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基于IGCT的具有快速换相特性的混合电网换相换流器及其在高压直流输电中的应用：拓扑、设计方法与实验
Hybrid Line Commutated Converter With Fast Commutation Characteristic Based on IGCT for HVDC Application: Topology, Design Methodology, and Experiments
Chaoqun Xu · Zhanqing Yu · Biao Zhao · Zhengyu Chen 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年4月
为有效缓解电网换相换流器（LCC）的换相失败问题，本文提出了一种混合换流器概念。该拓扑利用集成门极换流晶闸管（IGCT）替代部分晶闸管，并应用反向阻断型IGCT（RB-IGCT）实现快速换相，显著提升了换流器在弱电网下的运行稳定性。
解读: 该技术主要针对高压直流输电（HVDC）领域，虽然阳光电源目前的核心业务集中在光伏逆变器和储能系统（如PowerTitan系列），但该拓扑中关于IGCT的应用及弱电网下的换相控制策略，对公司未来探索大功率柔性直流输电、构网型（GFM）储能变流器在极弱电网下的稳定性提升具有参考价值。建议研发团队关注RB...
基于磁耦合限流与耗散的直流断路协调方法
Coordinated DC Interruption Method Based on Magnetic Coupling Current-Limiting and Dissipation
Zhizheng Gan · Zhanqing Yu · Zipan Nie · Lu Qu 等8人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年2月
柔性直流电网对大规模新能源接入至关重要。为保障直流电网稳定运行，需利用直流断路器（DCCB）进行故障隔离。针对当前DCCB成本高、断流能力受限的问题，本文提出了一种故障限流器（FCL）与DCCB的协调控制方法，通过磁耦合限流与耗散技术，有效提升了直流电网的故障处理能力与经济性。
解读: 该技术对阳光电源的PowerTitan及大型储能系统（ESS）具有重要参考价值。随着储能电站直流侧电压等级的提升，直流侧故障保护成为系统安全的核心。该研究提出的限流与断路协调方案，可优化阳光电源大功率PCS的直流侧保护逻辑，降低对昂贵直流断路器的依赖，提升系统整体经济性。建议研发团队关注该磁耦合限流...
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...
一种用于低压直流应用的新型电弧增强轻量化机械开关的超快速混合断路器开发
Development of an Ultrafast Hybrid Circuit Breaker With a Novel Arc-Enhanced Lightweight Mechanical Switch for Low-Voltage DC Applications
Tianpei Shan · Yifei Wu · Yi Wu · Heming Zhu 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2026年4月
混合直流断路器（HCB）对于直流电网故障清除至关重要。针对低压直流系统中故障电流上升快、现有方案难以兼顾速度与体积的问题，本文提出了一种新型电弧增强轻量化机械开关，旨在优化混合断路器的结构设计与换流性能，提升故障切断效率。
解读: 该技术对阳光电源的储能系统（如PowerTitan、PowerStack）及电动汽车充电桩业务具有重要参考价值。随着直流微电网和高压储能系统的普及，直流侧故障保护是提升系统安全性的核心。该研究提出的轻量化、超快速机械开关方案，有助于优化阳光电源储能变流器（PCS）内部直流侧保护电路的体积与响应速度，...
MMC-HVdc系统中IGCT极端故障的系统性分析与表征—第一部分：器件结构、爆炸特性与优化
Systematic Analysis and Characterization of Extreme Failure for IGCT in MMC-HVdc System—Part I: Device Structure, Explosion Characteristics, and Optimization
Wenpeng Zhou · Biao Zhao · Jiapeng Liu · Zhengyu Chen 等8人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年7月
本文研究了MMC-HVdc系统中功率器件的防爆性能，这对系统安全运行至关重要。通过对比主流商用功率器件结构，指出集成门极换流晶闸管（IGCT）具有最简单的封装结构，适用于承受MMC-HVdc系统中的极端故障。文章深入分析了其爆炸特性并提出了优化方案。
解读: 虽然阳光电源目前的核心业务（如组串式逆变器、PowerTitan储能系统）主要采用IGBT或SiC功率模块，但随着公司在大型地面电站及高压直流输电领域（如柔性直流输电配套）的业务拓展，对高压大功率器件的极端故障机理研究具有参考价值。IGCT在高压大功率应用中具有独特优势，该研究中关于器件封装结构优化...
