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基于模型预测控制的最大能量效率跟踪的感应电能传输系统动态性能提升:分析与实验验证
Dynamic Improvement of Inductive Power Transfer Systems With Maximum Energy Efficiency Tracking Using Model Predictive Control: Analysis and Experimental Verification
Shunpan Liu · Ruikun Mai · Lingyun Zhou · Yong Li 等8人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2020年12月
针对感应电能传输(IPT)系统在负载和输入电压波动下效率与稳定性下降的问题,本文提出了一种结合扰动观察法(P&O)与模型预测控制(MPC)的最大能量效率跟踪(MEET)策略。该方法有效提升了串联-串联补偿IPT系统的动态响应性能与运行效率。
解读: 该研究提出的MPC控制策略在提升功率变换效率和动态响应方面具有参考价值。对于阳光电源的电动汽车充电桩业务,尤其是无线充电技术领域,该算法可优化能量传输效率,提升用户体验。此外,MPC在复杂工况下的鲁棒性控制思路,也可借鉴应用于储能变流器(PCS)的功率控制,以应对电网波动,提升系统在弱电网环境下的动...
化学镀镍
磷)表面处理工艺下烧结银芯片连接的键合与失效机制研究
Meiyu Wang · Haobo Zhang · Weibo Hu · Yunhui Mei 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年9月
低温银烧结技术在功率模块芯片连接中应用日益广泛。现有研究多基于银或金表面处理,而化学镀镍(磷)作为一种高性价比工艺,其在烧结银连接中的可靠性机制尚不明确。本文深入探讨了Ni(P)表面处理对烧结银键合质量及失效模式的影响。
解读: 该研究对阳光电源的功率模块封装技术具有重要指导意义。随着PowerTitan系列储能系统及组串式逆变器向高功率密度、高可靠性方向演进,功率器件的封装寿命是系统长效运行的关键。Ni(P)表面处理相比金/银工艺具有显著的成本优势,若能通过该研究掌握其烧结银连接的失效机理,将有助于阳光电源在保证高可靠性的...
一种具有全输出功率调节功能的串联半桥恒流转恒压变换器
A Series-Connected Half-Bridge Constant Current to Constant Voltage Converter With Full Output Power Regulation
Zhiyao Shen · Zhixing He · Renfeng Guan · Peijiu Sun 等9人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年10月
针对海底长距离输电中恒流(CC)配电的高鲁棒性优势,本文提出了一种串联半桥CC/CV变换器。该拓扑解决了恒流输入下输出功率调节的难题,实现了全范围的功率控制,为特殊应用场景下的直流变换提供了高效的电路解决方案。
解读: 该研究聚焦于恒流输入下的直流变换拓扑,虽然目前阳光电源的主流产品(如组串式/集中式逆变器、PowerTitan储能系统)多基于恒压直流母线设计,但该拓扑在直流微网、长距离直流输电或特定工业直流供电场景中具有潜在参考价值。建议研发团队关注其在特殊直流输入环境下的功率调节机制,以评估其在未来直流配电或特...
能带工程双向雪崩光电探测器的设计实现可切换双波段紫外检测
Design of Band-Engineered Bidirectional Avalanche Photodetector Enabling Switchable Dual-Band Ultraviolet Detection
Qing Cai · Saisai Wang · Huiqin Zhao · Jinjie Zhu 等6人 · IEEE Electron Device Letters · 2025年8月
多维检测与信号放大的结合为高灵敏度光电检测提供了新机遇。据我们所知,在这项工作中,我们首次展示了一种基于氮化镓(GaN)的双向雪崩光电探测器,其具备双波段紫外探测能力。该器件的特点是两个雪崩光电二极管相对设置且共享一个公共p层,使得其在正向和反向偏置电压下均能实现雪崩倍增。在正向模式下,该器件的探测截止波长为365 nm;而在反向偏置模式下,其截止波长为281 nm,处于日盲紫外波段。同时,我们也清晰地阐述了双向工作模式下的载流子倍增和输运机制。这种双波段探测方法对准确的信号识别具有显著的促进作...
