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SiC功率MOSFET可靠性机制综述：平面栅与沟槽栅结构的比较
Review on the Reliability Mechanisms of SiC Power MOSFETs: A Comparison Between Planar-Gate and Trench-Gate Structures
Jiaxing Wei · Zhaoxiang Wei · Hao Fu · Junhou Cao 等11人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年7月
本文旨在梳理SiC功率MOSFET的最新研究现状，重点对比分析了平面栅（PG）与沟槽栅（TG）结构在可靠性机制上的差异。文章系统总结了不同栅极结构在长期运行下的失效模式与机理，为高性能电力电子系统的器件选型与可靠性设计提供了理论依据。
解读: SiC器件是阳光电源提升逆变器及储能PCS功率密度与效率的核心技术。随着PowerTitan系列储能系统及新一代组串式逆变器向更高电压等级和更高功率密度演进，SiC MOSFET的应用已成必然。本文对比的PG与TG结构可靠性分析，对阳光电源研发团队在器件选型、栅极驱动设计及长期运行寿命评估方面具有极...
TO-263封装SiC MOSFET的栅极氧化层与封装可靠性研究
Gate Oxide and Package Reliability of TO-263 SiC MOSFETs
Rahman Sajadi · C. N. Muhammed Ajmal · Bilal Akin · IEEE Transactions on Components, Packaging and Manufacturing Technology · 2025年7月
本文对来自四家不同供应商的 TO - 263 封装碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管（SiC MOSFET）进行了全面的可靠性分析，重点关注栅极氧化物和封装的退化情况。开展了一系列加速老化测试（AAT），包括正高温栅极偏置（PHTGB）、负高温栅极偏置（NHTGB）、高温反向偏置（HTRB）和直流功率循环（DCPC），以研究栅极氧化物和封装的可靠性。高温栅极偏置（HTGB）和高温反向偏置（HTRB）测试结果表明，与类似设计相比，栅极氧化物厚度即使仅减少 10 纳米，也会对栅极氧化物的可靠性产生显...
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SiC MOSFET器件以提升系统效率和功率密度。本研究针对TO-263封装SiC MOSFET的栅氧化层和封装可靠性分析，对我司产品开发具有重要指导意义。 研究揭示的两个核心发现直接关联我司业务痛点：首先，栅氧化层厚度即使减少...
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...
多电平逆变器在恶劣矿山环境中运行的IGBT模块可靠性分析
Reliability Analysis of IGBT Modules of Multilevel Inverters Operating in Hostile Mining Environments
Caio Eduardo Silva · Gabriela Lígia Reis · André Mendonça Alzamora · Hélder de Paula · IEEE Transactions on Industry Applications · 2025年2月
脉宽调制电压源逆变器（PWM-VSI）广泛应用于 adjustable speed drives（ASD）中以控制感应电机。在重工业应用中，ASD与电机之间的长电缆会引发高频问题。一种创新方案是将逆变桥和直流母线电容移至电机侧，利用长电缆作为直流输电线路以缓解该问题。然而，逆变器在恶劣环境下的可靠性面临新挑战。本文基于失效物理（PoF）与可靠性设计方法，针对IGBT模块开展可靠性分析，优化设计并降低成本。结果表明，采用两种PWM策略及400 A–6.5 kV IGBT的三电平有源中点钳位（3L-...
解读: 该IGBT模块可靠性分析技术对阳光电源多条产品线具有重要价值。针对恶劣环境的PoF可靠性设计方法可直接应用于ST储能变流器和SG光伏逆变器的功率模块优化，特别是沙漠、高原等极端工况下的PowerTitan储能系统。三电平ANPC拓扑与PWM策略优化可提升1500V光伏系统和大功率储能PCS的效率与寿...
