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平面型FS 3.3 kV/50 A IGBT芯片在钳位电感负载下两种关断失效的比较
Comparisons of Two Turn-off Failures Under Clamped Inductive Load in Planar FS 3.3 kV/50 A IGBT Chip
Jiayu Fan · Yaohua Wang · Feng He · Mingchao Gao 等8人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年12月
本文研究了绝缘栅双极型晶体管（IGBT）在钳位电感负载下的关断失效问题，重点分析了动态闩锁效应和二次击穿两种失效机理。通过实验研究，揭示了这两种失效模式的典型特征及差异，为高压IGBT芯片的可靠性评估与设计提供了关键参考。
解读: 高压IGBT是阳光电源集中式逆变器及大型储能系统（如PowerTitan）的核心功率器件。3.3kV等级器件常用于中高压变流器架构，其关断失效机理直接关系到系统的安全运行边界。本文对动态闩锁和二次击穿的深入研究，有助于阳光电源研发团队在设计阶段优化驱动电路参数、改善散热布局，并提升在极端工况下的可靠...
通过针对性优化封装提升压接式IGBT模块的短路耐受能力
Improving Short-Circuit Withstand Capability by Targeted Optimization Package for Press-Pack IGBT Module
Renkuan Liu · Hui Li · Xiaorong Luo · Ran Yao 等10人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年10月
本文针对压接式IGBT（PP-IGBT）模块提出了一种电-热-机械（ETM）多物理场瞬态有限元模型，并设计了一种针对性优化封装（TOP）以提升其短路耐受能力（SCWC）。通过对3.3kV/50A PP-IGBT的建模与耦合关系分析，验证了该优化方案在极端工况下的可靠性提升效果。
解读: 压接式IGBT（PP-IGBT）因其高可靠性和失效短路特性，是阳光电源大功率集中式光伏逆变器及PowerTitan系列大型储能PCS的核心功率器件。本文提出的ETM多物理场耦合建模方法，能够精准评估高压大功率器件在短路故障下的热机械应力，对提升阳光电源核心产品的极端工况可靠性具有重要指导意义。建议研...
面向铁路应用的6.5 kV高压IGBT模块高温反偏
HTRB）测试方法研究
Yuxing Yan · Weijie Wang · Erping Deng · Zuoyi Wang 等8人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年11月
本文提出了一种针对铁路用6.5 kV高压IGBT模块的高温反偏（HTRB）及高压高温高湿反偏（HV-H3TRB）测试的温度稳定方法。针对传统气候箱难以满足多芯片并联高压模块温度稳定性的问题，该方法通过优化测试环境与热管理策略，提升了高压功率器件可靠性评估的准确性。
解读: 该研究关注高压IGBT模块的可靠性测试，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。随着光伏与储能系统向更高电压等级（如1500V及以上）发展，核心功率器件的耐压与高温稳定性至关重要。文中提出的温度稳定测试方法可优化公司在功率模块选型、老化测试及寿命预测...
针对大功率沟槽栅/场截止IGBT模块关断过程中最大dIc/dt的动态热敏电参数的分析与实验研究
Analytical and Experimental Investigation on A Dynamic Thermo-Sensitive Electrical Parameter With Maximum dI_{C}/dt During Turn-off for High Power Trench Gate/Field-Stop IGBT Modules
Yuxiang Chen · Haoze Luo · Wuhua Li · Xiangning He 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2017年8月
本文提出了一种利用IGBT关断过程中最大集电极电流下降率（dIc/dt）作为动态热敏电参数（DTSEP），以提取沟槽栅/场截止IGBT模块结温的方法。文中首先建立了IGBT关断瞬态集电极电流的理论模型，并分析了其行为特性。
解读: 该研究直接关联阳光电源的核心功率器件应用。作为全球领先的逆变器和储能系统供应商，阳光电源在大功率组串式逆变器（如SG系列）和大型储能系统（如PowerTitan）中广泛使用大功率IGBT模块。结温监测是提升系统可靠性、实现主动热管理及延长器件寿命的关键技术。该DTSEP方法无需额外传感器，通过监测关...
