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移相控制双有源桥谐振变换器的多频模型
Multifrequency Model of Dual Active Bridge Resonant Converters With Phase-Shift Control
Xin Li · Pengfei Yao · Jianing Li · Peili Yuan 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年9月
双有源桥(DAB)谐振变换器是一类高效的双向DC-DC变换器。在多元件谐振变换器中,获取控制到输出的传递函数解析表达式通常具有挑战性。本文采用多频建模技术,推导了DAB谐振变换器的通用小信号模型,为分析其动态特性提供了理论基础。
解读: DAB变换器是阳光电源储能系统(如PowerTitan、PowerStack系列)及PCS核心功率变换单元的关键拓扑。该文提出的多频建模技术能够更精确地描述DAB在移相控制下的动态响应,有助于优化PCS的控制环路设计,提升系统在电网调频、调峰等动态工况下的响应速度与稳定性。建议研发团队将此模型应用于...
双有源桥DC-DC变换器的六自由度调制技术
Six-Degree-of-Freedom Modulation Technique for Dual Active Bridge DC–DC Converter
Guanqun Qiu · Vinod Khadkikar · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年9月
本文针对双有源桥(DAB)变换器提出了一种六自由度(6-DoF)调制技术。通过将开关频率作为第六个自由度纳入优化范围,该方法突破了现有五自由度调制技术的效率极限,进一步提升了DAB变换器的转换效率。
解读: DAB变换器是阳光电源储能系统(如PowerTitan、PowerStack系列)及直流耦合光储一体化方案中的核心拓扑。该6-DoF调制技术通过引入开关频率优化,能够有效降低变换器在宽电压范围下的开关损耗和导通损耗,对于提升储能PCS的整机效率、减小散热器体积及提升功率密度具有重要意义。建议研发团队...
具有宽输出电压范围和改进轻载效率的多模式三相CLLLC双向谐振变换器
Multimode Three-Phase CLLLC Bidirectional Resonant Converter With Wide Output Voltage Range and Improved Light-Load Efficiency
Tianrui Wang · Qinglin Zhao · Hao Ding · Deyu Wang · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年9月
本文提出了一种改进的三相CLLLC双向谐振DC-DC变换器,旨在实现宽电压范围调节并提升轻载效率。该拓扑保留了传统三相CLLLC结构高功率密度、低电流纹波及双向功率流动的优势。通过引入创新的移相控制策略,进一步优化了变换器在不同负载条件下的性能表现。
解读: 该技术对阳光电源的储能系统(如PowerTitan、PowerStack)及PCS产品线具有极高的应用价值。三相CLLLC拓扑是高功率密度储能变流器的核心,该研究提出的宽电压范围调节和轻载效率优化方案,能直接提升储能系统在不同电池电压工况下的转换效率,并改善系统在待机或低功率运行时的能效表现。建议研...
一种具有耦合电感的扩展型高增益软开关双向DC-DC变换器
An Extendable High-Voltage Gain Soft-Switching Bidirectional DC–DC Converter With Coupled Inductor
Fan Yuan · Ruixiang Hao · Jingqi Song · Xiaojie You · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年9月
本文提出了一种非隔离式可扩展软开关双向DC-DC变换器,适用于高电压增益和高功率应用。该变换器采用低压侧交错并联、高压侧串联的结构,有效降低了开关管和电容的电压应力,并实现了良好的电流均衡。
解读: 该拓扑结构在高压增益和高功率密度方面的优势,与阳光电源PowerTitan系列液冷储能系统及大型组串式逆变器(如SG320HX)的演进方向高度契合。其低电压应力特性有助于降低对功率器件(如IGBT或SiC模块)的耐压等级要求,从而优化系统成本并提升转换效率。建议研发团队评估该拓扑在储能变流器(PCS...