一种17.5 kA关断电流的6英寸集成门极换流晶闸管
A 6-in Integrated Emitter Turn-OFF Thyristor With 17.5 kA Turn-OFF Current
Jie Shang · Zhengyu Chen · Biao Zhao · Jiapeng Liu 等9人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年7月
本文提出并开发了一种先进的6英寸4.5 kV集成门极换流晶闸管（IETO），通过优化封装设计和驱动单元，实现了17.5 kA的超大关断电流。研究重点在于低厚度封装及紧凑型碟形弹簧组件的应用，显著提升了器件的通态压降与关断能力，满足了高容量电力电子设备的需求。
解读: 该技术属于超大功率半导体器件范畴，主要应用于特高压直流输电或极高功率等级的工业应用。对于阳光电源而言，目前的组串式及集中式光伏逆变器、PowerTitan储能系统主要采用IGBT或SiC模块，IETO器件的功率密度和应用场景与现有产品线存在差异。但其在超大电流关断方面的研究成果，可为公司未来探索更高...
提升基于IGCT的高功率应用关断性能——第一部分：超低电压下的异常大电流关断模式与安全工作区扩展
Enhancing Turn-Off Performance in IGCT-Based High Power Applications—Part I: Anomalous High Current Turn-Off Mode and Safe Operating Area Expansion at Ultra-Low Voltage
Jiabin Wang · Lvyang Chen · Xiangyu Zhang · Jiapeng Liu 等8人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年4月
集成门极换流晶闸管（IGCT）以其低导通压降和高浪涌电流能力著称，但其关断电流能力限制了应用。本文研究了超低电压条件下IGCT的一种异常大电流关断模式。通过理论分析与仿真，揭示了其物理机制，并提出了扩展安全工作区（SOA）的有效方法。
解读: IGCT作为高压大功率器件，在阳光电源的兆瓦级集中式光伏逆变器及大型储能系统（如PowerTitan系列）中具有潜在应用价值。虽然目前主流采用IGBT/SiC模块，但随着大功率电力电子设备对更高效率和电流密度的追求，研究IGCT在极端工况下的关断特性有助于优化高压变流器的设计。建议研发团队关注该器件...
用于具有单开关属性的固态直流断路器的超低通态电压IGCT
Ultra-Low on-State Voltage IGCT for Solid-State DC Circuit Breaker With Single-Switching Attribute
Jiapeng Liu · Zhanqing Yu · Wenpeng Zhou · Zhengyu Chen 等10人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年3月
固态直流断路器（SS-DCCB）的性能主要取决于功率器件的通态特性。本文开发了一种用于SS-DCCB的优化低通态电压集成门极换流晶闸管（LO-IGCT）。研究分析了基区长度、载流子寿命和发射极注入效率等器件参数对通态电压的影响，并进行了优化设计。
解读: 直流断路器技术是高压直流输电及大型储能系统安全保护的核心。IGCT作为一种高压大功率器件，其通态损耗的降低直接提升了SS-DCCB的效率并降低了散热成本。对于阳光电源的PowerTitan等大型储能系统及直流侧保护方案，该技术有助于提升系统整体转换效率，减少直流侧故障切除时的能量损耗。建议研发团队关...
基于IGCT的MMC极端故障综合分析与实验
Comprehensive Analysis and Experiment of Extreme Faults in MMC Based on IGCT
Wenpeng Zhou · Biao Zhao · Ruihang Bai · Yantao Lou 等11人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年5月
高压直流输电（HVDC-VSC）是大规模可再生能源并网的关键技术，模块化多电平换流器（MMC）是其中的主流拓扑。极端故障严重威胁MMC的安全可靠性。本文针对基于IGCT（集成门极换流晶闸管）的MMC系统，对其极端故障的成因及特性进行了深入的理论分析与实验验证。
解读: 虽然阳光电源目前的主流产品（如组串式逆变器、PowerTitan储能系统）多采用IGBT/SiC器件，但该研究针对MMC拓扑及极端故障的分析方法，对公司未来布局高压大功率直流输电及大型储能系统具有重要的参考价值。IGCT在高压大容量场景下的应用特性分析，有助于研发团队在极端工况下提升系统保护策略的鲁...