栅极驱动器和共源电感对IGBT模块短路行为及保护的影响
The Influence of the Gate Driver and Common-Source Inductance on the Short-Circuit Behavior of IGBT Modules and Protection
Xing Liu · Jens Kowalsky · Clemens Herrmann · Christian Baumler 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2020年10月
本文深入研究了栅极驱动单元对IGBT模块短路（SC）II型和III型行为的影响。研究发现，功率模块辅助引脚测得的电压并非IGBT芯片接触点的真实栅极电压。这种差异对短路保护策略的设计至关重要，揭示了栅极驱动设计与寄生电感在极端工况下的相互作用机制。
解读: 该研究对阳光电源的核心产品线（如组串式/集中式逆变器、PowerTitan储能系统）至关重要。IGBT是上述产品的功率核心，短路保护的可靠性直接决定了系统的安全性与寿命。研究指出的辅助引脚与芯片真实电压的偏差，提示我们在开发高功率密度逆变器时，需优化驱动电路布局以减小共源电感，并改进短路检测算法。建...
功率循环测试下IGBT模块芯片连接层的疲劳裂纹网络
Fatigue Crack Networks in Die-Attach Layers of IGBT Modules Under a Power Cycling Test
Shenyi Liu · Vesa Vuorinen · Xing Liu · Olli Fredrikson 等8人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年12月
芯片连接层是影响IGBT模块可靠性的薄弱环节。本文针对IGBT模块焊料层中心区域发现的一种新型失效机制——疲劳裂纹网络（FCN），通过快速功率循环测试（PCT）研究了其形成机理。
解读: IGBT模块是阳光电源组串式/集中式光伏逆变器、储能变流器（PCS）及风电变流器的核心功率器件。该研究揭示的芯片连接层疲劳裂纹网络（FCN）失效机制，对于提升阳光电源核心产品的长期可靠性至关重要。建议研发团队在进行功率模块选型评估及寿命预测模型构建时，重点考虑该新型失效机理，优化散热设计与封装工艺，...
基于数字死区平均电流控制与负载电流前馈的主动纹波抑制技术
Active Ripple Suppression Technique Based on Digital Dead-Beat Average Current Control and Load Current Feed-Forward for IGBT and GaN Hybrid Half-Bridge Circuit in Fractional Power Processing Mode
Yanyan Jin · Guihua Mao · Nengmou Xu · Yingjie He 等5人 · IEEE Transactions on Industrial Electronics · 2025年10月 · Vol.73
本文针对IGBT与GaN混合半桥电路在分数功率处理模式下的负载动态响应差问题，提出一种结合数字死区平均电流控制与双支路负载电流前馈的主动纹波抑制技术，显著提升瞬态性能，并通过实验验证了其有效性。
解读: 该技术可直接应用于阳光电源ST系列储能变流器（PCS）及PowerTitan液冷储能系统中的多电平/混合开关拓扑，提升宽禁带器件协同效率与动态响应能力。建议在下一代高功率密度组串式逆变器和光储一体机中引入IGBT-GaN混合桥臂设计，结合iSolarCloud平台实现自适应死区控制参数在线优化，增强...
采用并联压接式二极管的半桥单元性能提升研究
Improved Performance for Half-Bridge Cells With a Parallel Presspack Diode
Fabian Hohmann · Mark-M. Bakran · IEEE Transactions on Power Electronics · 2019年4月
本文研究了一种通过并联压接式二极管来提升IGBT半桥单元效率的方法。文章详细讨论了该拓扑在模块化多电平变换器（MMC）应用中的开关性能及其损耗特性。
解读: 该研究针对高压大功率应用中的开关损耗优化，对阳光电源的集中式逆变器及大型储能系统（如PowerTitan系列）具有重要参考价值。在兆瓦级及以上的高压变流器设计中，通过优化二极管配置提升效率，可直接降低系统散热需求并提升功率密度。建议研发团队评估压接式二极管在模块化多电平拓扑中的集成可行性，特别是在提...
基于4.5kV/1.5kA高压IGBT模块的双三电平有源中点钳位电压源变换器
3L-ANPC-VSC）桥臂换流行为分析
Alvar Mayor · Mario Rizo · Ana Rodriguez Monter · Emilio J. Bueno · IEEE Transactions on Power Electronics · 2019年2月
三电平有源中点钳位（3L-ANPC）变换器旨在解决传统NPC拓扑中功率器件损耗分布不均的问题。本文针对采用4.5kV/1.5kA高压IGBT模块的双3L-ANPC变换器桥臂，深入分析了开关过程中的换流行为，重点研究了杂散电感对器件开关性能及电压应力的影响。
解读: 该研究聚焦于高压大功率变换器核心拓扑及IGBT换流特性，与阳光电源的中压/大功率集中式光伏逆变器及大型储能PCS（如PowerTitan系列）高度相关。3L-ANPC拓扑能有效优化大功率器件的损耗分布，提升系统效率与可靠性。建议研发团队关注文中关于杂散电感对高压IGBT开关瞬态的影响分析，这对于优化...
