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一种包含热耦合与热边界条件的大功率IGBT模块集总热模型
A Lumped Thermal Model Including Thermal Coupling and Thermal Boundary Conditions for High-Power IGBT Modules
Amir Sajjad Bahman · Ke Ma · Frede Blaabjerg · IEEE Transactions on Power Electronics · 2018年3月
大功率IGBT模块的热动力学特性对电力电子系统的可靠性分析与热设计至关重要。传统的一维RC集总热模型在预测复杂热分布方面存在局限。本文提出了一种改进的集总热模型，通过引入热耦合效应与边界条件，更准确地模拟了IGBT模块内部的温度分布与动态热行为。
解读: 该研究直接服务于阳光电源的核心功率变换技术。在大功率组串式逆变器（如SG系列）及大型储能系统（如PowerTitan）中，IGBT模块是核心发热源。该模型能显著提升热设计精度，有助于优化散热器选型与功率密度，从而提升产品在极端工况下的可靠性。建议研发团队将其应用于iSolarCloud的数字孪生模型...
电机驱动应用中功率半导体器件磨损可靠性指标的预测与验证
Prediction and Validation of Wear-Out Reliability Metrics for Power Semiconductor Devices With Mission Profiles in Motor Drive Application
Ke Ma · Ui-Min Choi · Frede Blaabjerg · IEEE Transactions on Power Electronics · 2018年11月
本文针对电力电子变换器高可靠性需求，提出了一种基于任务剖面的功率半导体器件磨损可靠性预测方法。不同于传统的平均故障间隔时间（MTBF）等指标，该方法通过考虑时变工况，量化了功率器件的累积损伤与寿命预测，为电力电子系统的全生命周期可靠性评估提供了理论支撑。
解读: 该研究对阳光电源全线产品至关重要。在组串式/集中式光伏逆变器及PowerTitan/PowerStack储能系统中，功率模块（IGBT/SiC）是核心易损件。通过引入任务剖面（Mission Profiles）的可靠性预测模型，研发团队可更精准地评估产品在极端环境下的寿命，优化散热设计与控制策略，从...
基于热流谱分析的功率模块频域热建模
Frequency-Domain Thermal Modeling of Power Modules Based on Heat Flow Spectrum Analysis
Mengqi Xu · Ke Ma · Quan Zhong · Marco Liserre · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年2月
本文提出了一种基于热流谱分析的功率模块频域热建模方法。现有研究多局限于热阻抗的频域响应，仅能描述半导体温度行为。本文方法扩展了建模范围，不仅能分析半导体温度，还能更全面地描述功率模块内部的多时间尺度热动态特性。
解读: 该研究对于阳光电源的核心产品线（如组串式逆变器、PowerTitan储能系统及风电变流器）至关重要。功率模块是上述产品的核心组件，其热可靠性直接影响整机寿命与功率密度。通过引入频域热流谱分析，研发团队能更精确地模拟极端工况下的热应力，优化散热设计，特别是在高功率密度储能PCS和大型光伏逆变器中，该方...
基于虚拟阻抗控制的电机模拟器带宽提升
Bandwidth Enhancement of Electric Machine Emulator With Virtual-Impedance Control
Shihao Xia · Ke Ma · Yuhao Qi · Xu Cai 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年12月
电机模拟器（EME）是验证电力电子变换器在复杂任务剖面下性能的关键测试手段。闭环电流控制器（CLCC）是其核心，但受限于系统带宽，难以模拟高频动态特性。本文提出一种虚拟阻抗控制策略，旨在提升EME的控制带宽，从而更精确地模拟电机行为，为电力电子设备的研发与测试提供高保真环境。
解读: 该技术对阳光电源的研发测试平台具有重要价值。在储能系统（如PowerTitan、PowerStack）及风电变流器的研发过程中，利用高带宽电机模拟器可更精准地复现电网或负载的动态特性，缩短产品开发周期并提升系统可靠性。此外，该技术可优化充电桩测试系统的动态响应，提升对电动汽车动力系统兼容性的验证能力...