三电平双有源桥变换器的瞬态直流偏置抑制
Transient DC Bias Suppression for Three-Level Dual-Active-Bridge Converter
Guoliang Yang · Aopeng Wang · Deqiang Zhang · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年9月
双有源桥(DAB)DC-DC变换器常采用移相控制进行功率传输。在移相值更新的调节过程中,稳态分析的理论前提无法满足,从而导致瞬态直流偏置的产生。为解决三电平DAB变换器的这一问题,本文提出了一种抑制策略。
解读: 该技术对阳光电源的储能业务(如PowerTitan、PowerStack系列)及大功率DC-DC变换环节至关重要。三电平DAB拓扑是高压大功率储能变流器(PCS)的核心架构,瞬态直流偏置问题若处理不当,会导致变压器磁饱和、损耗增加甚至器件损坏。通过引入该瞬态抑制策略,可显著提升PCS在动态功率调节过...
具有共地和高电压增益比特性的立方同步双向DC-DC电池充电变换器
Cubic Synchronous Bidirectional DC–DC Battery Charger Converter With Common-Ground and High Voltage Gain Ratio Features
Hamed Mansour Hosseini · Majid Hosseinpour · Maryam Pourmahdi · Terence O'Donnell 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年9月
本文提出了一种新型立方电压增益比的双向DC-DC变换器,旨在解决现有拓扑的局限性并提升直流微电网性能。该变换器具备共地连接、宽且高的电压增益范围以及更高的半导体利用率,为高效电力转换提供了新方案。
解读: 该拓扑的高电压增益和共地特性对阳光电源的储能及充电业务具有重要参考价值。在PowerTitan和PowerStack等储能系统(PCS)中,高增益拓扑能有效简化变压器设计,提升系统效率并降低体积;在电动汽车充电桩业务中,该技术有助于实现更宽的输出电压范围,以适配不同电压等级的动力电池。建议研发团队评...
高轻载效率双级双向800V-14V变换器设计
Design of High light-load efficiency Two stage Bidirectional 800V-14V Converter
Jinfeng Zhang · Xufu Ren · Zhenshuai Rong · Junwen Zhang 等6人 · IEEE Transactions on Industry Applications · 2025年8月
本文提出一种适用于电动汽车(EV)应用的 800 至 14 V 双向 DC - DC 转换器架构。该架构通过采用低压电力电子器件和一种新型集成磁路设计,有助于在轻载时实现高效率并减小体积。该原型在 10%负载下的效率达到 93.5%,峰值效率为 95%,功率密度为 9.18 kW/L。
解读: 该双向800V-14V变换器技术对阳光电源新能源汽车产品线具有直接应用价值。双级LLC+Buck/Boost架构可应用于车载OBC充电机的辅助电源模块,实现动力电池与12V/14V车载低压系统的高效能量双向传输。其轻载高效特性契合车辆待机、怠速等工况需求,可显著降低静态功耗。谐振变换器的软开关技术与...
三电平双有源桥DC-DC变换器开路故障的故障诊断与容错方法
Fault Diagnosis and Tolerant Method of Open-Circuit Faults for a Three-Level Dual Active Bridge DC-DC Converter
Hanyu Wang · Jijun Wu · Gaokun Zhou · Mingyao Ma 等6人 · IEEE Transactions on Industry Applications · 2025年8月
三电平双有源桥(TL - DAB)直流 - 直流变换器是一种适用于高压大功率系统的极具潜力的双向直流 - 直流变换器。作为电动汽车(EV)电池充电系统的核心组件,TL - DAB因其具有宽电压范围能力、高功率密度和易于控制实现等优点,将得到广泛应用。TL - DAB的可靠性对于整个电动汽车电池充电系统的安全运行至关重要。然而,TL - DAB变换器中的开路故障(OCF)是一个巨大的威胁,会导致直流偏置、过电流和电气应力不平衡。为解决这些问题,需要开发故障检测和容错方法。本文提出了一种基于桥臂中心...
解读: 该TL-DAB变换器故障诊断与容错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,三电平DAB拓扑广泛应用于DC-DC隔离环节,该故障诊断方法可通过电流波形特征快速定位开关管开路故障,结合冗余控制实现不间断运行,显著提升PowerTitan等大型储能系统的可靠性。在车载OBC充电机领域...
