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通过多功能单片保护电路提高GaN功率HEMT的稳定性
Stability Improvement of GaN Power HEMT by a Multifunctional Monolithic Protection Circuit
Qihao Song · Xin Yang · Bixuan Wang · Everest Litchford 等8人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年4月
本文提出了一种与GaN功率HEMT单片集成的栅极静电放电（ESD）保护电路。该多功能电路不仅增强了栅极的ESD鲁棒性，还在功率HEMT正常开关操作期间提高了导通电阻（RON）和阈值电压（VTH）的稳定性。
解读: GaN作为宽禁带半导体，在提升功率密度和开关频率方面具有显著优势。该研究提出的单片集成保护电路有效解决了GaN器件在实际应用中常见的ESD脆弱性及动态导通电阻漂移问题，这对阳光电源的户用光伏逆变器及微型逆变器产品线具有重要参考价值。通过提升器件级的可靠性，可进一步缩小逆变器体积并提升转换效率。建议研...
一种抑制Boost PFC变换器在断续导通模式下寄生振荡的串联二极管方法
A Series Diode Method of Suppressing Parasitic Oscillation for Boost PFC Converter Operated in Discontinuous Conduction Mode
Qiang Li · Kai Yao · Junchao Song · Hairui Xu 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2018年1月
本文研究了Boost PFC变换器在断续导通模式（DCM）下，电感电流振荡及初始值对输入电流畸变的影响。通过分析寄生参数引起的振荡机理，提出了一种串联二极管抑制方法，有效改善了输入电流质量，提升了变换器的功率因数与效率。
解读: 该技术对阳光电源的户用光伏逆变器及充电桩产品线具有重要参考价值。在户用逆变器和充电桩的前级PFC电路设计中，DCM模式常用于提升轻载效率。通过引入串联二极管抑制寄生振荡，可显著降低输入电流谐波（THD），提升系统电能质量，满足严苛的电网接入标准。建议研发团队在小功率变换器设计中评估该方案，以优化EM...
共源共栅GaN HEMT在高频软开关应用中输出电容损耗的起源
Origin of Soft-Switching Output Capacitance Loss in Cascode GaN HEMTs at High Frequencies
Qihao Song · Ruizhe Zhang · Qiang Li · Yuhao Zhang · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年11月
本文研究了GaN HEMT在高频软开关应用中输出电容（COSS）损耗（EDISS）的物理机制。研究指出，共源共栅（Cascode）结构的GaN器件在充放电过程中存在非理想损耗，这成为限制高频功率变换效率的关键瓶颈。
解读: 随着阳光电源在户用光伏逆变器及小型化充电桩领域对功率密度要求的不断提升，高频化已成为核心技术趋势。GaN器件凭借优异的开关特性成为提升效率的关键，但共源共栅GaN在高频软开关下的损耗问题直接影响整机效率与热设计。建议研发团队在开发下一代高频紧凑型逆变器或充电模块时，重点评估该损耗机制对系统效率的影响...
接近击穿电压下GaN HEMT在过压硬开关中的退化与恢复
Degradation and Recovery of GaN HEMTs in Overvoltage Hard Switching Near Breakdown Voltage
Joseph P. Kozak · Qihao Song · Ruizhe Zhang · Yunwei Ma 等8人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年1月
GaN HEMT器件雪崩能力有限，在接近动态击穿电压（BVdyn）的过压硬开关条件下易发生灾难性失效。本文首次对比研究了三种主流GaN HEMT在重复过压开关过程中的参数漂移与恢复特性，揭示了其在极限工况下的可靠性演变规律。
解读: 随着阳光电源在户用光伏逆变器及小型化充电桩产品中对高功率密度要求的提升，GaN器件的应用日益广泛。该研究揭示了GaN在极限过压工况下的退化机制，对于优化逆变器及充电桩的驱动电路设计、过压保护策略及器件选型具有重要指导意义。建议研发团队在设计高频功率模块时，充分考虑动态击穿电压限制，并利用文中提到的恢...
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...
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...
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...
