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交替模式下T型三电平LLC谐振变换器的平滑最优轨迹与电压平衡控制
Smooth Optimal Trajectory and Voltage Balancing Control for T-Type Three-Level LLC Resonant Converter in Alternating Mode
Zhigang Yao · Linglong Jiang · Tengfei Sun · Ziheng Xiao 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年7月
T型三电平LLC变换器结合了二电平拓扑的低导通损耗与三电平拓扑的低开关应力优势。针对其电压增益范围受限的问题,本文提出了一种交替模式控制策略,通过优化轨迹控制实现了电压平衡,提升了变换器的性能与应用潜力。
解读: 该技术对阳光电源的户用及工商业光伏逆变器、储能变流器(PCS)具有重要参考价值。随着光伏系统向高压化发展,T型三电平LLC拓扑能有效降低功率器件的电压应力,提升系统效率。该研究提出的电压平衡控制策略可优化阳光电源PowerStack或ST系列PCS中DC-DC级的控制算法,解决三电平中点电位不平衡问...
一种用于三电平DC-DC变换器近临界导通模式下降低峰值电流的梯形电流模式
A Trapezoidal Current Mode to Reduce Peak Current in Near-CRM for Three-Level DC–DC Converter
Zhigang Yao · Xinyu He · Haogang Lan · Haoxin Yang 等8人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年8月
三角电流模式(TCM)和近临界导通模式(near-CRM)常用于DC-DC变换器以实现零电压开关(ZVS),但存在峰值电流过大(超过平均电流的两倍)的问题。本文提出了一种新型梯形电流模式(TZCM),专门用于三电平DC-DC变换器,旨在有效降低电感峰值电流。
解读: 该研究提出的梯形电流模式(TZCM)对于阳光电源的储能变流器(如PowerTitan、PowerStack系列)及大功率光伏组串式逆变器具有重要参考价值。在这些产品中,三电平拓扑被广泛采用以提升效率和功率密度。通过引入TZCM控制策略,可以在保持ZVS软开关特性的同时,显著降低电感峰值电流,从而减小...
探索同步升压变换器快速启动的最优切换模式
Exploring Optimal Switching Patterns for Rapid Start-Up in Synchronous Boost Converters
Ziheng Xiao · Yu Jiang · Lei Zhang · Zhigang Yao 等6人 · IEEE Transactions on Industrial Electronics · 2025年1月
实现同步升压变换器平滑、高效且快速的启动对降低元件应力与功率损耗、抑制浪涌电流及防止系统损坏至关重要。传统方法无法逐周期优化启动过程中的开关模式,导致电感电流控制不佳和启动时间延长。由于问题复杂性,启动阶段开关模式优化属于NP完全问题。为此,本文提出一种基于加权伪随机决策的ε-贪心算法,结合“超越最优”策略的启发式蒙特卡洛仿真,以寻找最快启动路径。实验结果表明,相较于传统逐周期与非逐周期启动方法,该方法显著提升了启动速度与平稳性。
解读: 该同步升压变换器快速启动优化技术对阳光电源储能与光伏产品具有重要应用价值。在ST系列储能变流器中,快速平滑启动可降低DC/DC变换模块的电感电流冲击,减少IGBT/SiC器件应力,提升PowerTitan系统并网响应速度。对于SG系列光伏逆变器的Boost升压电路,该ε-贪心算法可优化MPPT启动过...
基于低保真物理引导的并行-in-时间神经网络仿真方法用于网络化微电网动态模拟
Parallel-in-Time Neural Simulation of Networked Microgrids With Low-Fidelity Physics Guidance
Yao Xiao · Yifan Zhou · IEEE Transactions on Industry Applications · 2025年10月 · Vol.62
本文提出LPHN-Sim方法,融合Mori-Zwanzig物理求解器与高保真神经网络,实现网络化微电网的并行-in-时间动态仿真;采用轻量物理信息损失函数训练,在保证精度的同时提升效率,可同时生成多时间点轨迹并准确刻画多时间尺度动态特性。
解读: 该研究高度契合阳光电源在构网型微电网、光储协同智能仿真与iSolarCloud平台升级中的技术需求。LPHN-Sim可嵌入PowerTitan/ST系列PCS的数字孪生模块,加速故障穿越、黑启动等暂态场景仿真验证;亦可赋能组串式逆变器群控算法开发,支撑弱电网下多时间尺度协同控制优化。建议在iSola...