基于混沌灰狼优化的单相并网光伏-电池储能系统双向DC-DC变换器
Chaotic Grey Wolf Optimized DC-DC Bi-directional Converter for a Single-Phase Grid-Tied PV-BES System
作者未知 · IEEE Transactions on Industry Applications · 2025年8月
本文提出了一种由混沌灰狼优化(CGWO)简化混合仿射投影算法(SH - APA)控制的单相并网光伏(PV) - 电池储能系统(BESS)。电池储能系统通过双向 DC - DC 转换器(BDC)连接到直流母线,该转换器可调节直流母线电压($V_{de}$)和电池储能系统电流($I_{bat}$)。在双向 DC - DC 转换器的电压控制回路中,采用混沌灰狼优化调整的分数阶 PI(FOPI)控制器可显著减小直流母线电压($V_{de}$)偏差,最终使电流控制回路的参考电流更加平滑,改善电能质量并延长...
解读: 该混沌灰狼优化双向DC-DC变换器技术对阳光电源ST系列储能变流器和PowerTitan储能系统具有重要应用价值。CGWO算法的全局寻优能力可优化现有储能系统中DC-DC变换器的控制策略,提升充放电效率和动态响应速度,特别适用于光储一体化场景的功率平衡控制。该技术可与阳光电源现有MPPT算法协同,增...
集成热管屏蔽的隔离型DC-DC变换器高频变压器设计:电磁-热协同优化
Heat-Pipe-Integrated Shielding for High-Frequency Transformers in Isolated DC-DC Converters: An Electromagnetic-Thermal Holistic Design
Gaojia Zhu · Hongxue Lu · Tao Liu · Baoshan Zhao 等6人 · IEEE Transactions on Industry Applications · 2025年8月
高频变压器(HFT)是隔离式直流 - 直流转换器中的关键组件。在高频变压器的构建过程中,最小化漏磁通以减轻电磁干扰(EMI)至关重要。然而,为此目的常用的外部磁屏蔽可能会阻碍冷却气流。因此,找到具有最佳热性能的有效屏蔽解决方案至关重要。本研究提出了一种屏蔽设置:采用热管作为电磁屏蔽条的笼式结构,其外表面涂覆硅钢片,利用磁电感效应提高屏蔽效能。在运行过程中,外部气流可以自由穿过热管之间的空间。此外,热管卓越的传热能力确保了热量从蒸发器高效传递到冷凝器。安装在冷凝器上的散热片有助于有效散热。为了平衡...
解读: 该热管集成屏蔽技术对阳光电源的高频隔离型DC-DC产品具有重要应用价值。可直接应用于ST系列储能变流器的DC/DC级、SG系列组串逆变器的高频变压器模块以及车载OBC充电机等产品线。通过热管与屏蔽的一体化设计,既解决了高频变压器的EMI问题,又提升了散热性能,有助于提高产品功率密度。这种电磁-热协同...
一种新型隔离型双向DC-DC变换器通用稳态分析模型
A Novel Generalized Steady-state Analysis Model for Isolated Bidirectional DC-DC Converters
Ruping Cen · Jia Li · Ting Luo · Qiang Li 等6人 · IEEE Transactions on Industry Applications · 2025年8月
隔离型双向直流 - 直流变换器(IBDC)的分析建模对于有效进行性能分析和设计至关重要。为应对现有模型在实现优化设计所需的准确性、速度和通用性方面面临的挑战,本文基于二端口网络理论和频域分析提出了一种新颖的通用稳态分析模型。该模型提供了一种适用于一系列 IBDC 拓扑和调制策略的分析工具,为拓扑选择和参数自动优化设计提供了有力支持。通过仿真和实验验证了该模型的有效性,并以所提供的参数自动设计软件为例,凸显了其在 IBDC 设计和应用中的重要价值和潜力。
解读: 该通用稳态分析模型对阳光电源储能与充电产品线具有重要应用价值。在ST系列储能变流器中,隔离型双向DC-DC变换器是电池侧与直流母线间的核心功率接口,该模型可精确分析DAB、CLLC等拓扑在不同调制策略下的稳态特性,优化移相角、频率等控制参数设计,提升变换效率与动态响应。在PowerTitan大型储能...