PWM加移相控制下双有源桥DC-DC变换器高频链路通用特性及实用基波优化策略
Universal High-Frequency-Link Characterization and Practical Fundamental-Optimal Strategy for Dual-Active-Bridge DC-DC Converter Under PWM Plus Phase-Shift Control
Biao Zhao · Qiang Song · Wenhua Liu · Guowei Liu 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2015年12月
本文提出了一种通用稳态模型，用于简单准确地描述PWM加移相控制下隔离型双有源桥（DAB）DC-DC变换器高频链路的电气量解析表达式。此外，文章揭示了高频链路电气量之间的通用无功功率相互作用，并利用该特性优化了循环电流，提升了变换效率。
解读: DAB拓扑是阳光电源储能系统（如PowerTitan、PowerStack系列）中双向DC-DC变换器的核心架构。该研究提出的通用稳态模型及基波优化策略，能够有效降低PCS在宽电压范围运行下的循环电流损耗，显著提升储能变流器的转换效率。建议研发团队将此优化算法集成至PCS控制固件中，特别是在高压直流...
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...
关于级联H桥静止同步补偿器
CHB-StatCom）电容纹波电压的再思考：设计视角下的纹波效应观察、建模、分析与应用
Qianhao Sun · Qiang Song · Biao Zhao · Zhanqing Yu 等8人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年11月
本文揭示并研究了级联H桥静止同步补偿器（CHB-StatCom）中电容纹波电压产生基频输出交流电压的“纹波效应”现象。文章提出了该效应的观察方法，解释了其产生机理，并从设计视角对该效应进行了建模与分析，为优化系统性能提供了理论支撑。
解读: 该研究针对级联H桥（CHB）拓扑的纹波效应分析，对阳光电源在大功率SVG（静止无功发生器）及高压大功率储能变流器（PCS）的设计具有重要参考价值。CHB拓扑常用于高压电网侧储能及电能质量治理设备，电容电压纹波直接影响输出波形质量及系统稳定性。通过该文提出的建模与分析方法，研发团队可更精准地优化电容选...
基于电路法的P-Gate GaN HEMT栅极鲁棒性与可靠性评估
Gate Robustness and Reliability of P-Gate GaN HEMT Evaluated by a Circuit Method
Bixuan Wang · Ruizhe Zhang · Qihao Song · Hengyu Wang 等8人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年5月
针对GaN SP-HEMT栅极过压裕度小的问题，现有直流偏置或脉冲I-V测试方法难以模拟实际变换器中的栅极电压过冲。本文提出了一种新的电路评估方法，能够更真实地反映实际工况下的栅极可靠性。
解读: 随着阳光电源在户用光伏逆变器及小型化充电桩产品中对高功率密度要求的提升，GaN器件的应用成为趋势。该文章提出的电路级栅极可靠性评估方法，能够有效指导研发团队在设计阶段规避GaN器件在复杂开关瞬态下的失效风险。建议在组串式逆变器的高频功率级设计中引入该评估方法，以优化驱动电路设计，提升产品在极端工况下...
1.2kV垂直结构氮化镓结型场效应晶体管的评估及兆赫兹变换器应用
Evaluation and MHz Converter Application of 1.2-kV Vertical GaN JFET
Xin Yang · Ruizhe Zhang · Qiuzhe Yang · Qihao Song 等11人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年12月
本文首次对1.2kV、75mΩ的垂直结构氮化镓（GaN）结型场效应晶体管（JFET）进行了全面评估。该器件具备低导通电阻、常关特性及雪崩能力。通过优化RC接口栅极驱动器，研究了其在兆赫兹高频变换器中的应用潜力。
解读: 随着阳光电源组串式逆变器和户用储能系统向高功率密度、小型化方向发展，对开关频率和效率的要求日益严苛。1.2kV垂直GaN JFET作为宽禁带半导体的前沿技术，其高频特性可显著减小磁性元件体积，提升系统功率密度。建议研发团队关注该器件在户用光伏逆变器及小型化DC-DC变换器中的应用潜力，特别是在提升转...
基于双有源桥
DAB）的模块化高频链直流变压器在柔性中压直流配电中的全过程运行、控制与实验：实用指南
Biao Zhao · Qiang Song · Jianguo Li · Qianhao Sun 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2017年9月
直流变压器（DCT）是中压直流（MVDC）配电系统的核心设备。本文针对基于双有源桥（DAB）的DCT在柔性MVDC配电中的应用，提供了涵盖全过程运行、控制策略及实验验证的实用指南。文章将DCT的运行模式设计为MVDC、LVDC及功率控制模式，为直流配电系统的稳定运行提供了理论与实践参考。
解读: 该技术与阳光电源的储能系统（如PowerTitan、PowerStack）及直流微电网业务高度相关。DAB拓扑是实现储能变流器（PCS）高效双向功率变换的关键技术，其模块化设计思路可优化阳光电源大功率储能系统的功率密度与扩展性。建议研发团队关注该文中的多模式控制策略，以提升PCS在复杂直流配电网中的...