基于串联IGCT的双有源桥直流变压器三臂零电压开关梯形调制策略
Trapezoidal Modulation for Three-Arm ZVS in Dual Active Bridge DC Transformer With Series-Connected IGCTs
Yiqing Ma · Biao Zhao · Bin Cui · Xueteng Tang 等10人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2026年3月
本文提出了一种改进的梯形调制（ITM）策略，旨在实现基于串联器件的直流变压器中三个桥臂的零电压开关（ZVS）。通过引入辅助移相角，解决了轻载和空载条件下桥臂1、2和4难以实现ZVS的难题，并优化了电流应力。
解读: 该技术主要针对高压大功率DC-DC变换场景，对于阳光电源的PowerTitan系列大型储能系统及集中式光伏逆变器中的高压直流变换环节具有重要参考意义。随着储能系统向更高直流电压等级（如1500V及以上）演进，串联器件技术及ZVS软开关策略能有效降低开关损耗，提升系统效率与功率密度。建议研发团队关注该...
一种基于IGCT串联的直流变压器及其最小回流功率注入准零开关损耗调制技术
An IGCT-Series-Based DC Transformer With Quasi-Zero Switching Loss Modulation by Minimum Backflow Power Injection
Yiqing Ma · Biao Zhao · Bin Cui · Xueteng Tang 等10人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年12月
本文提出了一种基于IGCT串联的直流变压器（IGCT-series-DCT）及准零开关损耗调制技术，旨在实现单模块DCT直接接入中压直流配电网。通过IGCT直接串联，DCT具备了中压端口，并有效抑制了缓冲电容的浪涌电流，提升了变换效率与功率密度。
解读: 该技术对于阳光电源的中压直流接入及大型储能系统（如PowerTitan系列）具有重要参考价值。随着直流电网和光储直柔技术的发展，中压直流变换器是实现高压直流汇集的核心。IGCT串联技术相比传统的IGBT多电平方案，在更高电压等级下具有更低的导通损耗和更强的通流能力，有助于提升大型储能PCS的功率密度...
一种基于多级阳极电压检测的4500V压接式器件单管关断能力无损测试方案
A Robust Nondestructive Test Scheme Based on Multistage Anode Voltage Detection for 4500 V Single-Cell Turn-Off Capability of Press-Packed Devices
Jiapeng Liu · Zhanqing Yu · Xiaorui Wang · Chunpin Ren 等8人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年5月
针对功率器件单管关断能力测试中，一旦发生关断故障即导致器件损毁的问题，本文提出了一种基于多级阳极电压检测的鲁棒性无损测试方案。该方案能够有效评估4500V压接式器件的关断能力，在保证测试安全的同时，为器件失效机理研究提供了非破坏性的实验手段。
解读: 该研究针对高压压接式器件（如高压IGBT）的关断能力测试，对阳光电源的集中式逆变器及大型储能系统（如PowerTitan系列）中使用的核心功率模块具有重要参考价值。高压压接器件是大型电力电子设备可靠性的基石，该无损测试方案能显著降低研发阶段的器件损耗成本，并提升对器件失效机理的深度理解。建议研发团队...
用于高压直流输电的基于IGCT和高浪涌电流能力快恢复二极管的MMC电流振荡现象研究
Current Oscillation Phenomenon of MMC Based on IGCT and Fast Recovery Diode With High Surge Current Capability for HVDC Application
Wenpeng Zhou · Biao Zhao · Yantao Lou · Xiaoping Sun 等10人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年6月
集成门极换流晶闸管（IGCT）在模块化多电平变换器（MMC）中具有低损耗、低成本和高可靠性优势。然而，由于IGCT特殊的关断过程，其换流瞬态与传统器件不同。本文揭示了基于IGCT和快恢复二极管（FRD）的MMC中存在的电流振荡现象，并分析了该现象对系统运行的影响。
解读: 阳光电源在大型地面光伏电站及储能系统（如PowerTitan系列）中主要采用IGBT/SiC技术，但随着高压大功率应用场景的拓展，IGCT作为一种高压大功率器件，其在超高压直流输电或大型构网型储能系统中的应用潜力值得关注。该研究揭示的电流振荡现象对高压功率模块的驱动设计和保护策略具有重要的参考价值。...