无变压器模块化多电平直流-直流变换器的调制指数优化与故障阻断能力
Modulation Index Optimization and Fault Blocking Capability of Transformer-less Modular Multilevel DC-DC Converters
Fei Zhang · Yuanshi Zhang · Yiqi Liu · Liwei Wang 等5人 · IEEE Transactions on Industry Applications · 2025年8月
大功率直流 - 直流(DC - DC)变换器对于不同电压等级的高压直流(HVDC)系统互连至关重要。本文介绍了由半桥子模块(HBSM)和全桥子模块(FBSM)组成的无变压器混合模块化多电平直流 - 直流变换器(MMDC)的优化设计与运行。由于桥臂内部直流分量电压和交流分量电压可以自由选择,因此针对不同的电压转换比推导出了使开关视在功率最小的最优调制指数。为了降低变换器成本,还考虑了过调制情况。出于系统安全性和可靠性的考虑,直流故障阻断能力是高压直流应用中直流 - 直流变换器的一个理想特性。得益于...
解读: 该无变压器模块化多电平DC-DC变换器技术对阳光电源PowerTitan储能系统和直流侧产品具有重要应用价值。调制指数优化方案可直接应用于ST系列储能变流器的DC-DC变换环节,提升不同电压等级储能单元间的功率转换效率。故障阻断能力分析为大型储能系统的直流侧保护设计提供理论支撑,增强系统安全性。小信...
快速图解法推导双向多端口DC-DC变换器拓扑
Fast Graphical Analysis for Deriving Bidirectional Multi-Port DC-DC Converter Topologies
Liping Mo · Guipeng Chen · C. Q. Jiang · Xiaosheng Wang 等6人 · IEEE Transactions on Industry Applications · 2025年8月
在可再生能源系统和电动汽车等应用中,对多端口双向直流 - 直流转换器(MP - BDC)的需求日益增长。然而,目前的拓扑推导方法严重依赖手动分析,导致新拓扑的推导速度缓慢,且现有的 MP - BDC 数量有限。为应对这些挑战,本文提出了一种基于图论的快速图形分析(FGA)方法来替代手动分析,引入了一种用于推导单电感多端口双向直流 - 直流转换器(SIMP - BDC)拓扑的快速且系统的方法。该方法包括两个步骤:对 SIMP - BDC 的组件进行穷举组合,并使用 FGA 对这些组合进行分析,以自...
解读: 该图论化拓扑推导方法对阳光电源多端口应用场景具有重要价值。在ST储能系统中,可系统化设计光伏-储能-电网三端口变流器,优化PowerTitan的多能源接入架构;在车载OBC产品线,可推导高压电池-低压电池-充电口多端口拓扑,提升集成度;在光储充一体化充电桩中,可构建光伏-储能-车辆多向能量流动的高效...
一种具有两个自由度的新型软开关双向DC-DC变换器
A Novel Soft-Switching Bidirectional DC–DC Converter With Two Degrees of Freedom
Hamid Radmanesh · Morteza Jamei · IET Power Electronics · 2025年8月 · Vol.18
提出了一种具有两个自由度的新型软开关双向DC-DC变换器。该拓扑通过引入额外的控制自由度,实现了全负载范围内的零电压开通和近似零电流关断,显著降低了开关损耗,提高了变换效率。电路在双向能量传输过程中均能保持软开关特性,适用于储能系统与电动汽车等需要高效能量双向流动的场合。通过优化磁性元件设计与控制策略,进一步提升了动态响应与功率密度。实验样机验证了理论分析的正确性与性能优势。
解读: 该双自由度软开关双向DC-DC变换器技术对阳光电源储能与充电产品线具有重要应用价值。在ST系列储能变流器中,双向能量流动的软开关特性可显著降低电池充放电过程的开关损耗,提升系统效率至98%以上,延长功率器件寿命。对于PowerTitan大型储能系统,全负载范围的ZVS/ZCS特性可优化轻载效率,提升...
