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基于Paris定律与裂纹长度解析计算的IGBT键合线脱落寿命预测
Lifetime Prediction for Lift-off of Bond Wires in IGBTs Using Paris Law With Analytical Calculation of Crack Length
Xin Yang · Junjie Ye · Xinlong Wu · Ke Heng 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年10月
铝键合线脱落是IGBT模块的主要失效机理之一。其根本原因是裂纹扩展导致键合界面接触面积减小。本文提出了一种基于经典Paris定律的寿命预测方法,通过解析计算裂纹长度,能够有效量化该失效过程,为功率模块的可靠性评估提供了理论支撑。
解读: IGBT模块是阳光电源组串式/集中式光伏逆变器、PowerTitan储能变流器及风电变流器的核心功率器件。键合线脱落直接影响产品的长期运行可靠性。本文提出的基于Paris定律的寿命预测模型,可集成至iSolarCloud智能运维平台,用于实现功率器件的健康状态(SOH)在线监测与剩余寿命(RUL)预...
一种基于内部栅极状态提取的SiC MOSFET栅极开路故障检测方法
A Gate Open-Circuit Failure Detection Method of SiC MOSFETs Based on Internal Gate State Extraction
Shengxu Yu · Zhiqiang Wang · Lingqi Tan · Jingwu Qin 等9人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年12月
栅极键合线断裂导致的栅极开路故障是SiC MOSFET的一种新型失效模式,易引发直通故障及栅极氧化层击穿。为提升SiC器件的可靠性,本文提出了一种快速准确的栅极开路故障检测方案,通过提取内部栅极状态,实现对该失效模式的有效监测与预警。
解读: 该技术对阳光电源的核心产品线(如组串式/集中式光伏逆变器、PowerTitan/PowerStack储能系统)具有极高的应用价值。随着SiC MOSFET在高性能功率变换器中的广泛应用,其可靠性直接决定了系统的长效运行。该故障检测方法可集成至iSolarCloud智能运维平台或逆变器/PCS的驱动控...
一种新型复用臂选择模块化多电平变换器的拓扑与控制
Topology and Control of a Novel Multiplexing Arm Selection Modular Multilevel Converter
Zeyu Hao · Jianxi Lan · Wu Chen · Xin Li 等5人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年3月
随着海上风电与光伏发电中直流输电技术的快速发展,模块化多电平变换器(MMC)在经济性与轻量化方面的需求日益迫切。本文创新性地提出一种基于级联开关堆与复用臂结构的新型复用臂选择MMC(MAS-MMC)拓扑,并提出一种臂优化调制电压选择策略,可在不同功率因数下实现半工频周期内的能量平衡,且最小化臂电压峰值,相较传统MMC减少子模块数量达59.1%。该拓扑显著降低系统成本并提升功率密度。通过系统仿真与实验样机验证了所提拓扑结构与控制策略的优越性与可行性。
解读: 该复用臂选择MMC拓扑技术对阳光电源的大功率产品线具有重要参考价值。通过级联开关堆与复用臂结构创新,可将子模块数量减少近60%,这与我司ST2000储能变流器及SG3000HV光伏逆变器的成本优化目标高度契合。该技术可优化我司MW级变流器的功率密度与经济性,特别适用于海上风电并网和储能变流等场景。建...
功率半导体器件寿命试验的统计分析与寿命预测
Statistical Analysis of Power Semiconductor Devices Lifetime Test and Lifetime Prediction
Xia Zhou · Zhicheng Xin · Zan Wu · Kuang Sheng · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2024年11月
功率半导体器件是电力电子系统的核心部件,也是最脆弱的部分。本文收集了2010年以来硅(Si)和碳化硅(SiC)功率半导体器件的功率循环试验(PCT)数据,分析了不同封装技术、测试方法、产品类型及制造商等因素对器件寿命的影响。将功率半导体模块分为三类:采用铝线键合和焊料的常规模块、单一改进型(焊料或键合线改进)和双重改进型(焊料与键合线均改进)模块,并分别拟合其寿命模型。结果表明,所拟合的寿命预测公式具有较高精度,预测寿命与实验数据的平均比值为1.4–2.8倍。
解读: 该功率半导体寿命预测技术对阳光电源全产品线具有重要价值。针对ST储能变流器和SG光伏逆变器,可基于不同封装技术(常规/单一改进/双重改进)的寿命模型,优化SiC/Si IGBT模块选型,提升系统25年全生命周期可靠性。对电动汽车OBC和电机驱动产品,功率循环试验数据可指导SiC器件在高温高频工况下的...