基于晶闸管和IGBT电解整流器在公用事业规模可再生能源制氢系统中的最优投资组合
Optimal Investment Portfolio of Thyristor- and IGBT-Based Electrolysis Rectifiers in Utility-Scale Renewable P2H Systems
Yangjun Zeng · Yiwei Qiu · Liuchao Xu · Chenjia Gu 等6人 · IEEE Transactions on Sustainable Energy · 2025年8月
可再生能源制氢（ReP2H）系统需通过整流器为电解槽（ELZs）供电。绝缘栅双极型晶体管整流器（IGBT-Rs）与晶闸管整流器（TRs）在成本、损耗及无功功率特性上存在显著差异。本文提出一种最优投资组合模型，综合考虑ELZs、整流器与无功补偿设备的投资决策，并协调可再生能源、储能、无功资源及多电解槽的启停与负载分配。基于加权信息间隙决策理论（W-IGDT）构建两阶段随机规划模型以应对风光出力与氢价不确定性，并采用逐步对冲算法加速求解。算例表明，相较于单一整流器配置或常规设计，最优配置最高可提升收...
解读: 该研究对阳光电源光储制氢一体化系统具有重要应用价值。针对公司ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器配套的电解制氢整流器选型，研究提出的TR与IGBT-R 3:1最优配置方案可直接指导产品组合设计，在降低系统投资的同时提升13.78%收益。基于W-IGDT的两阶段随机规划方法可集成至iSolarClo...
一种针对仅配备两个电流传感器的并网三相逆变器中IGBT故障与电流传感器故障的快速诊断方法
A Fast Diagnosis Method for Both IGBT Faults and Current Sensor Faults in Grid-Tied Three-Phase Inverters With Two Current Sensors
Zhan Li · Pat Wheeler · Alan Watson · Alessandro Costabeber 等8人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2020年5月
本文针对仅使用两个电流传感器的三相三线制并网逆变器，提出了一种能够同时诊断IGBT开路故障和电流传感器故障的新方法。该方法解决了在传感器数量受限或传感器失效场景下，无法同时实现功率器件与传感系统故障监测的技术难题，提升了逆变系统的运行可靠性。
解读: 该技术对阳光电源的组串式逆变器（如SG系列）和集中式逆变器具有重要应用价值。在追求高功率密度和成本优化的设计中，减少电流传感器数量是趋势，但会增加故障诊断难度。本文提出的双重故障诊断算法可直接集成至iSolarCloud智能运维平台或逆变器底层控制固件中，有效提升设备在复杂工况下的自诊断能力，降低运...
混合SiC-Si直流-交流拓扑：SHEPWM Si-IGBT主单元处理高功率，集成部分功率SiC-MOSFET从单元以提升性能
Hybrid SiC-Si DC–AC Topology: SHEPWM Si-IGBT Master Unit Handling High Power Integrated With Partial-Power SiC-MOSFET Slave Unit Improving Performance
Chuang Liu · Kehao Zhuang · Zhongchen Pei · Di Zhu 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年3月
本文基于部分功率变换概念，提出了一种混合SiC-Si直流-交流拓扑以提升高功率应用性能。主单元（MU）采用低频工作的Si-IGBT处理主要高功率，以发挥其大电流容量优势；从单元（SU）采用SiC-MOSFET补偿MU的低开关频率带来的电能质量问题，从而在保持高效率的同时实现高功率密度。
解读: 该拓扑通过Si-IGBT与SiC-MOSFET的混合应用，巧妙平衡了成本与效率，对阳光电源的组串式逆变器和大型集中式逆变器具有重要参考价值。在高功率密度要求日益严苛的背景下，该技术可显著降低开关损耗并优化电能质量。建议研发团队评估该混合拓扑在PowerTitan系列储能变流器及大功率光伏逆变器中的应...