碳化硅MOSFET在漏极应力下的动态阈值电压漂移
Dynamic Threshold Voltage Drift of Silicon Carbide MOSFET With Drain Stress
Huapping Jiang · Yao Li · Xinxin Li · Mengya Qiu 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年7月
碳化硅(SiC)金属 - 氧化物 - 半导体场效应晶体管(MOSFET)因其卓越的性能而广受青睐。然而,可靠性问题阻碍了其快速发展,其中阈值电压漂移是关键问题之一。尽管静态和动态栅极应力下的阈值电压漂移已得到广泛研究,但漏极应力引起的阈值电压漂移却很少受到关注。在本研究中,开发了一个专门用于碳化硅 MOSFET 的测试平台,该平台能够独立且解耦地施加栅极和漏极应力。此外,漏极应力可进一步分解为电压和电流分量,以便进行更详细的分析。另外,采用技术计算机辅助设计(TCAD)仿真来研究不同应力模式引起...
解读: 作为全球领先的光伏逆变器和储能系统供应商,阳光电源在产品设计中大量采用碳化硅(SiC)MOSFET以提升系统效率和功率密度。该论文揭示的漏极应力导致的阈值电压漂移现象,对我司产品的长期可靠性具有重要指导意义。 在光伏逆变器和储能变流器应用中,SiC MOSFET不仅承受高频栅极开关应力,更面临复杂...
采用梯形电流模式的固定开关频率控制实现三电平DC-DC变换器的零电压切换
Fixed Switching Frequency Control Using Trapezoidal Current Mode to Achieve ZVS in Three-Level DC–DC Converters
Zhigang Yao · Xinyu He · Muyang Liu · Jingrui Liu 等6人 · IEEE Transactions on Industrial Electronics · 2024年9月
通常,变开关频率方法用于使功率变换器工作在三角电流模式(TCM)或近临界导电模式(CRM),以实现零电压切换(ZVS)。然而,该方法存在电感峰值电流高、控制器设计复杂等问题。本文提出一种新颖的固定开关频率控制策略,采用梯形电流模式(TZCM),在近CRM下通过建模平均电感电流与双占空比的关系,调节并交替两个占空比,实现ZVS。该方法有效降低峰值电流,提升轻载效率,并适用于所有三电平DC-DC变换器。实验在2 kW样机上验证,最高效率达99.12%。
解读: 该固定频率ZVS控制技术对阳光电源ST系列储能变流器和SG光伏逆变器的DC-DC环节具有直接应用价值。三电平拓扑是阳光电源中高压产品的核心架构,该技术通过梯形电流模式在固定频率下实现ZVS,可有效解决变频控制带来的EMI设计复杂性和磁性元件优化难题。相比传统TCM,峰值电流降低可减小功率器件应力,提...
基于动态重构混合互联变压器技术的双馈感应发电机风电系统故障穿越能力提升
Enhancing Fault Ride-Through Capability of DFIG-Based WECS Using Dynamic Reconfiguration Hybrid Interlinking Transformer Technique
Jinmu Lai · Yang Liu · Xin Yin · Lin Jiang 等6人 · IEEE Transactions on Sustainable Energy · 2024年11月
电网故障引发的电压跌落、骤升和谐波等异常工况严重威胁双馈感应发电机(DFIG)风电转换系统的安全运行。为提升DFIG的故障穿越能力并优化变流器容量利用,本文提出一种基于动态重构混合互联变压器(DR-HIT)的新型DFIG风电系统。通过分析拓扑结构与工作原理,设计了多种运行模式及灵活切换策略。在电网正常时,DR-HIT工作于并联模式,通过多功能变流器与网侧变流器协同控制平抑输出功率波动;发生电压故障时,自动切换至串联模式,维持机端电压稳定;故障恢复后,灵活返回并联模式。仿真与实验结果验证了该方案在...
解读: 该研究提出的DR-HIT动态重构技术对阳光电源的储能变流器和风电变流器产品具有重要参考价值。其创新的串并联动态切换方案可应用于ST系列储能变流器的电网故障穿越控制,提升系统在电压跌落工况下的稳定性。同时,该技术的多功能变流器协同控制思路可优化PowerTitan大型储能系统的功率调节性能。此外,文中...
无功功率的最优分配与两级控制:实现可再生能源电站电压与功率因数平衡
Optimal Allocation and Two-Level Control of Reactive Power for Balancing Voltage and Power Factor of Renewable Energy Stations
Xinhao Zhang · Hongyu Zhou · Wei Yao · Yongxin Xiong 等6人 · IEEE Transactions on Sustainable Energy · 2025年4月
可再生能源电站需满足电压安全与功率因数要求以确保安全高效运行,但二者常存在冲突。本文首先分析约束条件,界定功率因数约束下电站的电压调节能力边界,并提出一种无功功率最优分配与两级控制方法,兼顾电压调节与功率因数平衡。在配置层面,提出无功补偿装置优化方法,最大化不同有功出力下的可行电压范围;在控制层面,设计包含站级与单元级的两级控制架构,实现无功资源协调控制。基于新疆巴州实际项目的仿真验证表明,该方法有效提升系统电压安全性与经济性。
解读: 该无功功率两级控制技术对阳光电源大型光伏/储能电站系统具有重要应用价值。研究提出的站级-单元级协调控制架构可直接应用于SG系列光伏逆变器与ST储能变流器的协同无功管理,解决PowerTitan等大型储能系统并网时电压调节与功率因数要求的矛盾。其无功补偿装置优化配置方法可指导SVG等无功设备与逆变器的...