一种具有扩展软开关范围的新型双半桥单级单相逆变器
A Novel Dual-Half-Bridge Single-Stage Single-Phase Inverter With Extended Soft-Switching Range
Rongguang Li · Shaojun Xie · Haichun Liu · Xin Feng 等5人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年9月 · Vol.14
本文提出一种新型双半桥单级单相逆变器,通过替代传统全桥结构,显著扩展滞后开关的零电压开关(ZVS)范围,实现全负载范围内所有开关器件的ZVS,提升效率与可靠性。500W实验样机验证了理论分析与设计有效性。
解读: 该拓扑优化对阳光电源户用及工商业单相光伏逆变器(如SG系列组串式逆变器)具直接参考价值,可提升轻载效率与EMI性能;其双半桥DAB思想亦可迁移至ST系列PCS的AC/DC侧软开关设计,增强储能系统在宽功率范围下的动态响应与寿命。建议在下一代高密度、高效率单相机型中开展拓扑兼容性验证与SiC器件协同优...
扩展软开关范围的新型双半桥单级单相逆变器
Novel Dual-Half-Bridge Single-Stage Inverter with Extended Soft-Switching
Rongguang Li · Shaojun Xie · Haichun Liu · Xin Feng 等5人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年9月
相比其他单级单相逆变器拓扑,基于双有源桥(DAB)的逆变器开关数量更少且软开关实现更容易。采用扩展移相加变频调制策略,重载下所有变换器开关可实现零电压软开关(ZVS),但负载降低时直流侧滞后开关失去ZVS运行。本文提出新型基于双半有源桥的单级逆变器,用双半桥替代传统全桥拓扑,滞后开关软开关范围有效扩展。所提逆变器中所有开关在宽负载范围整个工频周期实现ZVS。给出所提变换器理论分析,48Vdc/220Vac/500W逆变器样机实验验证所提逆变器有效性及分析设计正确性。
解读: 该双半桥扩展软开关技术对阳光电源单级逆变器产品有重要优化价值。该拓扑可应用于户用光伏和储能系统的单相逆变器设计,在宽负载范围实现全软开关降低损耗并提高效率。扩展软开关范围对ST储能系统单相模块的轻载效率提升有参考意义。该技术对阳光电源48V储能系统和低压直流应用的单级AC变换器设计有借鉴价值,可简化...
嵌入多晶硅二极管的SiC MOSFET以提升短路能力与电学特性
SiC MOSFET with Embedded Polysilicon Diode for Improved Short-circuit Capability and Electrical Characteristics
Xintian Zhou · Xin Ding · Yun Tang · Yunpeng Jia 等6人 · IEEE Electron Device Letters · 2025年11月
本文提出了一种嵌入多晶硅二极管的新型碳化硅(SiC)金属 - 氧化物 - 半导体场效应晶体管(PSD - MOS)。该多晶硅二极管(PSD)通过对多晶硅栅进行有意掺杂形成,并与 SiC MOSFET 的栅源(GS)端反并联。当发生短路(SC)事件时,器件的晶格温度会显著上升。利用 PSD 的温度相关反向泄漏特性,可有效调节由驱动器、栅极电阻 ${R}_{\text {G}}$ 和 GS 端组成的驱动回路的电压分布。结果是,栅源电压 ${V}_{\text {GS}}$ 降低,同时短路电流减小,最...
解读: 从阳光电源的业务视角来看,这项嵌入式多晶硅二极管SiC MOSFET技术具有重要的战略价值。在光伏逆变器和储能变流器等核心产品中,SiC MOSFET已成为提升系统效率和功率密度的关键器件,但短路保护能力不足一直是制约其大规模应用的痛点。 该技术的创新在于通过在栅极多晶硅中集成PSD二极管,利用其...
基于混合注意力深度强化学习的健康感知集成热管理策略
Health-Conscious Integrated Thermal Management Strategy Using Hybrid Attention Deep Reinforcement Learning for Battery Electric Vehicles
Changcheng Wu · Jiankun Peng · Dawei Pi · Xin Guo 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年6月
有效的热管理策略(TMS)可以延长纯电动汽车(BEV)的续航里程,并在高温环境下提高车内热舒适性。考虑到集成热管理系统(ITMS)的发展趋势以及动力电池在纯电动汽车中的关键作用,本文建立了一个嵌入电池健康意识的集成热管理系统模型。为进一步挖掘所提出的集成热管理系统的温度控制和节能潜力,采用双延迟深度确定性策略梯度算法(TD3)设计了一种学习型热管理策略。鉴于集成热管理系统内复杂的状态信息,引入了一种混合注意力机制对原始TD3算法进行优化,使TD3智能体能够辨别各种状态信息的相对重要性,从而提高其...
解读: 从阳光电源的业务布局来看,这项基于混合注意力深度强化学习的电动汽车热管理技术具有显著的战略价值。该研究将电池健康意识嵌入集成热管理系统,通过TD3算法实现了电池健康退化降低22.50%、能量损失减少35.33%的效果,这与我司在储能系统和电动汽车动力解决方案领域的核心诉求高度契合。 从技术迁移角度...