基于可靠性评分基准与电阻损耗分布的电机驱动系统开路故障诊断方法
Reliability Score Benchmarking and Resistive Loss Profile-Based Open-Circuit Fault Diagnosis Approach for Motor Drive System
作者未知 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年2月
近年来，数据驱动方法在诊断逆变器驱动应用中的各种开路故障（OCF）模式方面显示出了良好前景。然而，现有研究主要仅基于分类准确率来评估这些方法的可靠性，忽略了关键的实时因素，例如分别与数据驱动方法和通信协议相关的计算延迟和数据传输延迟，这些因素会影响实时运行可靠性。本文通过提出一种通用的可靠性得分准则来弥补这些不足，该准则将分类准确率与系统时序特性相结合。此外，将采用主动热管理（ATM）的模型预测控制策略应用于驱动系统，从而能够详细分析OCF模式对金属 - 氧化物 - 半导体场效应晶体管（MOSF...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项针对电机驱动系统开路故障诊断的研究具有重要的技术借鉴价值。该研究提出的可靠性评分基准和基于电阻损耗特征的故障诊断方法，与我司光伏逆变器、储能变流器等核心产品的功率电子可靠性需求高度契合。 该技术的核心价值在于突破了传统数据驱动诊断方法仅关注分类准确率的局限，创新性地将...
用于评估中压电网可靠性的图神经网络
Graph neural networks for assessing the reliability of the medium-voltage grid
Charlotte Cambier van Nooten · Tomvan de Poll · Sonja Füllhas · Jacco Heres 等6人 · Applied Energy · 2025年4月 · Vol.384
摘要 随着向可再生能源转型以及传统发电容量的减少，确保电力系统可靠性正变得日益具有挑战性。配电系统运营商（Distribution System Operators, DSOs）通过验证n-1安全准则来实现电网可靠性，即利用开关策略重新配置电网并恢复供电。尽管DSOs通常运行辐射状电网，但政府法规和诸如平均停电分钟数等可靠性指标要求尽可能通过重构实现供电连续性。尽管可靠性评估在电网运行中具有关键作用，但当前的方法（如数学优化方法）往往计算成本高昂，难以适用于大规模电网。本文针对这些局限性，提出了...
解读: 该图神经网络可靠性评估技术对阳光电源储能系统和微电网解决方案具有重要价值。可应用于PowerTitan储能系统的n-1容错设计,通过GNN快速评估ST系列PCS在配电网重构中的可靠性,预测时间提升1000倍。结合iSolarCloud平台可实现实时故障预测和拓扑优化,增强分布式光储系统的供电连续性。...
针对具有非致命外延形貌缺陷的4H-SiC MOSFET性能与可靠性的系统性研究
Systematic Investigation on the Performance and Reliability of 4H-SiC MOSFETs With Nonkiller Epitaxial Morphological Defects
Yibo Zhang · Xiaoyan Tang · Hao Yuan · Jingkai Guo 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年4月
碳化硅（SiC）金属 - 氧化物 - 半导体场效应晶体管（MOSFET）中的外延形态缺陷会导致器件失效。虽然芯片探测（CP）方法能够识别并区分许多失效器件，但一些非致命性的外延形态缺陷常常会通过初始筛选，从而导致器件在实际应用中过早失效。本研究探讨了碳化硅形态缺陷对器件性能、短路（SC）可靠性和长期可靠性的影响。通过实验分析与技术计算机辅助设计（TCAD）模拟相结合的方法，为形态缺陷对器件性能的不同影响提供了有力证据。研究结果表明，胡萝卜形缺陷会显著降低栅极氧化物的质量，导致器件在长期可靠性测试...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于4H-SiC MOSFET外延形貌缺陷的系统性研究具有重要的战略价值。SiC功率器件是我们光伏逆变器和储能系统的核心部件，直接影响产品的功率密度、效率和可靠性。 该研究揭示了一个关键问题：传统芯片探测（CP）筛选方法存在局限性，某些"非致命"缺陷可能通过初检但在实...
