Jih-Sheng Lai · Hsin-Che Hsieh · Ching-Yao Liu · Wei-Hua Chieng 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年11月

本文旨在通过直接驱动门控和双脉冲测试来评估耗尽型氮化镓高电子迁移率晶体管（d 型 GaN HEMT）的开关能量。门极驱动电路采用了改进的共源共栅结构以实现“常关”操作，并配备了一个电荷泵电路，用于在关断操作时提供负的门极电压。本文从理论上阐述了这些特性，并通过实验结果进行了验证。与增强型功率 MOSFET 或 HEMT 类似，调节门极驱动电阻会影响开关速度和相关损耗，但 d 型 GaN HEMT 还具有通过门极电压控制降低关断损耗的额外特性。因此，本文的主要贡献在于提出并验证了采用直接驱动方法可...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于耗尽型GaN HEMT直接驱动技术的研究具有重要的战略价值。该技术通过改进的级联结构实现"常关"运行，并利用电荷泵电路提供负栅极电压，在关断损耗降低方面展现出显著优势，这与我们在光伏逆变器和储能变流器领域对高效率功率器件的需求高度契合。 对于阳光电源的核心产品而言...

Sheng Lin · Dalin Mu · Lijuan Xu · Zhengyou He · IEEE Transactions on Power Delivery · 2024年11月

在高压直流输电系统中，交流滤波器参数显著影响无功功率补偿性能、滤波效果及投资成本，但不同运行方式下难以兼顾补偿有效性与经济性。为此，本文提出一种交流滤波器参数优化方法，以协调技术性能与经济性。通过分析多种运行工况下滤波器参数对性能与成本的影响，确定关键设计因素；综合考虑无功交换量、投资及占地成本构建目标函数，并结合子模块数量与滤波性能设定约束条件；采用带精英策略的遗传算法求解最优参数。仿真结果表明，优化后的滤波器在保障无功补偿与滤波性能的同时，有效降低了综合成本。

解读: 该HVDC交流滤波器参数优化方法对阳光电源PowerTitan大型储能系统和ST系列储能变流器具有重要应用价值。文章提出的多目标优化策略（无功补偿性能、滤波效果与成本平衡）可直接应用于储能系统并网侧滤波器设计，特别是在电网谐波污染严重区域。其遗传算法优化框架可集成到阳光电源iSolarCloud平台...

Brian Li · Yiteng Wang · Adrian Birge · Bora Kim 等6人 · IEEE Journal of Photovoltaics · 2024年11月

研究在Si(001)上生长的(Al)GaAsP分布式布拉格反射镜(DBR)，以提升GaAsP/Si叠层器件中1.7 eV GaAsP太阳能电池的量子效率(QE)。样品采用分子束外延生长，包含2.1 μm GaAsP/GaP缓冲层及约2 μm、20周期的GaAsP/AlₓGa₁₋ₓAsP交替层DBR。研究了x=0.4与x=0.8两种结构，目标峰值反射波长为700 nm。DBR平均穿透位错密度为1.4×10⁷ cm⁻²，适用于高性能电池。实测反射谱与模拟吻合良好，Al组分更高的DBR因折射率差更大而...

解读: 该AlGaAsP DBR技术通过提升GaAsP/Si叠层电池量子效率和电流匹配，使短路电流密度提升1 mA/cm²、相对效率提高5%，对阳光电源SG系列光伏逆变器的组件适配具有重要价值。高效叠层电池技术可推动1500V系统向更高功率密度发展，优化MPPT算法在宽光谱响应下的追踪效率。该技术对iSol...