解读: 从阳光电源的业务视角来看,这项基于GaN的双向雪崩光电探测器技术虽然属于半导体光电探测领域,但其核心设计理念与我们在光伏逆变器和储能系统中的光电转换、信号检测需求存在潜在关联性。 该技术的双波段紫外探测能力(365nm和281nm可切换)为光伏系统的智能化监测提供了新思路。在大型光伏电站运维中,紫...
一种用于PFC变换器的电压尖峰限制与效率提升的实时可变关断电流策略
A Real-Time Variable Turn-Off Current Strategy for a PFC Converter With Voltage Spike Limitation and Efficiency Improvement
Qunfang Wu · Qin Wang · Jialin Xu · Lan Xiao · IEEE Transactions on Power Electronics · 2016年1月
本文针对PFC变换器中传统电压源驱动(VSD)电路固定驱动电流无法优化开关损耗及关断电压尖峰的问题,提出了一种实时可变关断电流策略。该方法通过动态调节驱动电流,在限制功率开关关断电压尖峰的同时,有效提升了变换器的整体效率。
解读: 该研究直接优化了PFC变换器的核心驱动控制,对阳光电源的组串式光伏逆变器及户用储能PCS产品具有重要参考价值。在追求更高功率密度和效率的趋势下,该实时可变关断电流策略可有效抑制宽禁带半导体(如SiC/GaN)在高频开关下的电压尖峰,降低EMI干扰,同时提升轻载及满载效率。建议研发团队在下一代高频化逆...
高dV/dt方波电压和高温下功率模块封装绝缘的老化与寿命研究
Aging and Lifetime of Power Module Packaging Insulation Due to Partial Discharge Under High dV/dt Square Wave Voltage and High Temperature
Yi Ding · Yalin Wang · Meng Chen · Lu Fan 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年7月
宽禁带半导体应用对功率模块在高温及高dV/dt方波电压下的封装可靠性提出了挑战。封装材料中的局部放电(PD)是导致绝缘老化与失效的主要原因。本文研究了温度及方波参数对局部放电及绝缘寿命的影响,为高功率密度电力电子设备的可靠性设计提供了理论依据。
解读: 该研究直接关联阳光电源的核心竞争力。随着SiC等宽禁带半导体在PowerTitan储能系统及组串式逆变器中的广泛应用,高dV/dt带来的绝缘失效风险显著增加。本文揭示的局部放电机制对优化封装设计、提升产品在极端工况下的长寿命运行至关重要。建议研发团队将此研究成果应用于模块选型及封装可靠性评估标准中,...
输出功率为5 W且在60 ℃老化下寿命超过20000小时的GaN基蓝色激光二极管
GaN-based blue laser diodes with output power of 5 W and lifetime over 20 000 h aged at 60 ℃
Lei Hu1Siyi Huang1Zhi Liu1Tengfeng Duan1Si Wu1Dan Wang1Hui Yang2Jun Wang3Jianping Liu4 · 半导体学报 · 2025年4月 · Vol.46
1995年和1996年,在实现p型掺杂、材料质量提升及高亮度GaN基LED突破后,GaN基激光二极管(LDs)的受激辐射与激射现象相继被报道。然而,其实现高输出功率、高电光转换效率及长寿命经历了较长时间。直至2019年,日亚公司报道了具备上述性能的蓝光LDs,推动了GaN基蓝色激光二极管在多个领域的广泛应用。
解读: 该高功率长寿命GaN基蓝色激光二极管技术对阳光电源功率器件应用具有重要参考价值。虽然研究聚焦激光二极管,但其GaN材料高温可靠性验证(60℃老化20000小时)和高功率密度设计理念可借鉴至功率电子领域。对于ST系列储能变流器和SG光伏逆变器中的GaN功率器件应用,该研究揭示的材料稳定性机制和热管理方...