IGBT单元结构在过载工况下的优化研究
A Review on Cell Structure Optimization of IGBT Under Overload Condition
Ke Wang · Lin Liang · Ziyang Zhang · Zhongqi Guo 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2026年1月 · Vol.73
随着高比例可再生能源并网，构网型变流器备受关注。电网扰动引发的电压暂降会导致其IGBT过流，威胁系统安全。本文综述了提升IGBT过载能力的单元结构优化技术，聚焦于导通压降与关断损耗的折衷优化，并分析了原理、实现方法及局限性。
解读: 该文直接支撑阳光电源ST系列PCS、PowerTitan及组串式逆变器中高压大电流IGBT模块的可靠性设计。在构网型（GFM）应用及LVRT/HVRT工况下，优化后的IGBT单元结构可显著提升短时过载耐受能力（如120%额定电流持续10s），降低热失效风险。建议在下一代ST5000/6300PCS及...
用于6500V/1000A IGBT模块以降低开关损耗和集电极电流过冲的大电流输出数字栅极驱动器
Large-Current Output Digital Gate Driver for 6500 V, 1000 A IGBT Module to Reduce Switching Loss and Collector Current Overshoot
Kohei Horii · Hiroki Yano · Katsuhiro Hata · Ruizhi Wang 等9人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年7月
本文提出了一种采用半桥数模转换芯片和两个功率MOSFET的8位数字栅极驱动器（DGD），可实现±15V的输出电压摆幅及高达28A的驱动电流。该方案旨在降低6500V/1000A高压大电流IGBT模块的开关损耗（ELOSS）及集电极电流过冲（IOVERSHOOT），提升高压功率器件的驱动性能。
解读: 该技术对阳光电源的集中式逆变器及大型储能系统（如PowerTitan系列）具有重要参考价值。在兆瓦级高压应用中，IGBT的驱动性能直接决定了系统的效率与可靠性。通过优化栅极驱动电路以降低开关损耗和电流过冲，不仅能提升逆变器/PCS的整机效率，还能有效缓解高压IGBT在复杂工况下的应力，延长设备寿命。...
一种基于电磁声纹的IGBT器件多工况老化状态诊断方法
An Electromagnetic Voiceprint Method for Aging Condition Diagnosis of IGBT Devices Under Multiple Operating Conditions
Shuzhi Wen · Bingkun Wei · Lisha Peng · Shisong Li 等6人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年5月
功率器件的健康状态监测对其安全可靠运行至关重要。近年来，开关瞬态电磁声纹（EMVP）信号成为评估器件健康状态的新颖指标。然而，现有基于EMVP的老化状态识别依赖人工判读，准确率较低。本文提出一种适用于多种工况的IGBT器件电磁声纹健康监测方法，构建了时空特征融合交叉注意力神经网络用于老化状态识别。实验结果表明，该网络对IGBT老化状态的识别准确率超过95%。同时引入迁移学习策略，提升了模型在小样本数据下的有效性与泛化能力，实现了多工况下IGBT器件老化状态的快速精确评估。
解读: 该IGBT电磁声纹诊断技术对阳光电源核心产品线具有重要应用价值。在ST系列储能变流器和PowerTitan大型储能系统中，IGBT作为关键功率器件，其健康状态直接影响系统可靠性。该方法通过时空特征融合神经网络实现95%以上的老化识别准确率，可集成至iSolarCloud智能运维平台，实现从人工判读到...
低气压环境下IGBT模块功率循环老化机理和寿命预测研究
Research on Power Cycling Aging Mechanism and Lifetime Prediction of IGBT Modules Under Low Air Pressure
Yue Pan · Yongqiang Kang · Zhichen Liu · Yifan Wei 等6人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年7月
低压环境运行的IGBT模块存在显著性能退化,影响可靠性。使用定制实验平台研究低压条件下IGBT模块功率循环老化特性和机理。结果显示低压(54kPa)加速老化,通态电压降增加5%时标准气压模块仅增加3%。低压下最大稳态结温增加12%,标准气压仅7%。老化模块拆解显示低气压环境键合质量和绝缘退化更严重。建立多物理场(电流-热-力)模型,结合低压对流换热修正分析这些效应。模型证实低压受限散热导致结温和应力(键合丝脚、焊料层边缘、铜陶瓷界面)增加,导致键合丝脱落。基于气压、散热和结温耦合,利用实验数据和...
解读: 该低气压IGBT老化机理和寿命预测技术对阳光电源高海拔和航空应用功率模块设计有重要参考价值。低压多物理场耦合模型可应用于西藏和青海等高海拔地区储能和光伏项目的IGBT可靠性评估。寿命预测方法对阳光电源功率模块的高原适应性设计和降额曲线制定有指导意义。该技术对ST储能系统在特殊环境下的可靠性保障和预测...