Xiang Li · Guiqin Chang · Matthew Packwood · Qiang Xiao 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年11月

本文研究了不同热界面材料（TIMs）对半导体功率模块内部器件间热耦合的影响。具体而言，针对配备续流快速恢复二极管（FRDs）的绝缘栅双极型晶体管（IGBT）功率模块，采用两种热界面材料，即导热硅脂和石墨片进行研究。首先对功率模块内部芯片间的热耦合进行了理论分析，随后给出了数值模拟和实验测试结果。结果之间的一致性验证了热界面材料的热导率越低，芯片间的热耦合越强。由于自热热阻和耦合热阻均取决于热界面材料的热导率，因此对二者在总热阻中的贡献比例变化进行了量化。此外，还表征了热界面材料对IGBT芯片和F...

解读: 作为全球领先的光伏逆变器和储能系统供应商，阳光电源的核心产品高度依赖IGBT功率模块的热管理性能。该论文针对导热界面材料（TIM）对功率半导体器件热耦合影响的研究，对我司产品可靠性提升具有重要参考价值。 在大功率光伏逆变器和储能变流器中，IGBT与续流二极管（FRD）的热耦合效应直接影响系统的功率...

Feilin Zheng · Binqi Liang · Xiang Cui · Xuebao Li 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年11月

功率半导体芯片在浪涌条件下的失效与自热导致的高温之间的关系凸显了获取芯片在浪涌条件下的温度对于可靠性评估的重要性。然而，目前直接获取芯片瞬态结温的实验方法在浪涌条件下的实际工程中并不容易应用。因此，迫切需要进行精确建模来计算芯片的瞬态温升。本文提出了一种开创性的全耦合电热模型，该模型将芯片物理特性与三维封装结构相结合。它无需进行破坏性的浪涌实验，就能计算芯片在浪涌条件下的三维温度分布。本文阐述了建模原理和过程，表明该模型得出的浪涌电流 - 电压轨迹和温度分布与实验测量结果高度吻合。

解读: 从阳光电源的业务角度来看，这项三维电热耦合温度评估建模技术对我们的核心产品线具有重要的战略价值。在光伏逆变器和储能系统中，功率半导体芯片是承载大功率转换的核心器件，其在雷击浪涌、电网故障等极端工况下的可靠性直接决定了系统的安全性和寿命。 该技术的核心价值在于能够在不进行破坏性实验的前提下，精确预测...

Huiqing Wen · Xiaoyu Li · Fei Zhang · Zifeng Qu 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年10月

考虑到成本较高、结温较高以及结温变化范围更广等因素，用碳化硅（SiC）器件完全取代硅器件仍面临诸多可靠性挑战。因此，近年来，SiC 器件的结温提取显得尤为重要。此外，鉴于最新出现的 SiC 器件结温提取方法，对这些方法进行全面综述，包括对其进行科学分类和系统评估至关重要。本文旨在填补这一空白。首先，将对 SiC 器件的结温提取方法进行分类，包括物理接触法、光学方法、电阻 - 电容热网络法和温度敏感电参数（TSEP）法。然后，从测量精度、适用性、成本、在线实现以及功率集成发展等不同角度，对 SiC...

解读: 碳化硅（SiC）功率器件的结温提取技术对阳光电源的核心业务具有重要战略意义。在光伏逆变器和储能变流器产品中，SiC器件凭借其高效率、高功率密度的优势正逐步替代传统硅基器件，但其更高的结温工作环境和成本压力也带来了可靠性管理的挑战。精准的结温监测技术是保障产品长期稳定运行、延长使用寿命的关键。 该综...

Hassan Khalid · Saad Mekhilef · Marizan Mubin · Mehdi Seyedmahmoudian 等6人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2024年10月

动态无线充电（DWC）技术有望在行驶中为电动汽车（EV）充电，从而减小电池容量与成本。然而，动态无线功率传输（DWPT）系统仍需优化以实现商业化应用。本文提出一种单侧磁场生成型磁耦合器，具有优化的性能参数。相比传统结构，该耦合器具备更高的耦合系数与互感，且自感显著降低。在三对称发射端DWPT系统中测试时，其与邻近发射端互感小，并能自然脱离第三发射端，简化多发射端解耦控制。接收端输出电压脉动仅1.3%，且I-V特性无零力区，支持360°旋转容错。为验证方案可行性，设计了工作于85 kHz、200 ...