智能变压器中压变流器的热应力分析
Thermal Stress Analysis of Medium-Voltage Converters for Smart Transformers
Markus Andresen · Ke Ma · Giovanni De Carne · Giampaolo Buticchi 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2017年6月
智能变压器（ST）在未来配电网中具有重要管理作用，但其复杂性可能导致可靠性降低。本文针对模块化多电平变流器（MMC）结构，开展了详细的热应力分析，旨在评估并提升智能变压器在复杂电网环境下的长期运行可靠性。
解读: 该研究关注的模块化多电平变流器（MMC）拓扑与阳光电源的集中式逆变器及大型储能系统（如PowerTitan系列）的高压架构高度相关。随着储能系统向高压化、大功率化发展，热管理直接决定了系统的寿命与故障率。建议研发团队借鉴文中的热应力分析方法，优化大功率变流器模块的散热设计与功率器件选型，特别是针对高...
具有耦合LC–LCL滤波器的互联电压控制与电流控制变换器建模
Modeling of Interconnected Voltage and Current Controlled Converters With Coupled LC–LCL Filters
Ke Ma · Weiyu Tang · Ran Cheng · Yubo Song · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年4月
本文研究了电压控制模式（LC滤波）与电流控制模式（L/LCL滤波）变换器互联后的复杂阻抗网络及耦合控制行为。此类互联系统常见于独立微电网及电力电子先进测试平台，文章旨在揭示其交互机理并提供建模方法。
解读: 该研究对于阳光电源的构网型（Grid-forming）储能系统（如PowerTitan系列）及微电网解决方案具有极高参考价值。随着储能PCS与光伏逆变器在弱电网或微电网中大规模互联，不同控制模式（电压源型与电流源型）间的阻抗耦合易引发系统振荡。本文的建模方法有助于优化阳光电源iSolarCloud平...
基于电力电子的任务剖面仿真与测试：概念、特征与挑战
Power-Electronics-Based Mission Profile Emulation and Test for Electric Machine Drive System—Concepts, Features, and Challenges
Ke Ma · Shihao Xia · Yuhao Qi · Xu Cai 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年7月
本文探讨了电气化应用（如电动汽车、可再生能源）中电机驱动系统面临的复杂工况。文章重点分析了基于电力电子的任务剖面仿真与测试技术，旨在提升驱动系统在复杂运行环境下的控制策略、功能稳定性及可靠性，为电力电子系统的寿命评估与性能验证提供了理论框架。
解读: 该研究提出的任务剖面仿真与测试方法对阳光电源的产品研发具有重要参考价值。在电动汽车充电桩及风电变流器业务中，通过模拟真实工况下的热应力和电应力，可显著提升功率模块的可靠性评估精度。建议将此方法引入PowerTitan等储能系统及组串式逆变器的全生命周期测试中，通过多物理场耦合仿真优化散热设计与控制策...
基于外壳温度作为参考节点的功率模块集总热耦合模型
Lumped Thermal Coupling Model of Multichip Power Module Enabling Case Temperature as Reference Node
Mengqi Xu · Ke Ma · Xu Cai · Gongzheng Cao 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年10月
多芯片IGBT模块的热行为评估至关重要。本文提出了一种以模块外壳温度为参考节点的热阻抗矩阵模型，旨在简化多芯片功率模块内部热耦合效应的分析，提高热行为预测的准确性与工程应用便捷性。
解读: 该研究直接服务于阳光电源的核心功率器件应用。在组串式逆变器（如SG系列）和储能变流器（如PowerTitan/PowerStack）中，IGBT模块的结温管理是提升系统功率密度和可靠性的关键。通过采用以壳温为参考的热耦合模型，研发团队能更精确地评估多芯片并联下的热分布，从而优化散热器设计与过温保护策...
多芯片功率模块的频域热耦合模型
Frequency-Domain Thermal Coupling Model of Multi-Chip Power Module
Mengqi Xu · Ke Ma · Yuhao Qi · Xu Cai 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年5月
针对高功率密度IGBT模块中复杂的热耦合效应，本文提出了一种频域热耦合建模方法。该方法克服了传统热模型仅简单叠加侧向热传导的局限性，能够更精确地描述多芯片间的动态热相互作用，为功率模块的热设计与可靠性评估提供了理论支撑。
解读: 该研究直接服务于阳光电源的核心功率电子技术。在组串式光伏逆变器和PowerTitan/PowerStack储能变流器（PCS）向更高功率密度演进的过程中，IGBT模块的热管理是制约可靠性的关键。该频域热耦合模型能显著提升热仿真精度，帮助研发团队在设计阶段更准确地预测多芯片模块在复杂工况下的温度分布，...