一种具有10GHz路径点速率的GaN FET任意波形栅极驱动器全定制设计
Full Custom Design of an Arbitrary Waveform Gate Driver With 10-GHz Waypoint Rates for GaN FETs
Dawei Liu · Harry C. P. Dymond · Simon J. Hollis · Jianjing Wang 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年7月
本文介绍了一种用于GaN FET的数字可编程任意波形栅极驱动器。通过主动栅极驱动技术,该驱动器能够精确塑造功率器件的开关轨迹,从而在不牺牲效率的前提下有效抑制电磁干扰(EMI)。该设计实现了10GHz的路径点速率,为高频电力电子应用提供了极高的控制精度。
解读: 随着阳光电源在组串式逆变器和户用储能产品中对功率密度和效率要求的不断提升,GaN器件的应用前景广阔。该研究提出的高频任意波形驱动技术,能够显著优化GaN器件的开关过程,有效解决高频化带来的EMI难题。建议研发团队关注该技术在下一代高频紧凑型逆变器及微型逆变器中的应用,通过精细化的栅极驱动策略,进一步...
用于SiC模块端子开关电流测量的毫米级200 MHz带宽磁场传感器
Millimetre-Scale 200 MHz Bandwidth Magnetic Field Sensor to Measure Switching Current in SiC Module Terminals With Minimal Insertion Inductance
Jiaqi Yan · Yushi Wang · Harry C. P. Dymond · Sebastian Neira 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年9月
本文提出了一种微型电流传感器设计方案,专门用于SiC功率模块端子。该传感器解决了传统罗氏线圈在空间受限或影响母排性能场景下的应用难题,通过在模块端子间插入低电感铜垫片实现电流传感,具有高带宽和低插入电感的特性。
解读: 随着阳光电源在组串式逆变器和PowerTitan储能系统中大规模应用SiC功率模块,高频开关下的电流精准监测对于提升系统效率和保护器件至关重要。该传感器技术能有效解决SiC高频开关带来的寄生参数干扰问题,有助于优化逆变器及PCS的驱动电路设计,提升功率密度。建议研发团队关注此传感技术的集成化方案,将...
一种用于GaN FET的6.7-GHz有源栅极驱动器,旨在抑制过冲、振铃和EMI
A 6.7-GHz Active Gate Driver for GaN FETs to Combat Overshoot, Ringing, and EMI
Harry C. P. Dymond · Jianjing Wang · Dawei Liu · Jeremy J. O. Dalton 等8人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2018年1月
有源栅极驱动技术在Si和SiC功率变换器中已证明能有效优化开关波形。然而,针对亚10ns开关瞬态的GaN器件,现有变参数驱动技术多局限于单次调整。本文提出了一种新型栅极驱动器,通过高频有源控制进一步提升GaN器件在高速开关过程中的EMI抑制能力及波形质量。
解读: 随着阳光电源在户用光伏逆变器及小型化储能产品中对功率密度要求的不断提高,GaN器件的应用已成为提升效率的关键。该文献提出的高频有源栅极驱动技术,能够有效解决GaN器件在高速开关过程中带来的电磁干扰(EMI)和电压振铃问题,这对于优化阳光电源新一代高频化、小型化逆变器及充电桩产品的PCB布局与电磁兼容...
基于自适应观测器非线性控制方案的交错式多电平升压变换器接口高功率直流微电网大信号稳定性研究
Large-Signal Stabilization of Interleaved Multilevel Boost Converter Interfaced High-Power DC Microgrid Using an Adaptive Observer-Based Nonlinear Control Scheme
Wentao Jiang · Zhishuang Wang · Xiangke Li · Rui Ma 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年7月
交错式多电平升压变换器(IMBC)凭借低电流纹波和高电压增益优势,成为连接低压能源与直流微电网母线的理想拓扑。针对直流微电网中恒功率负载(CPL)带来的系统失稳风险,本文提出了一种基于自适应观测器的非线性控制方案,有效提升了IMBC接口直流微电网的大信号稳定性。
解读: 该研究针对高功率直流微电网中的IMBC拓扑及恒功率负载稳定性问题,对阳光电源的储能系统(如PowerTitan、PowerStack)及光储一体化直流耦合方案具有重要参考价值。随着直流微电网应用增多,CPL带来的负阻抗特性易引发系统振荡,该文提出的非线性控制与自适应观测器方案,可优化PCS在弱电网或...