解读: 该无铁氧体磁耦合器技术对阳光电源新能源汽车产品线具有重要应用价值。研究提出的单侧磁场生成结构实现93% DC-DC效率和200mm大气隙传输，可直接应用于充电桩产品的无线充电方案开发。其1.3%低电压脉动特性与LCC-S补偿拓扑可借鉴至车载OBC充电机设计，提升充电稳定性。多发射端自然解耦控制策略对...

Longyang Yu · Wei Mu · Shenglei Zhao · Xiufeng Song 等6人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2024年10月

新兴的氮化镓器件具有更小的体积和更低的开关损耗，适用于点负载（PoL）转换器。然而，高频铁氧体材料的磁芯损耗密度已接近瓶颈，难以进一步减小磁芯截面积，导致平面电感成为多数PoL转换器中高度最高的元件。本文提出一种基于合金粉末磁芯集成磁元件的3D GaN PoL转换器，该磁元件具有分布式气隙、更低的磁芯损耗和更高的热导率，显著提升转换器的效率与散热性能。文章详细分析了磁元件的寄生参数、磁设计及热特性，并搭建了90 W、12–1.8 V的四相PoL转换器样机，对比采用铁氧体与合金磁芯的性能。实验结果...

解读: 该3D GaN PoL转换器技术对阳光电源多条产品线具有重要应用价值。在ST储能变流器中，分布式气隙平面磁元件可显著降低DC-DC变换级的体积与损耗，提升功率密度；合金粉末磁芯的高热导率特性可改善散热设计，延长系统寿命。在SG光伏逆变器的Boost升压电路中，该磁元件技术可减小电感体积，配合GaN器...

Zhongzheng Lin · Meilin Hu · Udaya K. Madawala · Aiguo Patrick Hu · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2024年10月

感应式无线供电（IPT）技术通过磁耦合实现线圈间的非接触能量传输。磁耦合结构作为IPT系统的核心部分，直接影响系统的效率、功率容量、成本和体积等性能。本文提出一种结构简单且成本低廉的磁耦合结构：初级侧采用平行导体在气隙中产生近水平磁场，次级侧则使用无铁芯垂直线圈以最大化互感磁链。文中详细阐述了该耦合器的设计方法，并与三种传统结构对比，验证了其性能更优且成本更低。通过构建2 kW的IPT实验样机，结合不同工况下的仿真与实验结果，验证了该结构的有效性，系统效率在0.82~2.18 kW输出功率范围内...

解读: 该经济型IPT磁耦合技术对阳光电源新能源汽车充电产品线具有重要应用价值。其无铁芯垂直线圈设计可直接应用于无线充电桩开发，相比传统方案降低磁性材料成本30%以上。平行导体产生水平磁场的设计思路可启发ST储能系统中模块化电气连接优化，减少铜排用量。83.4%的传输效率虽低于有线方案，但其2kW功率等级适...

Kaiwei Li · Pengju Sun · Xinghao Zhou · Lan Chen 等5人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2024年10月

栅氧退化引起的偏置温度不稳定性（BTI）是碳化硅（SiC）金属-氧化物-半导体场效应晶体管（MOSFET）最关键的可靠性问题之一。现有BTI恢复研究尚不够全面。本文系统研究了平面型与沟槽型SiC MOSFET中直流与交流BTI的恢复特性。结果表明，无论器件栅结构如何，短路应力均可实现BTI的有效恢复，且短路能量越大，恢复能力越强。但过强的短路应力更易在平面栅器件中引发额外阈值电压漂移。进一步比较短路应力与负栅压加高温两种恢复方式后的阈值电压再漂移，发现短路应力具有更优的恢复效果。该结果对抑制阈值...