用于构网型变换器稳定性测试的电网惯量与阻抗模拟
Inertia and Grid Impedance Emulation of Power Grid for Stability Test of Grid-Forming Converter
Jiashi Wang · Ke Ma · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年2月
虚拟同步机（VSG）控制是提升构网型变换器电网惯量的有效方案。虚拟惯量与输出阻抗是VSG的关键特性，但其与电网惯量的交互可能引发有功功率振荡。本文探讨了如何通过模拟电网惯量与阻抗，对构网型变换器进行稳定性测试。
解读: 该研究直接服务于阳光电源PowerTitan液冷储能系统及构网型组串式逆变器业务。随着高比例新能源接入，电网强度下降，构网型技术（GFM）已成为阳光电源的核心竞争力。本文提出的惯量与阻抗模拟方法，可优化阳光电源iSolarCloud平台下的并网控制策略，提升设备在弱电网环境下的稳定性。建议研发团队将...
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...
电机驱动逆变器堵转工况下实现结温最优重分布的自适应直流电压控制
Adaptive DC Voltage Control for Optimal Junction Temperature Redistribution Under Stall Condition of Electric Machine Drive Inverter
Aiguo Wang · Yuhao Qi · Ke Ma · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年4月
主动热控制（ATC）是提升电力电子系统可靠性的有效手段。本文针对电机驱动系统在堵转等异常工况下的过应力问题，提出了一种自适应直流电压控制策略。通过调节直流母线电压作为控制自由度，有效优化了逆变器功率模块的损耗分布与结温，从而提升了系统在极端工况下的可靠性。
解读: 该研究提出的通过调节直流电压实现结温重分布的主动热控制策略，对阳光电源的逆变器及电机驱动类产品具有重要参考价值。在光伏组串式逆变器或储能变流器（PCS）面临极端过载或散热受限工况时，该算法可作为一种软件层面的可靠性提升方案，通过动态调整母线电压优化功率器件（如IGBT/SiC）的结温分布，延长模块寿...
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...
模块化多电平变换器中多个子模块的三相任务剖面仿真器
Three-Phase Mission Profile Emulator for Multiple Submodules in Modular Multilevel Converter
Ke Ma · Shan Jiang · Enyi Li · Xu Cai · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年5月
本文提出了一种针对模块化多电平变换器（MMC）子模块的高效任务剖面仿真器（MPE）。通过利用通用的三相交直流变换器及MMC解析方程，该仿真器能够模拟MMC系统中多个子模块的实际运行工况，为评估变换器在复杂任务剖面下的性能提供了一种高效的测试手段。
解读: 该技术对于阳光电源的大型集中式光伏逆变器及高压储能系统（如PowerTitan系列）具有重要参考价值。MMC拓扑在超高压大功率并网场景中应用广泛，该仿真器能够有效模拟子模块在长期运行中的热应力与负载波动，助力提升阳光电源产品的可靠性验证效率。建议研发团队将其引入到高压储能PCS的寿命评估与加速老化测...
模块化多电平变换器子模块任务剖面仿真器的电容电压控制
Capacitor Voltage Control for Mission Profile Emulator of Submodule in Modular Multilevel Converter
Ke Ma · Bin He · Xikai Xin · Xu Cai · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年11月
任务剖面仿真器（MPE）是验证模块化多电平变换器（MMC）中子模块（SM）设计与可靠性的有效且经济的方法。本文建立了MMC系统中子模块电容电压的详细模型，并解析了决定子模块电容电压直流分量的关键因素。
解读: 该研究聚焦于MMC子模块的可靠性验证，对阳光电源的储能系统（如PowerTitan系列）及大型光伏电站的集中式逆变器技术具有重要参考价值。随着大功率储能及高压直流输电技术的发展，MMC拓扑应用日益广泛。通过MPE技术，研发团队可在实验室环境下高效模拟实际工况，精准评估功率模块在复杂任务剖面下的寿命与...
任务剖面仿真测试中基于功率半导体开关状态信息的有源PWM同步技术
Active PWM Synchronization With ON-OFF-State Information of Power Semiconductors in Mission Profile Emulation Test
Shihao Xia · Ke Ma · Luhai Zheng · Xinqiang Li · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年8月
在基于电力电子的任务剖面仿真（MPE）系统中，被测变换器（CUT）与仿真变换器通常共用直流源以提高效率，但这会导致共模电流纹波，引发采样失真和控制误差。本文提出了一种基于功率半导体开关状态信息的有源PWM同步方法，有效抑制了共模电流纹波，提升了测试系统的精度与稳定性。
解读: 该技术对阳光电源的研发测试平台具有重要价值。在PowerTitan、PowerStack等大功率储能系统及组串式逆变器的出厂测试与可靠性验证中，MPE系统是核心设备。通过引入有源PWM同步技术，可显著降低测试过程中的共模干扰，提高对功率模块在极端工况下的寿命预测精度。建议在iSolarCloud智能...