在10⁷ ions/cm²注量和82.1 MeV⋅cm²/mg LET环境下抗辐照的1.4-kV β-Ga₂O₃异质结势垒肖特基二极管
1.4-kV Irradiation-Hardened β-Ga₂O₃ Heterojunction Barrier Schottky Diode Under 10⁷ ions/cm² Fluence and 82.1 MeV⋅cm²/mg LET Environments
Na Sun · Zhengliang Zhang · Feng Zhou · Tianqi Wang 等6人 · IEEE Electron Device Letters · 2025年5月
空间环境中重离子辐照引发的单粒子烧毁(SEB)对航空航天电力电子器件构成了重大威胁。本研究展示了具有卓越单粒子烧毁能力的抗辐照 $\beta $ -Ga₂O₃异质结势垒肖特基(HJBS)二极管。该器件设计采用了由 p 型氧化镍(NiO)填充的微米级深沟槽以及高介电常数钛酸钡(BaTiO₃)场板(FP)边缘终端结构。这种架构在单粒子辐照期间,通过具有低欧姆接触电阻的嵌入式沟槽 Ni/p - NiO 有效地提取辐射诱导的正电荷(空穴),通过精心设计的电荷泄放路径显著减轻了电荷聚集,同时最大限度地减少...
解读: 从阳光电源的业务视角来看,这项1.4kV抗辐照β-Ga₂O₃异质结势垒肖特基二极管技术具有重要的战略参考价值,但其应用场景与公司当前主营业务存在显著差异。 该技术的核心突破在于解决航天环境下重离子辐照引发的单粒子烧毁问题,通过深沟槽p型NiO填充和高介电常数BaTiO3场板设计,实现了超过1.4k...
带场板结构的GaN HEMT输入、输出及反向电容的物理分析模型
Physics-Based Analytical Model for Input, Output, and Reverse Capacitance of a GaN HEMT With the Field-Plate Structure
Dejana Cucak · Miroslav Vasic · Oscar Garcia · Jesus Angel Oliver 等10人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2017年3月
本文针对具有栅极场板结构的常开型AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管(HEMT),在亚阈值区建立了输入、输出及反向电容的物理分析模型。该模型与现有的输出I-V特性模型相结合,为GaN器件的电学特性提供了完整的解析方程组。
解读: GaN作为第三代宽禁带半导体,在提升功率密度和开关频率方面具有显著优势。该模型对阳光电源在户用光伏逆变器及小型化充电桩产品中应用GaN器件具有重要指导意义。通过精确建模器件的寄生电容,研发团队可在设计阶段更准确地评估开关损耗与EMI特性,优化驱动电路设计,从而进一步缩小产品体积并提升转换效率。建议在...
肖特基型p-GaN栅HEMT中漏极依赖双向动态阈值电压漂移的全范围研究
Full-Range Investigation of Drain-Dependent Bidirectional Dynamic Threshold Voltage Shift in Schottky-Type p-GaN Gate HEMT
Muqin Nuo · Ming Zhong · Zetao Fan · Yunhong Lao 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年2月
本研究采用基于梯形波的提取方法,对肖特基型 p - GaN 栅高电子迁移率晶体管(HEMT)中与漏极相关的动态阈值电压($V_{\text {th}}$)进行了研究,揭示了漏极应力($V_{\text {DS - off}}$)、栅极应力($V_{\text {GS - on}}$)以及测量$V_{\text {th}}$时的漏极偏压($V_{\text {DS - M}}$)的综合影响。在研究的第一部分,通过使用$V_{\text {GS - off}}$/$V_{\text {GS - on...