解读: 该研究揭示的SiC MOSFET偏置温度不稳定性恢复机制对阳光电源功率器件应用具有重要价值。研究发现短路应力可有效恢复BTI引起的阈值电压漂移，且恢复效果优于负栅压加高温方式，这为ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器中SiC器件的可靠性设计提供了新思路。针对平面栅器件在强短路应力下易产生额外漂移的...

Baidong Peng · Kehan Zhang · Zhengchao Yan · Jipan Wang 等5人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2024年10月

超声无线传能（WPT）技术可穿透金属介质进行能量传输，且不产生电磁干扰与涡流损耗，在水下航行器供电中具有广阔应用前景。本文建立了声场数学模型并引入指向性函数，仿真分析了阵列参数对声束聚焦性能的影响。针对单元件超声传能系统的局限性，提出一种多对一结构的阵列换能器，提升了系统的抗错位能力。设计了一种含LC阻抗匹配网络的新型UPT系统，并实验分析了多对一阵列换能器间角度偏差的影响。相比一对一结构，该结构不仅将系统传输效率提升至72.4%，还能有效抑制接收端偏移引起的能量损耗。

解读: 该水下超声无线传能技术对阳光电源海洋能源装备和特殊场景储能系统具有创新启发价值。其阵列换能器抗错位设计理念可借鉴至PowerTitan储能系统的模块化连接方案，提升恶劣环境下的能量传输稳定性。LC阻抗匹配网络设计思路可应用于ST系列储能变流器的功率传输优化，降低传输损耗。多对一阵列结构的容错机制对海...

Tao Jing · Shanlin Chen · David Navarro-Alarcon · Yinghao Chu 等5人 · IEEE Transactions on Sustainable Energy · 2024年10月

太阳能预测是缓解间歇性光伏发电对电网负面影响的有效技术。尽管已有多种深度学习方法用于太阳辐照度预测，但在超短期区域预测中，多模态特征的自动选择与综合融合研究仍显不足。本文提出SolarFusionNet，一种融合自动多模态特征选择与跨模态数据融合的新型深度学习模型。该模型设计了两类自动特征选择单元，分别提取多通道卫星图像与多变量气象数据的关键特征，并采用三种循环层捕捉长期依赖关系。特别地，引入高斯核卷积长短期记忆网络以提取光流云运动场中的稀疏特征。进一步提出基于物理逻辑依赖的分层多头跨模态自注意...

解读: 该多模态太阳辐照度预测技术对阳光电源iSolarCloud智能运维平台具有重要应用价值。SolarFusionNet融合卫星图像与气象数据的4小时超短期预测能力（技能达37.4%-47.6%），可直接应用于SG系列光伏逆变器的MPPT算法优化，提前调整功率跟踪策略；对PowerTitan储能系统的能...

Abu Shahir Md Khalid Hasan · Md Maksudul Hossain · Md. Zahidul Islam · Muhammad Majharul Islam 等6人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2024年10月

本文提出了一种适用于高温环境的碳化硅（SiC）nMOS和pMOS器件SPICE模型及其瞬态特性。该工作在BSIM4SiC模型基础上扩展，重点研究界面陷阱对高温性能及电容-电压（C–V）特性的影响。提出了模型参数的高温缩放修正方法，并考虑了界面陷阱效应，定义了本征载流子浓度与平带电压偏移方程。针对nMOS和pMOS开发了新的C–V参数提取方法，并描述了用于C–V测量的MOSCAP与多指MOSFET测试结构。仿真结果在高温下与实验数据吻合良好，验证了模型准确性。

解读: 该SiC低压MOSFET高温建模技术对阳光电源功率器件应用具有重要价值。针对ST系列储能变流器和SG光伏逆变器，精确的高温C-V特性模型可优化SiC器件驱动电路设计，降低开关损耗并提升高温环境可靠性。界面陷阱效应的温度缩放方法为功率模块热设计提供仿真依据，特别适用于沙漠、热带等极端工况下的Power...