一种带辅助电感的分裂绕组电流型三电平多端口变换器及其在直流微网中的应用
A Split-winding Current-fed Three-level Multiport Converter with Auxiliary Inductor for DC Micro-Grid Application
Srushti Sengarap · Debaprasad Kastha · Prabodh Bajpai · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年8月
多电平多端口DC-DC变换器相较于传统两电平结构具有更强的耐压能力、更高的升压比和更多的控制自由度,适用于储能设备接入直流微网。本文提出一种带辅助电感的电流型三电平三有源桥变换器,采用分裂绕组高频变压器,并建立了详细的变压器模型,分析了其相对于传统变压器的优势。基于端口电压的傅里叶级数分析了全范围占空比与移相角下的功率流动特性,研究了占空比、移相角对功率传输及零电压开关的影响。实验样机在1.6 kW、100 kHz下实现90 V至650 V电压转换,正向效率达96.8%,较传统VF-TAB结构提...
解读: 该分裂绕组电流型三电平多端口变换器技术对阳光电源ST系列储能变流器和PowerTitan大型储能系统具有重要应用价值。其90V至650V宽范围电压转换能力可直接应用于电池储能系统的双向DC-DC接口,实现低压电池组与高压直流母线的高效连接。三电平拓扑与阳光电源现有三电平技术路线一致,96.8%的高效...
用于燃料电池电驱动系统的多电平交错GaN DC-DC变换器数字控制
Digital Control of Multilevel Interleaved GaN DC-DC Converter for Fuel Cell Electric Powertrains
Stefano Savio · Simone Giuffrida · Fabio Mandrile · Fausto Stella 等6人 · IEEE Transactions on Industry Applications · 2025年8月
燃料电池正日益被视为电动汽车中传统电池组的可行替代方案,尤其适用于对减轻重量和增加续航里程有要求的长途运输。尽管燃料电池具有诸多优势,但其电池堆输出电压较低且随负载变化(通常低于200 V),因此需要使用高效升压直流 - 直流转换器,以达到电动动力系统所需的电压(400 - 800 V)。在此背景下,氮化镓(GaN)技术可实现超过100 kHz的开关频率,使其成为高功率、高密度直流 - 直流转换器的首选技术。本文的主要重点是开发并实施一种先进的数字控制解决方案,该方案适用于以100 kHz开关频...
解读: 该多电平交错GaN DC-DC变换器技术对阳光电源新能源汽车产品线具有重要应用价值。其数字控制策略可直接应用于车载OBC充电机和电机驱动系统的DC-DC变换环节,通过多电平交错拓扑降低电流纹波,提升功率密度。GaN器件的高频开关特性与阳光电源现有SiC/GaN功率器件应用经验高度契合,可优化电驱动系...
具有解耦控制的多端口共用直流-直流变换器用于多电压直流电网
Multi-Port Arm Shared DC-DC Converter with Decoupling Control for Multi-Voltage DC Grid
作者未知 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年8月
多端口直流 - 直流变换器是直流电网的核心交换枢纽,尤其适用于新能源分区接入和复杂环网场景。本文提出了一种各端口电压和电流可灵活控制的多端口臂共享直流 - 直流变换器。针对该多端口架构,提出了一种用节点电压控制替代臂间能量平衡控制的解耦控制策略,以及一种基于模块化多电平换流器(MMC)交/直流侧有源充电的分臂启动方法。所提出的控制策略增强了臂共享直流 - 直流变换器在多端口复杂功率变化下的稳定性和鲁棒性。所提出的启动方法降低了启动实施难度,具有启动应力小、各端口独立性强的优点。搭建了一台额定功率...
解读: 从阳光电源的业务视角来看,这篇论文提出的多端口共臂式DC-DC变换器技术具有重要的战略价值。该技术针对直流电网中的多电压等级互联问题,与我司在光储充一体化、多能互补系统等领域的业务需求高度契合。 在技术创新层面,论文提出的解耦控制策略和分臂启动方法解决了多端口功率交换的核心难题。传统MMC架构在多...