动态热定值对高风电渗透率及频率安全约束下电力系统可靠性的影响
Reliability impact of dynamic thermal rating on power system under high wind penetration and frequency security constraints
Xi Hea · Jiashen Teha · Bader Alharbi · Applied Energy · 2025年12月 · Vol.400
摘要 随着风能越来越多地并入现代电力系统，与频率安全、输电拥堵以及整体系统可靠性相关的问题日益突出。本文研究了动态热定值（DTR）技术的应用，作为一种应对高风电渗透率和频率安全约束所带来的挑战的潜在解决方案。本文建立了一种改进的低阶聚合系统频率响应（ASFR）模型，用于分析在不同风电渗透水平下的频率动态特性。风电的接入受到系统频率约束的限制，进而影响系统的可靠性。为解决这些问题，首先评估了集成DTR技术的改进型IEEE 24节点测试系统的可靠性表现，并随后在一个扩展的IEEE RTS-96系统上...
解读: 该研究对阳光电源储能系统(ST系列PCS、PowerTitan)和风电变流器产品具有重要指导意义。文中提出的动态热定额(DTR)技术与频率安全约束分析,可优化我司VSG虚拟同步机控制策略,提升高风电渗透率场景下的电网支撑能力。研究中的合成惯量、降额运行及储能集成方案,与我司GFM构网型控制技术高度契...
电力电子变换器可靠性预测指南
A Guideline for Reliability Prediction in Power Electronic Converters
Saeed Peyghami · Zhongxu Wang · Frede Blaabjerg · IEEE Transactions on Power Electronics · 2020年10月
电力电子变换器的可靠性预测对制造商和运营商至关重要。传统方法多依赖手册中的通用数据进行随机故障预测，但忽略了磨损故障对长期性能的影响。本文提出了一种综合性可靠性预测方法，旨在更准确地评估变换器在全生命周期内的可靠性表现。
解读: 可靠性是阳光电源的核心竞争力。该文章提出的综合可靠性预测方法，对公司组串式/集中式光伏逆变器及PowerTitan/PowerStack储能系统的全生命周期管理具有重要指导意义。通过引入更精准的磨损故障模型，研发团队可优化功率模块的选型与热设计，降低运维成本。建议将该方法集成至iSolarCloud...
基于离散时间马尔可夫链的含微电网配电网可靠性评估
Reliability Assessment of Distribution Systems With Microgrids Using Discrete-Time Markov Chains
Jean-William Lauzon · Ilhan Kocar · Antoine Lesage-Landry · IEEE Transactions on Power Delivery · 2025年12月 · Vol.41
本文提出一种基于最小割集与离散时间马尔可夫链的时序充裕性评估方法，用于量化含微电网的配电网可靠性。该方法可替代传统序贯蒙特卡洛仿真，有效建模非调度型分布式能源、电池储能系统及负荷削减策略的时序耦合特性。
解读: 该研究对阳光电源ST系列PCS、PowerTitan及iSolarCloud平台的微电网可靠性建模具有直接参考价值。其Markov链方法可嵌入iSolarCloud智能运维平台，提升光储微电网在孤岛/并网切换、BESS充放电策略下的可靠性预测精度；建议在PowerTitan系统出厂测试中引入该模型，...
基于数字孪生的储能系统电池热管理优化与寿命预测
Reliability Issues and Degradation Mechanisms of p-GaN Gated E-Mode AlGaN/GaN Power HEMTs: A Critical Review
J. Ajayan · Asisa Kumar Panigrahy · Sachidananda Sen · Maneesh Kumar 等5人 · IEEE Access · 2025年5月
储能系统电池热管理对性能和寿命至关重要,传统控制策略缺乏预见性。本文提出基于数字孪生的热管理优化方法,通过实时热仿真和寿命预测模型优化冷却策略,延长电池循环寿命。
解读: 该数字孪生热管理技术可应用于阳光电源ST系列储能系统。通过虚实融合的热管理优化,提升电池一致性和循环寿命,降低热管理能耗,实现储能系统的精细化温度控制,为大规模储能电站提供智能热管理方案。...
