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一种利用晶闸管斩波模块实现能量耗散功能的MMC及其在海上风电VSC-HVDC系统中的应用
An MMC With Integrated Energy Dissipation Function Using Thyristor-Based Chopper Modules for the Offshore Wind VSC-HVDC System
Sihang Wu · Lei Qi · Meichen Jin · Zhiguo He 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年1月
直流斩波器（DCC）是实现海上风电VSC-HVDC系统交流故障穿越（FRT）的关键设备。现有DCC多为独立设置且采用全控型器件，成本高昂。本文提出一种集成能量耗散功能的模块化多电平变换器（MMC），通过在子模块中集成基于晶闸管的斩波电路，有效降低了系统成本并提升了故障穿越能力。
解读: 该技术对阳光电源的风电变流器及大型海上风电并网解决方案具有重要参考价值。通过将能量耗散功能集成至MMC子模块，可显著降低海上风电直流输电系统的硬件冗余与成本，提升系统在电网故障下的稳定性。建议研发团队关注晶闸管集成方案在海上风电变流器中的应用潜力，这有助于优化阳光电源在海上风电领域的系统集成方案，提...
一种基于SiC器件外部整形模块的高效混合模块化多电平变换器
A High Efficiency Hybrid Modular Multilevel Converter With a SiC Device-Based External Shaping Module
Peng Ren · Qi Guo · Yuchao Hou · Chunming Tu 等8人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2026年1月
为提升中压模块化多电平变换器（MMC）的波形质量与效率，本文提出了一种带有外部整形模块的混合MMC（HMMC）拓扑。该拓扑在每桥臂采用基于硅基IGBT的半桥子模块（HSM），并在交流侧引入基于碳化硅（SiC）MOSFET的全桥子模块（FSM）进行波形整形，有效优化了变换器性能。
解读: 该研究提出的混合MMC拓扑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。通过在传统IGBT主功率链中引入SiC器件进行高频整形，可以在不显著增加系统成本的前提下，大幅提升中压并网系统的效率并减小滤波器体积。建议研发团队关注该拓扑在兆瓦级储能变流器（PCS）...
一种基于新型柔性晶闸管开关模块的交流斩波器，用于可再生能源VSC-HVDC输电系统
A Novel Flexible Thyristor Switch Modules Based AC Chopper for the Renewable Energy VSC-HVDC Transmission System
Sihang Wu · Jipei Yang · Xiangxi Mu · Liantao Jiang 等9人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2026年2月
可再生能源VSC-HVDC系统应用前景广阔，交流斩波器（ACC）是实现系统故障穿越（FRT）的核心设备。传统ACC由多个三相耗能阀组成，存在晶闸管数量多、占地面积大及控制复杂等问题。本文提出一种新型柔性晶闸管开关模块，旨在优化ACC结构，提升系统在电网故障下的稳定性与可靠性。
解读: 该技术主要针对高压直流输电及大规模可再生能源并网的故障穿越（FRT）问题。对于阳光电源而言，该研究在提升大型地面光伏电站及大型储能电站（如PowerTitan系列）在弱电网或复杂电网环境下的并网稳定性方面具有参考价值。新型晶闸管模块化设计有助于优化PCS系统的功率密度和散热布局，降低系统体积。建议研...
用于零共模电压的三相12N开关单元逆变器的首尾相接调制
Nose-to-Tail Modulation of Three-Phase 12N Switching-Cells Inverter for Zero Common Mode Voltage
Jiaxun Teng · Xiaofeng Sun · Zizhe Wang · Huanshuai Fu 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年11月
针对一类具有12N个开关单元的无变压器三相直流/交流逆变器，本文提出了一种新型首尾相接调制（NTM）方法，可实现零共模电压（CMV）。NTM算法通过将上下桥臂的六个转换单元的驱动脉冲首尾相接，确保上下桥臂投入的单元数量相等，从而有效消除共模电压。
解读: 该研究提出的零共模电压调制技术对阳光电源的组串式逆变器及大型集中式逆变器产品线具有重要参考价值。在无变压器并网系统中，共模电压是导致漏电流、电磁干扰（EMI）及轴承电流问题的核心因素。通过采用NTM调制策略，可以在不增加硬件成本的前提下，优化逆变器输出质量，提升系统电磁兼容性，特别适用于对漏电流限制...