Xu Wang · Yanjie Guo · Fei Xu · Ming Xue 等6人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2024年10月

互感和负载变化影响无线电力传输（WPT）系统性能，准确识别这些参数对系统控制与状态监测具有重要意义。现有方法多基于电路模型，易受参数误差影响。本文提出一种融合电路模型与数据驱动模型的互感和负载识别方法，兼具数据驱动模型抗参数误差能力强和电路模型物理意义明确的优点，仅需WPT系统的直流输入电流和一个电压有效值即可实现精确识别，无需无线通信。采用支持向量回归（SVR）建立数据驱动模型，并结合考虑整流器等效输入阻抗的电路模型推导参数关系，进而提出负载识别方法。实验结果表明，互感、负载电阻和负载电压的最...

解读: 该互感与负载识别技术对阳光电源无线充电产品线具有重要应用价值。在新能源汽车充电桩业务中，可应用于无线充电系统的实时参数监测与自适应控制，通过融合SVR数据驱动模型与等效电路模型，仅需直流输入电流和电压有效值即可实现互感、负载的高精度识别（误差<5%），无需无线通信降低系统成本。该方法可增强阳光电源无...

Sonam Mittal · Parikshit Pareek · Ashu Verma · IEEE Transactions on Industry Applications · 2024年10月

将可控分布式能源资源（DERs）整合到电力系统中，可挖掘配电网层面的灵活性潜力。本文介绍了一种在输配电接口的P - Q平面上划定凸灵活性区域（CFAs）的有效方法。该方法通过求解优化问题直接识别凸区域，而非采用多边形法追踪灵活性区域的边界来构建该区域。本文提出了一个二次约束二次规划问题（QCQP）公式，以将达到指定凸灵活性区域所需的控制（分布式能源资源）容量最小化。此外，还设计了一种二分法迭代算法，通过依次求解最小控制需求问题来最大化凸灵活性区域。在IEEE 33节点和69节点系统上进行的仿真结...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这篇论文提出的输配电接口凸柔性区域识别技术具有重要的战略意义。随着公司在分布式光伏逆变器和储能系统的大规模部署，如何高效协调这些分布式能源资源（DERs）与电网的互动，已成为提升系统价值的关键课题。 该技术的核心价值在于通过二次约束二次规划（QCQP）直接识别P-Q平面上...

Hanjing Dong · Xiaogao Xie · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2024年10月

本文提出一种通过调节谐振电容储能实现多相交错LLC变换器均流的新型方案。利用能量转移单元（ESC）实现谐振电容的部分能量调节，提出了相间ESC（PESC）和独立ESC（IESC）两种结构。结合移相控制，可同时实现优异的输出电流均衡性和更低的电流纹波。由于采用部分能量调节且ESC开关管实现零电压开通，附加损耗较小。文中详细分析了工作原理与设计方法，并研制了两台12 V/40 A双相交错LLC实验样机，分别采用PESC和IESC结构，实验结果验证了该方案的可行性。

解读: 该谐振电容部分能量调节均流技术对阳光电源多相LLC拓扑产品具有重要应用价值。在车载OBC充电机和充电桩DC-DC模块中，多相交错LLC可提升功率密度，但相间均流一直是难点。该方案通过ESC单元实现ZVS软开关的部分能量调节，相比传统均流方法损耗更低，可直接应用于ST储能变流器的DC-DC级联模块和大...

Yuguo Li · Hao Yi · Fang Zhuo · Xin Jiang 等5人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2024年10月

电压源变换器VSC对可再生能源至关重要。然而由于交互复杂性和未知系统细节，VSC与电网间动态交互产生的振荡行为是一个挑战性问题。将VSC引入电力系统后通常需要稳定性评估。扰动阻抗测量+Middlebrook准则是众所周知的方法，但由于需要扰动设备PD而很少采用。本文提出一种稳定性评估方法以获取系统特征值图谱。该方法不需要PD因此具有现场自适应性。特征值图谱通过矢量拟合VF从闭环频率响应FR评估，FR由VSC自身测量。为在理论上支持该方法，推导了VSC-电网系统的模块化模型。该模型指示VSC的每个...