一种改进的高功率IGBT模块剩余寿命预测与预测性维护融合框架
An Improved Fusion Framework of Remaining Useful Life Prediction and Predictive Maintenance for High-Power IGBT Modules
Hengzhi Liu · He-sheng Zhang · Yicong Tang · IEEE Transactions on Power Electronics · 2026年4月
本文提出了一种针对高功率IGBT模块的剩余寿命（RUL）预测与预测性维护（PdM）融合框架。该框架解决了现有方法在不确定性管理上鲁棒性不足的问题，并综合考虑了可靠性信息与随机失效因素，旨在提升电力电子设备的运行可靠性与维护决策的及时性。
解读: IGBT模块是阳光电源组串式/集中式光伏逆变器、PowerTitan/PowerStack储能变流器及风电变流器的核心功率器件。该研究提出的RUL预测与PdM融合框架，能够显著提升阳光电源iSolarCloud智能运维平台在设备全生命周期管理中的预测精度。通过将该算法集成至逆变器及PCS的本地控制器...
通过NPC逆变器容错运行提高电机驱动可靠性
Reliability Improvement by Fault-Tolerant Operation of NPC Inverter for Motor Driving
Mikhail Savastianov · Keyue Smedley · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年7月
三电平逆变器的高可靠性运行对于避免设备损坏、停机及经济损失至关重要。本文研究了三电平中点钳位（NPC）逆变器在所有可能的开路和短路故障组合下的表现，并提出了一种无需增加额外硬件的故障后运行新方法，提供了全面的解决方案。
解读: 该研究针对NPC三电平拓扑的容错控制，对阳光电源的核心产品线具有重要参考价值。阳光电源的集中式光伏逆变器及大型储能PCS（如PowerTitan系列）广泛采用三电平拓扑，提升故障下的容错运行能力可显著降低运维成本，提高系统可用性。建议研发团队借鉴该文无需额外硬件的容错策略，将其集成至iSolarCl...
考虑稳定性和可靠性的微电网概率风险评估
Probabilistic Risk Evaluation of Microgrids Considering Stability and Reliability
Yubo Song · Subham Sahoo · Yongheng Yang · Frede Blaabjerg · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年8月
随着可再生能源渗透率提升及电力电子设备广泛应用，微电网的稳定性和可靠性成为核心指标。本文提出了一种系统级建模方法，旨在评估微电网在不同系统配置及源荷任务剖面下的运行风险，为电力电子化电力系统的安全稳定运行提供量化评估手段。
解读: 该研究对阳光电源的PowerTitan、PowerStack储能系统及组串式逆变器业务具有重要指导意义。随着高比例可再生能源接入，微电网的稳定性与可靠性评估是产品并网性能的核心。建议研发团队将该概率风险评估模型集成至iSolarCloud平台，通过对不同工况下的系统稳定性进行量化分析，优化构网型（G...
一种用于高可靠性电驱动的低元件数五电平逆变器拓扑
A Reduced Component Count Five-Level Inverter Topology for High Reliability Electric Drives
A. Karthik · Umanand Loganathan · IEEE Transactions on Power Electronics · 2020年1月
本文提出了一种基于堆叠单元法的五电平逆变器拓扑。该拓扑利用三相电压的基本特性，减少了开关管和飞跨电容的数量，从而降低了尺寸、重量和成本，同时提高了可靠性，简化了布线并降低了电磁干扰。
解读: 该拓扑通过减少开关器件和电容数量实现五电平输出，在提升功率密度的同时优化了可靠性，这与阳光电源在组串式逆变器及储能变流器（PCS）追求高效率、高功率密度的技术路线高度契合。对于PowerTitan等大型储能系统，采用此类低元件数的多电平拓扑可有效降低系统复杂度与故障率，减少散热需求。建议研发团队评估...
直流微电网中针对网络攻击的多层弹性范式
Multilayer Resilience Paradigm Against Cyber Attacks in DC Microgrids
Subham Sahoo · Tomislav Dragičević · Frede Blaabjerg · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年3月
直流微电网依赖分布式控制策略提升可靠性，但通信层的脆弱性使其易受网络攻击。被劫持的通信链路会严重影响系统稳定与运行。因此，准确检测受损链路对于保障微电网安全至关重要。本文提出了一种多层弹性范式，旨在增强直流微电网在遭受网络攻击时的鲁棒性与故障识别能力。
解读: 随着阳光电源PowerTitan、PowerStack等储能系统及工商业微电网解决方案在全球范围内的广泛应用，系统对通信网络安全的要求日益提高。本文提出的多层弹性范式可深度集成至iSolarCloud智能运维平台中，通过增强分布式控制算法的抗干扰能力，提升系统在复杂网络环境下的安全性。建议研发团队关...