T型三电平LLC谐振变换器在交替模式下的平滑最优轨迹与电压平衡控制
Smooth Optimal Trajectory and Voltage Balancing Control for T-Type Three-Level LLC Resonant Converter in Alternating Mode
Zhigang Yao · Linglong Jiang · Tengfei Sun · Ziheng Xiao 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年3月
T 型三电平 LLC 变换器将两电平拓扑的低传导损耗优势与三电平拓扑的低开关电压应力特点相结合。然而,由于在以往研究中,该变换器的电压增益不如全桥和堆叠半桥 LLC 变换器宽,因此它并未得到应有的关注。本文提出了一种适用于 T 型 LLC 变换器的上下半桥交替(AUL - HB)模式,以实现 0.25 的增益。AUL - HB 模式在模式切换和电容电压平衡方面存在挑战。为解决这些问题,本文开发了一种无需额外传感器的简单轨迹控制方法,以消除模式切换期间的浪涌电流和电压尖峰,确保平稳快速的过渡。此外...
解读: 从阳光电源的业务视角来看,该论文提出的T型三电平LLC谐振变换器技术具有显著的应用价值。该技术通过交替上下半桥(AUL-HB)模式实现了0.25的电压增益,有效拓展了传统增益范围,这对我们在光伏逆变器和储能系统中面临的宽范围电压变换需求具有重要意义。 在光伏发电场景中,组串电压随光照条件和温度变化...
交错多相三电平直流-直流变换器的电流纹波预测与基于ZVS的变开关频率控制
Current Ripple Prediction and ZVS-Based Variable Switching Frequency Control for Interleaved Multiphase Three-Level DC–DC Converter
Zhigang Yao · Xinyu He · Ziheng Xiao · Fei Deng 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年12月
对于高功率应用而言,交错式三电平直流 - 直流转换器是满足高电压和大电流需求的首选拓扑。然而,由于多个开关的耦合效应,电感电流并非标准的三角波形,这使得在近临界导通模式(near - CRM)下的分析和控制变得复杂。本文提出了一种电感电流纹波预测方法,并为交错式 n 相三电平直流 - 直流转换器建立了统一的电流纹波表达式。该用于预测电流纹波的统一表达式适用于任意多相,避免了传统方法中使用分段占空比以及针对每个交错相数进行逐例分析的繁琐求解过程。基于电流纹波预测,本文提出了一种可变开关频率控制方法...
解读: 从阳光电源的业务视角来看,这项交错并联多相三电平DC-DC变换器技术具有显著的战略价值。该技术针对高功率应用场景,与我司光伏逆变器、储能变流器等核心产品的技术路线高度契合。 **技术价值分析**:论文提出的电感电流纹波统一预测方法解决了传统多相交错控制中分段占空比分析的复杂性问题,这对我司大功率1...
利用聚光太阳能热能储存优化固体氧化物电解池:一种混合深度学习方法
Optimization of solid oxide electrolysis cells using concentrated solar-thermal energy storage: A hybrid deep learning approach
Hongwei Liua1 · Wei Shuaia1 · Zhen Yao · Jin Xuan 等7人 · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.377
摘要 固体氧化物电解池(SOEC)是一种将CO2和H2O转化为合成气的前沿技术,具有显著的经济与环境效益。然而,该过程需要大量的高温热量输入,传统上依赖电能供给。本研究提出一种创新方法,利用聚光太阳辐射作为SOEC的可再生热源,并通过集成热能储存(TES)系统来应对太阳辐射固有的波动性挑战。我们构建了一种混合模型,将多物理场仿真与深度学习算法相结合,能够在实时直法向辐照度条件下快速优化电解过程。研究结果表明,在系统架构中引入TES后,SOEC入口处的温度变化率显著降低了53%,从而确保了运行的稳...
解读: 该研究将光热储能与固体氧化物电解耦合的深度学习优化方法,对阳光电源ST系列储能变流器及PowerTitan系统具有重要借鉴价值。其热能存储系统可降低53%温度波动率的控制策略,可应用于我司储能系统的热管理优化;混合多物理场仿真与深度学习算法的实时优化框架,可增强iSolarCloud平台的预测性维护...
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