基于虚拟阻抗电流限制的构网型变流器无功特性及故障穿越策略
Reactive Power Characteristics and FRT Strategy for Grid-Forming Converters With Virtual Impedance-Based Current Limiting
Kailun Wang · Qiang Song · Wenhua Liu · Biao Zhao 等5人 · IEEE Transactions on Energy Conversion · 2024年10月
摘要：构网型（GFM）变流器是一种很有前景的可再生能源接入接口。在电网故障期间，GFM 变流器本质上能提供无功功率支撑，而电流限制会显著影响其无功特性，给满足电网规范带来挑战。本研究探讨了基于虚拟阻抗（VI）的电流限制对 GFM 控制无功特性的影响。研究发现，虚拟阻抗可能会导致相位偏移，降低自然和瞬时无功支撑能力，并且由于电流幅值限制，后续的无功响应会与有功功率控制产生耦合。基于这些特性，本文提出了一种改进的故障穿越（FRT）策略。首先，建议使虚拟阻抗角与等效连接阻抗相匹配，这样可继承 GFM ...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于构网型（Grid-Forming）变流器的研究具有重要的战略意义。随着高比例新能源接入电网，构网型控制技术已成为光伏逆变器和储能系统的关键发展方向，而该论文针对虚拟阻抗限流策略下的无功特性和故障穿越能力进行深入分析，直击当前技术痛点。 该研究揭示了虚拟阻抗限流会导...
基于LCC辅助二极管整流器的构网型海上风电场并网技术
Grid-Forming Offshore Wind Farm Integration Through LCC-Assisted Diode Rectifier
Kailun Wang · Zhiyong Yuan · Qiang Song · Qingming Xin 等6人 · IEEE Transactions on Power Delivery · 2024年10月
提出一种线路换相换流器（LCC）辅助二极管整流器（LCCA-DR）用于海上风电场（OWF）并网。该结构在直流侧将小容量LCC与二极管整流器串联，为高压直流（HVdc）输电提供有功功率调控自由度，实现风电场本地功率平衡。风电机组变流器可采用经典的P/f和Q/V型构网控制，作为虚拟同步机（VSG）运行，而LCCA-DR则充当虚拟调速器（VG），调节海上交流电网频率，实现同步运行。VSG-VG协同控制实现功率解耦，提升控制性能与系统稳定性。由于HVdc有功调节仅需微小直流电压变化，LCC容量占比低，相...
解读: 该研究提出的LCCA-DR构网控制方案对阳光电源的储能与风电产品线具有重要参考价值。其VSG-VG协同控制架构可优化ST系列储能变流器的并网性能,特别是在大规模储能电站中实现更稳定的功率解耦控制。LCC辅助整流的低容量比设计思路,可启发PowerTitan系统的拓扑优化,降低成本。VSG构网控制策略...
考虑转子-导管相互作用的潮流导管式水轮机设计与性能分析
Design and performance analysis of a tidal ducted turbine considering rotor-duct interaction
Yunlei Meiabc1 · Fengmei Jing · Xinru Wang · Bin Guo 等6人 · Energy Conversion and Management · 2025年5月 · Vol.332
本文通过将计算流体动力学（CFD）与响应面方法（RSM）及NSGA-II算法相结合，构建了一种导管式水轮机的多目标优化设计方法。优化目标为实现最大功率系数。设计变量包括导管倾角、导管长度、叶尖间隙以及转子轴向位置。首先，建立了导管式水轮机的数值模拟模型，并利用拖曳水池实验数据对其进行了验证。其次，采用响应面方法建立了导管结构设计变量与优化目标之间的回归方程。最后，运用NSGA-II算法对目标进行优化，并分析了导管式水轮机的水动特性与流场特征。结果表明，导管式水轮机的最大功率系数（C<sub>P<...
解读: 该导管式潮流涡轮机的多目标优化设计方法对阳光电源EV驱动系统具有重要借鉴价值。其CFD仿真与响应面法结合NSGA-II算法的优化框架,可应用于电机冷却风道设计,通过优化定转子间隙、风道角度等参数提升散热效率。研究中转子-导管交互作用的流场分析方法,可指导永磁同步电机的气隙磁场优化。尾流特性分析对电驱...
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