具备纳秒级反向恢复与强浪涌电流能力的1.37 kV/12 A NiO/β-Ga2O3异质结二极管
1.37 kV/12 A NiO/β-Ga2O3 Heterojunction Diode With Nanosecond Reverse Recovery and Rugged Surge-Current Capability
Hehe Gong · Feng Zhou · Weizong Xu · Xinxin Yu 等12人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年11月
本文展示了一种NiO/Ga2O3 p-n异质结二极管（HJD），在实现快速反向恢复特性与强浪涌电流承受能力之间取得了优异平衡。该器件通过双层p-NiO结构设计，在1.37 kV的高压下表现出优异的动态性能与可靠性，为氧化镓功率电子技术的发展提供了重要参考。
解读: 氧化镓（Ga2O3）作为超宽禁带半导体，在未来高压、高效率功率变换领域具有巨大潜力。对于阳光电源而言，该技术目前处于前沿研究阶段，短期内主要影响组串式逆变器及PowerTitan储能变流器（PCS）中功率模块的选型演进。虽然目前SiC和GaN是主流，但Ga2O3在耐压和成本方面具备长期替代优势。建议...
MMC-HVdc系统中IGCT极端失效的系统性分析与表征——第二部分：失效机理与短路特性
Systematic Analysis and Characterization of Extreme Failure for IGCT in MMC-HVdc System—Part II: Failure Mechanism and Short Circuit Characteristics
Wenpeng Zhou · Zhanqing Yu · Zhengyu Chen · Fanglin Chen 等11人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年5月
本文针对模块化多电平换流器（MMC）高压直流输电系统中集成门极换流晶闸管（IGCT）的短路失效模式（SCFM）进行了研究。由于IGCT封装结构的限制，其短路失效机理难以直接观测。本文通过多物理场分析，揭示了IGCT在极端失效条件下的电流密度变化及短路特性，为高压电力电子器件的可靠性评估提供了理论依据。
解读: 虽然阳光电源目前的核心产品线（光伏逆变器、储能PCS、充电桩）主要采用IGBT或SiC功率器件，而非IGCT，但该文献研究的极端工况下功率器件失效机理、多物理场耦合仿真方法以及短路特性分析，对于提升阳光电源大功率储能系统（如PowerTitan）和集中式逆变器中功率模块的可靠性设计具有重要的参考价值...
具有98.5%转换效率和百万次过压耐受能力的1.95-kV斜面台面NiO/β-Ga2O3异质结二极管
1.95-kV Beveled-Mesa NiO/β-Ga2O3 Heterojunction Diode With 98.5% Conversion Efficiency and Over Million-Times Overvoltage Ruggedness
Feng Zhou · Hehe Gong · Weizong Xu · Xinxin Yu 等12人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年2月
氧化镓（Ga2O3）功率二极管的发展受限于系统级应用性能评估与可靠性验证的缺失。本文通过将斜面台面NiO/Ga2O3 p-n异质结二极管（HJD）应用于500W功率因数校正（PFC）电路，验证了其在高压环境下的优异性能与可靠性，为该器件的商业化进程提供了关键支撑。
解读: 氧化镓作为超宽禁带半导体，在提升功率密度和耐压水平方面具有巨大潜力。对于阳光电源而言，该技术若实现商业化，可显著优化组串式逆变器及户用储能系统中的PFC级电路效率，进一步缩小功率模块体积。建议研发团队持续关注其在高温、高压下的长期可靠性表现，评估其在未来高压光伏系统及下一代高密度储能变流器（PCS）...
一种基于IGCT和中频隔离的1.5 kV/30 kV/10 MW串联谐振直流变压器及其在光伏直流汇集中的应用
A 1.5 kV/30 kV/10 MW Series Resonant DC Transformer Based on IGCT and Medium Frequency Isolation for Solar-PV DC Collection Application
Yiqing Ma · Biao Zhao · Bin Cui · Jialiang Hu 等10人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年7月
本文提出并实现了一种用于光伏直流汇集系统的1.5 kV/30 kV/10 MW串联谐振直流变压器（IGCT-SRDCT）。该方案利用集成门极换流晶闸管（IGCT）提升输入电流能力，并通过二极管串联缓冲电容及级联结构，将输出电压提升至30 kV，实现了高效的中频隔离与直流电压变换。
解读: 该技术对于阳光电源的大型地面光伏电站及直流汇集方案具有重要参考价值。随着光伏电站向更高电压等级（如1500V及以上）发展，直流汇集技术能显著降低线损并提升系统效率。IGCT作为高压大功率器件，在MW级直流变压器中的应用，可为阳光电源的集中式逆变器及未来直流输电架构提供技术储备。建议研发团队关注其在高...