解读: 该VSC-电网稳定性评估研究对阳光电源并网逆变器技术优化有重要参考价值。无需扰动设备的现场自适应特征值评估方法可应用于阳光ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器的并网稳定性在线监测。利用VSC自身测量FR获取特征值图谱的技术为阳光iSolarCloud平台的智能诊断功能提供了算法支持。多FR加权组合...

Peng Xue · Pooya Davari · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年10月

本文提出了一种碳化硅（SiC）金属 - 氧化物 - 半导体场效应晶体管（MOSFET）的温度相关瞬态模型。将 SiC MOSFET 的开关瞬态过程分为四个阶段。在每个阶段，对 MOSFET 及其体二极管的工作情况进行分析，并得到相应的等效电路。分析表明，$C_{gd}\times dV_{ds}/dt$ 和 $L_{s}\times dI_{d}/dt$ 引起的负反馈机制、SiC MOSFET 体二极管 N 基区的过剩电荷抽取以及开关瞬态时的动态转移特性是关键的物理特性。同时分析了低端 MOSF...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项SiC MOSFET温度依赖瞬态模型研究具有重要的工程应用价值。作为功率变换核心器件，SiC MOSFET已广泛应用于我司的光伏逆变器、储能变流器等产品中，其开关特性直接影响系统效率、可靠性和功率密度。 该模型的核心价值在于精确刻画了半桥电路中SiC MOSFET的开...

Mathis Picot-Digoix · Frédéric Richardeau · Jean-Marc Blaquière · Sébastien Vinnac 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年10月

由于碳化硅/二氧化硅界面质量不佳以及其栅氧化层较薄，碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管（SiC MOSFET）比硅金属氧化物半导体场效应晶体管（Si MOSFET）更易受电荷俘获机制的影响。随着时间的推移，这些现象会加剧，导致晶体管性能下降和损耗增加。为了监测这种老化机制，本文提出了一种模拟方法，用于从栅极电压（$V_{GS}$）波形中提取一个新发现的健康指标。这是通过使用双通道有源栅极驱动器减缓特定的导通过程来实现的。随后，该在线健康监测方法在一台1200 V - 36 A的碳化硅金属氧化物半...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于栅极电压监测的SiC MOSFET在线健康管理技术具有重要的战略价值。作为光伏逆变器和储能系统的核心功率器件，SiC MOSFET的可靠性直接影响系统的整体性能和生命周期成本。 该技术针对SiC器件固有的电荷俘获机制导致的性能退化问题，提出了创新的模拟监测方法。通...

Haoxuan Chen · Yinliang Xu · Hongbin Sun · IEEE Transactions on Sustainable Energy · 2024年10月

波浪能在可持续海洋开发中具有重要作用，但复杂的海洋气象条件导致波浪功率输出波动，引发预测中的模仿现象。此外，精确数值天气预报（NWP）数据的缺乏加剧了预测偏差。为此，本文提出一种序列特征感知（SCP）方法，并结合改进的混合模型——分位数自由损失门控循环单元核密度估计（QLB-GRU-KDE），用于浮式波浪能吸收系统的概率化功率预测。首先通过集成方法获取先验知识，再利用自由损失函数缓解模仿现象，并采用GRU与KDE融合模型实现概率预测。同时提出量化模仿严重程度的评估指标。基于真实波浪数据的实验验证...

解读: 该波浪能概率预测方法对阳光电源储能系统和智能运维平台具有重要借鉴价值。其提出的序列特征感知与QLB-GRU-KDE混合模型可迁移至ST系列储能变流器的功率预测场景，解决海上风电、光伏等新能源输出波动导致的预测'模仿现象'问题。该方法的分位数自由损失函数可优化iSolarCloud平台的预测性维护算法...