提升基于IGCT的高功率应用关断性能——第二部分：集成IGBT的混合开关与实验验证
Enhancing Turn-Off Performance in IGCT-Based High Power Applications—Part Ⅱ: Hybrid Switch With IGBT Integration and Experimental Validation
Lvyang Chen · Jiabin Wang · Xiangyu Zhang · Lin Wang 等9人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年2月
集成门极换流晶闸管（IGCT）凭借低通态电压和高浪涌能力在高功率应用中极具潜力，但其电流控制特性限制了关断能力及故障电流处理能力。本文提出了一种集成IGBT的混合开关方案，通过实验验证了该方案在提升IGCT关断性能及系统故障处理能力方面的有效性。
解读: 该研究探讨了IGCT与IGBT混合开关技术，旨在解决高压大功率场景下的关断瓶颈。对于阳光电源而言，目前核心产品（如PowerTitan系列储能PCS及集中式光伏逆变器）主要基于IGBT或SiC模块。虽然IGCT目前在光储领域应用较少，但该混合开关技术为未来超大功率、高压直流（HVDC）及电网侧储能系...
浪涌条件下键合线功率芯片三维电热耦合温度评估建模
Three-Dimensional Electro-Thermal Coupling Temperature Evaluation Modeling of Wire-Bonded Power Chips Under Surge Conditions
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...
基于不对称半周期谐振直流断路器的低电弧熄灭应力设计
Asymmetric Half-Cycle Based Resonant DC Circuit Breaker With Low Arc-Extinguishing Stress
Bei Zhang · Xiangyu Zhang · Xiayu Cao · Wei Li 等6人 · IEEE Transactions on Industrial Electronics · 2025年10月 · Vol.73
本文提出一种不对称半周期谐振直流断路器（AH-RCB），通过高频段加速电流上升以减小电容体积与成本，低频段降低机械开关电流应力以提升开断可靠性。12 kV样机验证显示：同等电容下开断能力提升59%，相同开断需求下成本降低30%。
解读: 该AH-RCB技术可显著提升高压直流侧故障保护性能，尤其适用于阳光电源PowerTitan大型储能系统及ST系列PCS的直流侧快速分断需求，增强构网型储能系统在直流故障下的鲁棒性。建议在新一代1500V+高压储能变流器中集成该拓扑，替代传统机械+晶闸管混合方案，降低系统体积与维护成本；同时可延伸至光...
基于4H-SiC MOSFET的ANN建模用于极端温度应用的SiC放大器设计与验证
Design and Verification of SiC Amplifiers for Extreme Temperature Applications Based on ANN Modeling of 4H-SiC MOSFETs
Wenhao Yang · Yuyin Sun · Mengnan Qi · Shikai Sun 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年8月
本研究提出了一种基于高精度人工神经网络（ANN）的碳化硅（SiC）金属 - 氧化物 - 半导体场效应晶体管（MOSFET）建模框架，该框架在较宽的温度范围（27 °C - 500 °C）内实现了误差小于1.2%的高精度建模。所开发的模型可对碳化硅集成电路进行可靠的SPICE仿真，有助于高温模拟电路的设计和实验验证。采用pMOS电流源负载的单级共源（CS）放大器在500 °C时的最大低频增益达到25.5 dB，而两级放大器在500 °C时可实现52.5 dB的增益，单位增益带宽（UGBW）为220...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于人工神经网络的SiC MOSFET建模技术具有重要的战略价值。该研究实现了27°C至500°C宽温度范围内误差小于1.2%的高精度器件模型，为极端环境下的功率电子应用提供了可靠的设计工具。 对于光伏逆变器和储能系统而言，该技术的核心价值体现在三个层面：首先，高温工...