基于虚拟外部扰动的并网变流器阻抗测量
Virtual External Perturbance-Based Impedance Measurement of Grid-Connected Converter
Quansen Rong · Pengfei Hu · Yanxue Yu · Dong Wang 等6人 · IEEE Transactions on Industrial Electronics · 2024年8月
并网逆变器（GCC）的阻抗对于可再生能源系统的小信号稳定性分析至关重要。传统上，电力电子装置的阻抗是通过一次侧扰动法进行测量的，该方法需在主电路中接入实际的扰动源，成本高且操作复杂。因此，无需实际扰动源、将扰动注入控制回路的二次侧扰动阻抗测量方法受到了更多关注。本文提出了一种基于虚拟外部扰动的并网逆变器阻抗测量方法，将扰动注入公共连接点（PCC）的电压和电流采样值中。考虑到电网阻抗的影响，建立了并网逆变器的等效计算模型，并可通过并网逆变器的扰动响应来计算其阻抗。此外，比较了一次侧和二次侧扰动法的...
解读: 从阳光电源的业务实践来看，这项虚拟外部扰动阻抗测量技术具有显著的工程应用价值。在大规模光伏电站和储能系统并网运行中，准确获取变流器阻抗特性是保障系统小信号稳定性的关键前提，直接关系到我们产品在弱电网环境下的并网性能和可靠性。 该技术的核心创新在于通过在PCC点的电压电流采样值中注入扰动，实现了无需...
具有非钳位感性开关和紫外脉冲激光辐照下抗浪涌能量能力的高鲁棒性p-GaN栅极HEMT
Highly Robust p-GaN Gate HEMT With Surge-Energy Ruggedness Under Unclamped Inductive Switching and UV Pulse Laser Irradiation
Feng Zhou · Tianyang Zhou · Can Zou · Rong Yu 等6人 · IEEE Electron Device Letters · 2024年11月
非雪崩型 p - GaN 栅高电子迁移率晶体管（HEMT）对于动态过电压（ ${V}_{\text {over.}}\text {)}$ ）和瞬态浪涌能量（ ${E}_{\text {sur.}}\text {)}$ ）冲击的鲁棒性对于器件应用至关重要，尤其对于高功率开关应用而言。在本研究中，通过精心构建从漏极到源极的能量耗散通道，所提出的器件成功具备了承受动态过电压并安全耗散浪涌能量的能力，实现了 1.85 kV 的最大动态过电压（ ${V}_{\text {over.}}$ ）和 11.7 ...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项p-GaN栅极HEMT器件的鲁棒性突破具有重要战略意义。该技术在非雪崩模式下实现了1.85kV的动态过压承受能力和11.7 J/cm²的浪涌能量耐受度，这一性能指标直接契合我们光伏逆变器和储能变流器在实际工况中面临的关键痛点。 在光伏逆变器应用中，电网扰动、雷击浪涌和...
基于门控循环单元神经网络利用稀疏监测数据的车载超级电容器储能系统寿命预测
Life prediction of on-board supercapacitor energy storage system based on gate recurrent unit neural network using sparse monitoring data
Li Wei · Yu Wang · Tingrun Lin · Xuelin Huang 等5人 · Applied Energy · 2025年2月 · Vol.379
摘要 随着超级电容器在交通和能源领域的广泛应用，其服役寿命预测成为一个需要重点考虑的问题。由于车载超级电容器的老化过程与实际工况密切相关，其实际使用寿命可能与实验室测得的循环寿命不一致。然而，记录历史工作状况的车载监测数据质量较低，通常具有稀疏性和碎片化特征，导致难以提取有价值的信息。在我们前期的研究中，已成功从稀疏且碎片化的数据中获取了特征参数，但这些特征参数呈周期性变化，无法直接用于寿命预测。本文首先通过复合正弦函数与多项式时间序列分解模型，从特征参数中提取超级电容器的退化趋势项；其次，为弥...
解读: 该超级电容寿命预测技术对阳光电源储能系统和充电桩产品具有重要价值。针对车载及储能应用中监测数据稀疏问题,GRU神经网络结合时序分解模型可实现2.36%高精度预测,可直接应用于ST系列PCS和PowerTitan储能系统的健康管理。该方法通过提取特征电容、温度等退化趋势,能有效补偿iSolarClou...
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