具有容错能力的可重构多电平逆变器
Reconfigurable Multilevel Inverter With Fault-Tolerant Ability
Hossein Khoun Jahan · Farhad Panahandeh · Mehdi Abapour · Sajjad Tohidi · IEEE Transactions on Power Electronics · 2018年9月
级联H桥多电平逆变器（CMI）广泛应用于可再生能源领域，但其组件数量多导致可靠性降低。本文提出了一种可重构方案，旨在增强此类逆变器的容错能力，从而提升系统在故障状态下的运行可靠性。
解读: 该研究聚焦于多电平逆变器的可靠性与容错控制，对阳光电源的集中式光伏逆变器及大型储能系统（如PowerTitan系列）具有重要参考价值。随着光伏与储能系统向高压、大功率方向发展，级联拓扑的应用日益广泛，组件数量增加带来的可靠性挑战愈发突出。该容错技术可优化阳光电源产品的故障处理逻辑，在发生功率器件故障...
基于增量损伤蒙特卡洛模拟的电力电子系统可靠性评估
Monte Carlo Simulation With Incremental Damage for Reliability Assessment of Power Electronics
Ariya Sangwongwanich · Frede Blaabjerg · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年7月
蒙特卡洛模拟广泛应用于电力电子系统可靠性评估。然而，传统方法难以处理具备容错运行能力的系统，因为故障前积累的损伤需作为故障后运行的初始损伤。本文提出一种增量损伤蒙特卡洛模拟方法，有效解决了故障切换过程中的损伤累积计算问题，提升了复杂电力电子系统的寿命预测精度。
解读: 该研究对阳光电源的核心产品（如PowerTitan储能系统及组串式逆变器）具有重要意义。阳光电源的产品常涉及冗余设计与容错运行，该方法能更精准地量化模块在故障切换前后的寿命损耗，从而优化iSolarCloud平台的运维策略。建议研发团队将此增量损伤模型集成至PCS及逆变器的寿命预测算法中，提升对复杂...
功率开关的功率循环测试：文献综述
Power Cycle Testing of Power Switches: A Literature Survey
Lakshmi Gopi Reddy · Leon Tolbert · Burak Ozpineci · IEEE Transactions on Power Electronics · 2014年1月
本文综述了电力电子变换器可靠性及寿命预测的研究现状，重点探讨了牵引应用中功率半导体因热机械疲劳导致的失效机理。文章详细分析了功率循环和温度循环这两种评估可靠性的热加速测试方法，旨在为功率器件的寿命评估提供理论指导。
解读: 可靠性是阳光电源核心竞争力所在。该文献关于功率循环测试的研究对公司组串式/集中式光伏逆变器及PowerTitan/PowerStack储能系统的功率模块设计至关重要。通过深入理解热机械疲劳失效机理，研发团队可优化功率模块的封装工艺与热管理设计，提升产品在极端环境下的使用寿命。建议将文中的测试方法论引...
模块化多电平变换器的器件级损耗平衡控制
Device-Level Loss Balancing Control for Modular Multilevel Converters
Huan Qiu · Jinyu Wang · Pengfei Tu · Yi Tang · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年4月
模块化多电平变换器（MMC）在中高压应用中具有可扩展性、低谐波和高效率等优势。然而，由于功率器件数量多，其可靠性面临挑战，特别是上下桥臂之间显著的损耗不均匀分布问题。本文提出了一种器件级损耗平衡控制策略，旨在优化MMC内部功率器件的热应力分布，提升系统整体可靠性。
解读: MMC拓扑在阳光电源的大型地面光伏电站及高压储能系统（如PowerTitan系列）中具有重要应用潜力。该文章提出的损耗平衡控制策略，能够有效解决多电平拓扑中功率器件热分布不均导致的寿命衰减问题，对于提升大型储能系统和高压并网逆变器的长期可靠性具有重要参考价值。建议研发团队将其应用于高压PCS的控制算...
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