解读: 从阳光电源光伏逆变器和储能系统的核心器件应用角度,这项关于肖特基型p-GaN栅HEMT动态阈值电压特性的研究具有重要参考价值。GaN HEMT作为新一代宽禁带功率半导体,其高频、高效、高功率密度特性正是我们逆变器和储能变流器实现小型化、高效化的关键使能技术。 该研究揭示的双向动态阈值漂移现象直接关...
电机驱动中模型预测控制的最新进展—第一部分:基本概念与高级策略
Latest Advances of Model Predictive Control in Electrical Drives—Part I: Basic Concepts and Advanced Strategies
Jose Rodriguez · Cristian Garcia · Andres Mora · Freddy Flores-Bahamonde 等21人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年4月
本文综述了模型预测控制(MPC)在电机驱动领域的最新研究进展。重点探讨了多目标代价函数中的权重因子计算、电流/转矩谐波畸变优化等关键问题,为高性能电力电子控制策略提供了理论基础。
解读: 模型预测控制(MPC)在阳光电源的组串式逆变器及风电变流器中具有极高的应用价值。相比传统PWM控制,MPC能实现更快的动态响应和多目标优化(如损耗与谐波平衡)。建议研发团队将文中提到的权重因子自适应调整策略引入iSolarCloud智能运维平台的底层控制算法中,以提升逆变器在弱电网环境下的并网稳定性...
通过插入Al₂O₃中间层实现多态与超低功耗铁电隧道结
Multistates and Ultralow-Power Ferroelectric Tunnel Junction by Inserting Al₂O₃ Interlayer
Yefan Zhang · Shihao Yu · Peng Yang · Xiaopeng Luo 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2024年12月
在本文中,我们设计了一种优化的铁电隧道结(FTJ)器件结构,即在 Hf₀.₅Zr₀.₅O₂(HZO)薄膜之间插入 3 纳米的 Al₂O₃。Al₂O₃ 中间层可以阻止 HZO 晶粒的纵向生长,并增加铁电畴的数量。因此,带有 Al₂O₃ 中间层的 FTJ 器件展现出惊人的多级状态(256 级)和超低的计算功耗(76.1 皮瓦/比特)。此外,所提出的 FTJ 器件具有高线性度( $\alpha _{\text {p}} = -1.262$ )、宽调制能力和良好的可重复性。研究结果表明,该器件在高能效类...
解读: 从阳光电源的业务视角来看,这项铁电隧道结(FTJ)技术虽然当前主要面向类脑计算领域,但其核心特性与我们在新能源领域的技术需求存在潜在契合点。 该技术通过在HZO铁电薄膜中插入Al₂O₃中间层,实现了256级多态存储和76.1 pW/bit的超低功耗,这种极致的能效优化理念与阳光电源在光伏逆变器和储...
HiGN-ARec:一种用于空间层级光伏功率预测的自适应协调分层图网络
HiGN-ARec: A Hierarchical Graph Network with Adaptive Reconciliation for PV Power Forecasting in Spatial Hierarchy
Yanru Yang · Ping Wang · Shaolong Shu · Feng Lin · IEEE Transactions on Sustainable Energy · 2025年8月
在具有层级结构的电网中,光伏(PV)功率预测至关重要。本文提出一种端到端深度网络HiGN-ARec,可同时预测各层级的光伏功率。该模型包含基础预测与协调两部分:基础预测部分结合先进的时空模块与跨层级交互模块,充分挖掘层级内与层级间信息;协调部分引入可学习的协调矩阵P和聚合矩阵S,以实现预测结果的动态调整与层级一致性约束。实验基于美国国家可再生能源实验室(NREL)的合成数据验证了方法的有效性,结果表明所提方法优于现有对比方法。
解读: 该分层图网络光伏功率预测技术对阳光电源iSolarCloud智能运维平台及SG系列光伏逆变器具有重要应用价值。其层级化预测架构可直接应用于分布式光伏电站的多层级功率管理:从单台SG逆变器到汇流箱、再到区域电站的全链条预测。自适应协调机制能确保各层级预测一致性,可优化PowerTitan储能系统的充放...
