动态工况。在车载OBC充电机领域,负端接地特性消除共模电压,满足车规EMC...
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