电网电压跌落下混合变压器电流过载能力的分析与优化
Analysis and Optimization for Current Overload Capability of Hybrid Transformers Under Grid Voltage Sag
Yan Shi · Xiangyu Zhang · Lvyang Chen · Wei Li 等5人 · IEEE Transactions on Industrial Electronics · 2024年8月
大量电力电子设备的接入使得未来电网对灵活、快速的电压调节提出了需求。混合变压器（HTs）结合了电磁变压器和部分额定容量的变流器，被认为是极具竞争力的解决方案。然而，混合变压器紧密的电磁耦合特性导致其在补偿电压暂降时出现电流过载问题，限制了其额定补偿容量的充分利用。此外，随着电压暂降深度的增加，这种过载现象会加剧。这些独特的电流过载特性对于混合变压器在实际应用中充分发挥其调压能力至关重要。本文探讨了混合变压器的电流过载特性及其影响因素。在此基础上，结合其电磁耦合特性，提出了硬件和软件组件的协同优化...
解读: 从阳光电源业务视角来看，该论文探讨的混合变压器（HT）电流过载优化技术具有重要的战略价值。随着我司光伏逆变器和储能系统在全球电网中的大规模部署，电网电压暂降场景下的低电压穿越（LVRT）能力已成为并网设备的核心技术指标。 该研究揭示的混合变压器电流过载机理与我司产品面临的挑战高度契合。在集中式光伏...
基于混合并网变换器的多功能消弧装置
A Multifunctional Arc Suppression Device Based on Hybrid Grid-Connected Converters
Zejun Huang · Qi Guo · Chunming Tu · Kai Sun 等6人 · IEEE Transactions on Industrial Electronics · 2025年1月
由于消弧装置在正常运行和单相接地故障时的电压幅值不同，导致成本高、模块利用率低的问题较为严重。为此，提出一种具备无功补偿和故障调节能力的集成式并网变流器（IGCC）。首先，本文介绍了IGCC的拓扑结构和运行机制。通过改进传统消弧装置，形成一种结合中性点钳位（NPC）和级联H桥的通用单元。在NPC模块中增加第四桥臂并与消弧电感相连，实现了两种结构的集成。NPC单元的接入不仅减少了传统消弧装置的模块数量，还为消弧装置和无功补偿装置提供了一个集成端口。其次，对IGCC的有源和无源部分参数进行了优化设计...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于混合并网变流器的多功能消弧装置技术具有显著的战略价值。该技术通过整合中性点钳位型（NPC）和级联H桥拓扑，实现了无功补偿与故障调节的一体化设计，这与我司在光伏逆变器和储能系统领域追求的高集成度、多功能化发展方向高度契合。 该技术的核心创新在于通过在NPC模块中增加...
具有稳态与暂态运行优化方法的混合多功能灭弧逆变器
Hybrid Multifunctional Arc Suppression Inverter With Its Steady and Transient State Operation Optimization Method
Zejun Huang · Qi Guo · Zekun Xiao · Chunming Tu 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年4月
混合式消弧装置（HASD）是一种先进的装置，可用于消弧、无功补偿和故障调节。然而，HASD 在模式切换时的暂态问题较为突出。此外，HASD 在单相接地（SLG）故障期间会消耗有功功率，且通常需要额外的直流供电装置。为大幅降低 HASD 的成本，本文提出了一种基于附加回路的直流母线电压控制策略。与传统策略相比，所提出的控制策略无需添加额外的直流供电装置，即可从电网吸收有功功率。其次，提出了一种暂态优化方法，以实现 HASD 不同功能之间的灵活转换。在灵活切换过程中，消弧电流的指令值从 0 增加到最...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项混合多功能消弧逆变器技术与我们在光伏并网逆变器和储能系统领域的核心能力高度契合，具有显著的战略价值。 该技术的核心创新在于通过改进的直流母线电压控制策略，实现了消弧装置在单相接地故障时从电网吸收有功功率，从而省去了传统方案中必需的独立直流电源设备。这一突破对阳光电源而...