一种用于电池充电应用的CMOS工艺实现的开关电感混合降压DC-DC变换器
A Switching-Inductor Hybrid Step-Down DC-DC Converter for Battery Charger Applications Implemented in CMOS Process
Mina Shin · Seongil Yeo · Seunghoon Lee · Kunhee Cho · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年8月
本文介绍了一种专为电池充电器应用设计的开关电感混合式直流 - 直流转换器,该转换器以 5 V 为输入,输出范围为单节电池电压(3 - 4.3 V)。与传统的降压转换器和三电平降压转换器相比,这种混合式转换器有效降低了电感电流的均方根值,从而在保持高效率的同时能够使用紧凑型电感。该设计采用 180 nm 互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺制造,且仅使用 CMOS 器件实现。为了在无需高压横向扩散金属氧化物半导体(LDMOS)晶体管的情况下实现高达 8.6 V 的高压操作,本文提出了一种电平位移栅...
解读: 从阳光电源的业务视角来看,这项开关电感混合型降压DC-DC转换器技术在储能系统和电动汽车充电领域具有显著应用价值。该技术针对单节电池充电场景(3-4.3V输出),通过创新的拓扑结构有效降低了电感有效值电流,这与我们在储能系统BMS(电池管理系统)和光储一体化解决方案中对高效率、小型化电源管理的需求高...
基于分相角分析的两级光伏并网系统建模与稳定性分析
Modeling and Stability Analysis of Two-stage Photovoltaic Grid-connected System Based on Phase-by-phase Angle Analysis
Ronglong Wang · Fan Xie · Bo Zhang · Dongyuan Qiu 等5人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年8月
级联DC-DC变换器与DC-AC逆变器系统(CDCACS)广泛应用于可再生能源并网系统,其稳定性是系统可靠运行的基础。现有阻抗或平均模型难以分析倍周期分岔等复杂非线性行为,而离散时间映射(DTM)模型虽可实现,但难以适用于不同开关频率的级联系统且建模复杂。此外,CDCACS状态方程时变且无传统平衡点,无法直接应用Lyapunov间接法分析稳定性。为此,本文提出基于分相角分析(PAA)的逆变器离散时间映射模型(ACDTM),将时变系统转化为时不变系统,显著降低建模复杂度,并能准确预测系统倍周期分岔...
解读: 该分相角离散时间映射建模方法对阳光电源SG系列光伏逆变器和ST储能变流器的稳定性设计具有重要价值。针对两级拓扑(Boost+逆变器)系统,该方法可精确预测倍周期分岔等非线性失稳现象,突破传统阻抗分析局限。可直接应用于:1)SG250HX等大功率组串逆变器的DC-DC与逆变级联控制参数优化;2)Pow...
高阶DC-DC变换器的在线神经网络无模型控制方法
Online Neural Network Based Model-free Control Method for High-order DC-DC Converter
Zhenkun Xiong · Liangzong He · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年8月
在复杂DC-DC变换器各种控制策略中,神经网络控制方法日益突出。其擅长无需精确数学模型的函数逼近,特别适合复杂、非线性和不确定控制系统。提出高阶DC-DC变换器新型在线无模型控制策略,利用神经网络能力。通过利用实时运行数据训练神经网络,该方法无需复杂模型即可开发变换器控制器。使用在线估计技术提取过程梯度。深入探讨无模型系统原理并详细分析控制方法稳定性。在高升压DC-DC变换器上进行大量实验验证控制框架的实用性、鲁棒性和响应性,该变换器高阶且难以建模,精确建模极具挑战性,可严格测试神经网络控制策略...
解读: 该在线神经网络无模型控制技术对阳光电源高阶复杂变换器控制有重要创新价值。无模型神经网络方法可应用于ST储能变流器的多级DC-DC变换器,简化控制器设计并提高适应性。在线训练和梯度估计技术对阳光电源变换器的自适应控制和参数漂移补偿有借鉴意义。该技术对PowerTitan大型储能系统的复杂拓扑控制和鲁棒...
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