增强太阳能无人机光伏系统能量供应的方法
Methods to Enhance the Energy Supply of Photovoltaic System for Solar-Powered Unmanned Aerial Vehicle
Yun Zhang · Haisen Wang · Shenghan Gao · Zhen Huang 等5人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年1月
本文提出一种循环移位(CS)重构方案和两阶段最大功率点跟踪(TS-MPPT)方法,以提升太阳能无人机(SPUAV)光伏系统在部分遮阴条件下的能量供给能力。CS重构方案通过纵向移动光伏组件分散阴影,并推导最优移动距离,不仅提高了遮阴下的输出功率,还通过将全局最大功率点(GMPP)与右功率点(RPP)对齐简化了MPPT过程。TS-MPPT方法利用P-V曲线导数确定MPP位置,并通过求解线性方程交点实现快速跟踪,显著缩短响应时间并消除漂移现象。仿真与实验验证表明,相较于总交叉连接(TCT)结构,CS方...
解读: 该文提出的TS-MPPT算法对阳光电源SG系列光伏逆变器具有重要应用价值。其基于P-V曲线导数判定MPP位置并通过线性方程交点快速跟踪的方法,可显著优化现有MPPT算法性能:启动时间缩短60.6%、跟踪时间减少39.1%,且消除漂移现象,这对提升逆变器在复杂遮阴场景下的发电效率至关重要。循环移位重构...
KTaO3/NiFe肖特基结中增强的反欧姆效应
Enhanced anti-Ohmic effect in NiFe/KTaO3 Schottky junction
Simei Ran · Yifei Wang · Chenhao Duan · Hong Yan 等6人 · Applied Physics Letters · 2025年8月 · Vol.127
肖特基结中的反欧姆效应是非平衡载流子扩散过程中的有趣现象,表现为在恒定扩散电流下电阻增大时电压反而降低。本文采用宽带隙KTaO3替代p-Si作为NiFe基肖特基结的衬底,显著增强了该效应。通过深入研究,排除了衬底电阻率的影响,最终将效应增强归因于KTaO3/NiFe结中理想因子的降低。结合各向异性横向光电压(ALPV)与各向异性磁阻的关系分析,理论预测的ALPV温度依赖性与实验结果一致。本研究为优化基于肖特基结的电子器件性能提供了思路和理论依据。
解读: 该肖特基结反欧姆效应研究对阳光电源功率器件设计具有重要参考价值。KTaO3宽带隙材料的理想因子优化机制,可启发SiC/GaN功率模块的肖特基二极管设计,降低导通损耗并改善温度特性。该效应的温度依赖性分析可应用于ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器的功率器件热管理优化,提升高温环境下的转换效率。此外...
通过多功能单片保护电路提高GaN功率HEMT的稳定性
Stability Improvement of GaN Power HEMT by a Multifunctional Monolithic Protection Circuit
Qihao Song · Xin Yang · Bixuan Wang · Everest Litchford 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年12月
本文提出了一种与氮化镓(GaN)功率高电子迁移率晶体管(HEMT)单片集成的栅极静电放电(ESD)保护电路。除了增强栅极在ESD事件中的鲁棒性外,该多功能电路还能提高功率HEMT在正常开关操作时导通电阻($R_{ON}$)和阈值电压($V_{TH}$)的稳定性。这种改进的实现方式是在关断状态下钳位HEMT的负栅极偏置($V_{G}$),而负栅极偏置是功率p型栅极GaN HEMT中$R_{ON}$和$V_{TH}$不稳定的关键原因。本文搭建了一个电路装置,用于原位监测动态$R_{ON}$及其从第一...
解读: 从阳光电源的业务视角来看,这项GaN功率HEMT单片集成保护电路技术具有重要的战略价值。作为光伏逆变器和储能变流器的核心功率器件,GaN HEMT因其高开关频率、低导通损耗和高功率密度特性,是实现系统小型化和效率提升的关键技术路径。 该研究解决的核心痛点直接关系到我们产品的可靠性表现。在光伏逆变器...
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