基于半桥子模块的MMC中IGBT非接触式关断时间测量方法
Non‐Contact Turn‐Off Time Measurement Method for IGBTs in the Half‐Bridge Submodule Configuration of MMC
Jiyun Liu · Bowen Gu · Tianqi Li · Jian Luo 等8人 · IET Power Electronics · 2026年1月 · Vol.19
本文提出一种基于负载共模电流衰减的非接触式IGBT关断时间测量方法，适用于模块化多电平换流器（MMC）。该方法无需额外传感器，利用现有电流监测实现在线健康评估，可有效监测结温变化与器件老化，实验验证了其在电容电压、负载电流及温度关联分析中的可行性。
解读: 该方法对阳光电源ST系列储能变流器（PCS）、PowerTitan液冷储能系统及风电变流器中IGBT模块的状态监测具有直接应用价值。MMC拓扑广泛用于高压大容量储能并网场景，精准关断时间监测可提升IGBT寿命预测精度，支撑iSolarCloud平台开展功率器件级预测性维护。建议在下一代高可靠性PCS...
基于混合旁路开关的超快速直流可控避雷器用于陡波前过电压抑制
An Ultra-Fast DC Controllable Arrester With Hybrid Bypass Switch for Fast-Front Overvoltage Suppression
Tai Yang · Xiangyu Zhang · Zhiguo He · Sihang Wu 等6人 · IEEE Transactions on Power Delivery · 2025年4月
可控避雷器是一种可有效抑制过电压并提升系统技术经济性的新型保护装置，尤其适用于含大量电压敏感型半导体器件的直流输电系统。现有可控避雷器难以及时响应陡波前过电压，无法保障全工况下的电压安全。本文提出一种基于混合旁路开关的超快速直流可控避雷器（HBS-CA），通过在旁路开关中集成可断开间隙与晶闸管，实现超快主动导通能力。模块化设计及元件协同作用显著降低间隙放电分散性与晶闸管电压失衡风险。在深入分析混合旁路开关工作原理与特性的基础上，给出了HBS-CA的控制策略与设计方法。研制了2 kV样机，实验验证...
解读: 该超快速可控避雷器技术对阳光电源储能与光伏产品具有重要防护价值。在PowerTitan大型储能系统中，直流母线侧面临雷击、开关操作等陡波前过电压威胁，HBS-CA的微秒级响应能力可有效保护SiC/IGBT功率模块，避免传统MOV响应滞后导致的器件损坏。对于1500V高压光伏系统，该混合旁路开关设计可...
聚四氟乙烯缓冲膜在加压烧结键合中的压力平衡效应
The Pressure Balance Effect of the Polytetrafluoroethylene Buffer Film in Pressure-Assisted Sintering Bonding
Chenxiao Huang · Guisheng Zou · Shuaiqi Wang · Zehua Li 等6人 · IEEE Transactions on Components, Packaging and Manufacturing Technology · 2025年7月
键合压力是碳化硅（SiC）功率芯片压力辅助烧结键合中最重要的工艺参数之一。置于压力压头与芯片之间的缓冲膜对于多芯片同时键合时的压力平衡至关重要。然而，关于缓冲膜的压力平衡机制、优化及性能提升的研究却鲜有报道。本研究建立了聚四氟乙烯（PTFE）缓冲膜压力平衡效应的仿真模型，并通过实验结果进行了验证。在压缩比和接头孔隙率方面，仿真结果与实验结果的平均相对误差（MRE）分别仅为 1.06% 和 1.98%。首次发现缓冲膜的压力平衡能力在某一最佳压力下达到峰值。无论膜厚如何，该最佳压力值均与烧结温度呈负...
解读: 从阳光电源功率半导体封装技术发展角度看，这项关于PTFE缓冲膜压力平衡效应的研究具有重要的工程应用价值。SiC功率芯片是我司光伏逆变器和储能变流器实现高效率、高功率密度的核心器件，而压力辅助烧结键合技术正是SiC芯片封装的关键工艺，直接影响产品的可靠性和成本竞争力。 该研究的核心价值在于解决多芯片...
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