适用于电池集成光伏系统中非对称双直流端口直-交流变换器的广义载波调制功率控制方案
Generalized Carrier-Based Modulated Power Control Scheme for Asymmetrical Dual-DC-Port DC-AC Converter in Battery Integrated PV Systems
Jiangfeng Wang · Jingtian Shi · Cheng Xue · Xin Li 等6人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年2月
在电池集成光伏(PV)系统中,非对称双直流端口直-交流变换器因实现光伏与电池的单级功率变换而具备高集成度、高效率和低成本优势。然而,光伏与电池电压的变化导致变换器呈现非对称特性,增加了调制策略的设计难度,且需灵活调控各端口间的功率流动。为此,本文提出一种广义载波调制功率控制方案(GCBM-PCS),包含外环功率控制与内环带零序注入的改进载波脉宽调制(CB-PWM)。外环调节合适的零序分量,引入非对称载波使调制自适应直流端口电压变化。文中定量分析了端口电压与可控零序分量对多端口功率分配的影响。所提...
解读: 该非对称双直流端口DC-AC变换器技术对阳光电源ST系列储能变流器和SG系列光储一体机产品具有重要应用价值。所提GCBM-PCS方案通过自适应载波调制和零序分量注入,可有效解决光伏与储能电池电压不对称时的功率协调控制难题,实现单级功率变换,相比传统双级拓扑可降低系统成本15-20%并提升效率1-2%...
耐受1.27 GW/cm²反向阻断的E型GaN-Si(100)单片异质集成级联开关
1.27 GW/cm² Reverse Blocking E-Mode GaN-Si(100) Monolithic Heterogeneous Integration Cascode Switch With Ultralow Turn-On Voltage and Dynamic RON
Yutong Fan · Weihang Zhang · Yachao Zhang · Yinhe Wu 等6人 · IEEE Electron Device Letters · 2025年5月
在本文中,展示了一种在具有氮化铝(AlN)缓冲层的碳化硅(SiC)衬底上实现的具有反向阻断兼容性的增强型(E - Mode)氮化镓 - 硅(GaN - Si(100))单片异质集成共源共栅开关(RBMHIC - 开关)。栅漏间距(LGD)小于 22 微米的 RBMHIC - 开关的阈值电压(VTH)为 2.64 V,正向栅极电压摆幅达 16.27 V,导通电压(VON)为 0.3 V,在 - 2000 V 时反向漏电流(IR)极低,仅为 3.5×10⁻⁴ mA/mm。该开关实现了 2264 V ...
解读: 从阳光电源的业务视角来看,这项GaN-Si异质集成反向阻断开关技术具有显著的战略价值。该器件实现了1.27 GW/cm²的功率品质因数,这一指标直接关系到我们光伏逆变器和储能变流器的功率密度提升潜力。 该技术的核心优势在于三个方面与我们的产品需求高度契合:首先,2200V级的双向阻断能力配合极低的...
基于移动边缘计算的网络物理能源系统中电动汽车智能充电策略
Mobile Edge Computing Based Intelligent Charging Strategy for Electric Vehicles in Cyber Physical Energy System
Gang Pan · Xin Guan · Ning Wang · Yongnan Liu 等8人 · IEEE Transactions on Vehicular Technology · 2025年9月 · Vol.75
本文提出融合移动边缘计算与深度强化学习的电动汽车智能充电策略,利用边缘侧Informer模型预测充电负荷,并通过实时交通与用户数据优化调度,缓解拥堵、降低碳排放,提升经济调度精度与用户满意度。
解读: 该研究与阳光电源充电桩及光储充一体化解决方案高度协同。其边缘智能调度框架可集成至iSolarCloud平台,赋能ST系列PCS和PowerStack在光储充场景中实现动态负荷预测与协同充放电决策;强化学习算法可嵌入户用/工商业充电桩控制器,提升绿电就地消纳率。建议将Informer+DRL模型轻量化...
混合电动汽车集群随机充电行为下的异构聚合控制模型
Heterogeneous Aggregation Control Model for Hybrid EV Clusters with Random Charging Behavior
Xin Wu · Xinyu Jiang · Lijuan Yao · Gangjun Gong · IEEE Transactions on Power Systems · 2025年6月
随着大量电动汽车无序接入电网,将其聚合为统一系统并调控其功率输出以支持供需平衡具有重要意义。针对混合电动汽车集群参数异构、随机启停带来的聚合与控制难题,本文提出一种聚合控制模型。首先构建异构电动汽车的等效聚合模型,并采用径向基函数(RBF)神经网络辨识等效参数;其次引入随机数量修正机制提升模型精度;最后利用滑模控制实现聚合功率跟踪。仿真验证了模型在不同异构场景下对风电与光伏出力的跟踪能力,结果表明该模型具备良好的控制精度、稳定性和用户舒适性。
解读: 该研究对阳光电源充电桩集群管理和储能系统调度具有重要应用价值。基于RBF神经网络的异构聚合控制模型可优化充电桩群控系统的功率调度算法,提升电动汽车V2G/G2V双向功率控制精度。该技术可应用于阳光电源直流充电桩、ST系列储能变流器和PowerTitan大型储能系统,实现充放电功率的精准跟踪控制。特别...
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