IGBT及互连结构温度分布下Vce-Tj相关性的校准与测量
Calibration and Measurement of Vce-Tj Correlation With Temperature Distribution of IGBT and Interconnections
作者未知 · IEEE Transactions on Power Electronics · 日期未知
在线结温（Tj）估计对功率半导体器件的可靠性评估至关重要。通常利用负载电流下导通电压（Vce）与结温的预校准相关性进行计算。然而，校准过程中器件内部不均匀的温度分布会影响精度。本文研究了IGBT及互连结构在温度分布影响下的Vce-Tj相关性校准与测量方法。
解读: 该研究直接服务于阳光电源核心产品线（光伏逆变器、储能PCS、风电变流器）的可靠性提升。IGBT作为上述产品的核心功率器件，其结温的精准在线监测是实现寿命预测和主动热管理的关键。通过优化Vce-Tj相关性校准，可显著提升iSolarCloud平台对逆变器及PCS内部功率模块的故障预警准确度，降低因热应...
具有不平衡杂散参数的并联IGBT模块动态电热模型
Dynamic Electrothermal Model of Paralleled IGBT Modules With Unbalanced Stray Parameters
Yunyu Tang · Hao Ma · IEEE Transactions on Power Electronics · 2017年2月
针对并联IGBT模块在安装过程中常见的杂散参数不平衡问题，本文提出了一种扩展至并联系统的动态电热模型。该模型旨在准确描述并联模块间的电流分配差异及温度分布不均，为功率模块的并联应用提供理论支撑。
解读: 该研究对于阳光电源的核心产品线（如集中式逆变器、PowerTitan储能系统及大功率风电变流器）具有极高的应用价值。在大功率电力电子设备中，IGBT模块的并联是实现高功率密度的关键，而杂散参数不平衡直接影响模块的均流特性与热应力分布，进而决定了系统的可靠性与寿命。建议研发团队将此动态电热模型集成至i...
基于开关频率调制的VSG基频结温主动热控制方法
Active Thermal Control With Switching Frequency Modulation for Fundamental Frequency Junction Temperature of the VSG
Yiming Cao · Yingzhou Peng · Chongyu Zhao · Quanjie Wang 等5人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2024年10月
随着可再生能源的广泛应用，具备自同步并网能力的虚拟同步发电机（VSG）受到广泛关注。作为功率转换核心器件，IGBT因易发生故障而影响系统可靠性与寿命，成为研究重点。现有主动热控制（ATC）方法虽可调控IGBT芯片结温并延长寿命，但多需改动模块结构或导致电能质量下降，且忽视基频电流引起的长期热循环对周期性结温波动的影响。为此，本文提出一种基于开关频率调制的VSG内部IGBT主动热控制方法，有效降低IGBT平均结温及周期性结温波动。仿真与实验验证了该方法的有效性。
解读: 该基于开关频率调制的VSG热控制技术对阳光电源储能与光伏产品线具有重要应用价值。针对ST系列储能变流器和PowerTitan大型储能系统，该方法可在不改动IGBT模块结构的前提下，通过动态调节开关频率有效降低功率器件平均结温及基频热循环引起的周期性温度波动，直接提升系统可靠性与寿命。对于阳光电源已广...
一种改进的高功率IGBT模块剩余寿命预测与预测性维护融合框架
An Improved Fusion Framework of Remaining Useful Life Prediction and Predictive Maintenance for High-Power IGBT Modules
Hengzhi Liu · He-sheng Zhang · Yicong Tang · IEEE Transactions on Power Electronics · 2026年4月
本文提出了一种针对高功率IGBT模块的剩余寿命（RUL）预测与预测性维护（PdM）融合框架。该框架解决了现有方法在不确定性管理上鲁棒性不足的问题，并综合考虑了可靠性信息与随机失效因素，旨在提升电力电子设备的运行可靠性与维护决策的及时性。
解读: IGBT模块是阳光电源组串式/集中式光伏逆变器、PowerTitan/PowerStack储能变流器及风电变流器的核心功率器件。该研究提出的RUL预测与PdM融合框架，能够显著提升阳光电源iSolarCloud智能运维平台在设备全生命周期管理中的预测精度。通过将该算法集成至逆变器及PCS的本地控制器...
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