一种用于模块化多电平变换器整流和逆变子模块的低直流电压自循环测试方法
Self-Circulating Testing Method for Both Rectifying and Inverting Submodules of Modular Multilevel Converter With Low DC Supply Voltage
Shan Jiang · Ke Ma · Xu Cai · IEEE Transactions on Power Electronics · 2020年8月
本文提出了一种针对模块化多电平变换器（MMC）中多个子模块（SM）的测试方法，涵盖了其拓扑结构、控制策略及基本设计。该方法能够模拟背靠背MMC系统在整流和逆变模式下的运行工况，且通过特殊的配置显著降低了测试所需的直流电源电压及功率需求。
解读: MMC技术是阳光电源大功率集中式光伏逆变器及大型储能系统（如PowerTitan系列）的核心技术演进方向。该测试方法通过低电压自循环技术，能够有效降低研发阶段的测试成本与能耗，对于验证高压大功率变换器子模块的可靠性具有重要价值。建议研发团队将其引入到大功率PCS及高压直流输电相关产品的测试平台中，以...
用于并网变换器稳定性测试的双频段电网阻抗模拟器
Dual-Frequency Bands Grid Impedance Emulator for Stability Test of Grid-Connected Converters
Jiashi Wang · Ke Ma · Weiyu Tang · Xu Cai 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年11月
随着并网变换器在现代电网中占比提升，其在弱电网下的稳定性问题备受关注。为验证变换器与不同电网阻抗的交互特性及稳定性，本文提出了一种更精确、先进的电网阻抗模拟方法，旨在通过双频段模拟技术，有效评估并网变换器在复杂电网环境下的运行表现。
解读: 该技术对阳光电源的组串式/集中式光伏逆变器及PowerTitan/PowerStack储能变流器（PCS）的研发至关重要。随着高比例可再生能源接入，电网强度普遍降低，弱电网下的谐振与稳定性问题是产品并网性能的核心挑战。通过引入双频段电网阻抗模拟器，阳光电源可在实验室环境下更精准地复现复杂电网工况，优...
基于最近电平控制的模块化多电平变换器子模块任务剖面仿真器
Mission Profile Emulator for Individual Submodule in Modular Multilevel Converter With Nearest Level Control
Shan Jiang · Ke Ma · Yunxiao Yang · Xu Cai · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年9月
任务剖面仿真器（MPE）是验证模块化多电平变换器（MMC）子模块设计与可靠性的有效工具。然而，在采用最近电平调制（NLM）的MMC中，子模块的低频和随机开关行为影响了MPE的测试精度，特别是在负载电流纹波等方面。
解读: 该技术对阳光电源的大型储能系统（如PowerTitan系列）及高压并网变换器具有重要参考价值。MMC拓扑在大型储能及高压直流输电领域应用广泛，其子模块的可靠性直接影响系统寿命。通过引入高精度的MPE技术，阳光电源可在研发阶段更准确地模拟实际工况下的热应力和电应力，优化PowerTitan等产品的功率...
基于动态校正控制与参数设计的MMC子模块测试系统扰动抑制
Disturbance Suppression for Testing System of Submodules in MMC by Dynamic Correction Control and Parameter Design
Enyi Li · Ke Ma · Lingqi Tan · Xu Cai 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年10月
为低成本、高精度地完成模块化多电平变换器（MMC）子模块（SM）的先进测试，任务剖面仿真（MPE）技术成为一种极具前景的方案。该技术通过模拟MMC的实际运行工况来测试少量SM。然而，MPE在SM工作于最近电平逼近调制（NLM）等工况时，常面临扰动抑制难题。本文提出了一种动态校正控制策略与参数设计方法，以提升测试系统的精度与稳定性。
解读: 该技术对阳光电源的集中式逆变器及大型储能系统（如PowerTitan系列）的研发具有重要参考价值。MMC拓扑常用于高压大功率场景，通过MPE技术在实验室环境下模拟真实电网工况，可显著降低大型电力电子设备的测试成本并缩短研发周期。建议研发团队关注该动态校正控制方法，将其应用于功率模块的可靠性加速寿命测...
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