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基于故障容错NPC IGCT变换器中功率器件的热应力与高温效应研究
Thermal Stress and High Temperature Effects on Power Devices in a Fault-Resilient NPC IGCT-Based Converter
Anderson Vagner Rocha · Subhashish Bhattacharya · Giti Karimi Moghaddam · Richard D. Gould 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2016年4月
集成门极换流晶闸管（IGCT）及压接式功率二极管已广泛应用于百千瓦至兆瓦级中压中点钳位（NPC）变换器。由于其在工业核心流程中的关键作用，高可靠性与可用性至关重要。本文重点研究了在故障容错运行模式下，高温环境与热应力对功率器件性能及寿命的影响，为提升大功率变换系统的可靠性提供了理论支撑。
解读: 该研究关注中压大功率NPC拓扑及IGCT器件的热可靠性，与阳光电源的集中式光伏逆变器及大型储能系统（如PowerTitan系列）的技术路线有一定关联。虽然阳光电源目前主流采用IGBT/SiC器件，但随着大功率变换器向更高电压等级和更高功率密度演进，文中关于多电平拓扑的热应力分析及故障容错设计方法，对...
基于15 kV SiC IGBT的中压并网三相三电平NPC变换器谐波分析与控制器设计
Harmonic Analysis and Controller Design of 15 kV SiC IGBT-Based Medium-Voltage Grid-Connected Three-Phase Three-Level NPC Converter
Sachin Madhusoodhanan · Krishna Mainali · Awneesh Tripathi · Dhaval Patel 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2017年5月
针对中压并网应用，受限于硅基器件电压等级，通常采用级联变换器。本文研究了基于15 kV碳化硅（SiC）IGBT的三相三电平中性点钳位（NPC）变换器，分析了其谐波特性并提出了相应的控制器设计方案，旨在提升高压宽禁带半导体在电网侧应用中的性能。
解读: 该研究涉及高压SiC器件在三电平NPC拓扑中的应用，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）演进，利用SiC器件替代传统Si器件可显著降低开关损耗、提升功率密度并优化散热设计。建议研发团队关注15...
一种具有改进调制方案的硅/碳化硅混合五电平有源中点钳位逆变器
A Si/SiC Hybrid Five-Level Active NPC Inverter With Improved Modulation Scheme
Li Zhang · Zhongshu Zheng · Chushan Li · Ping Ju 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2020年5月
本文提出了一种2-SiC混合五电平有源中点钳位（5L-ANPC）全桥逆变器。该方案通过结合硅基（Si）与碳化硅（SiC）功率器件，在性能与成本之间取得了平衡，旨在优化多电平逆变器的效率与功率密度，并提出了相应的改进调制策略。
解读: 该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。通过采用Si/SiC混合拓扑，可以在不大幅增加成本的前提下，显著提升逆变器的转换效率和功率密度，这对于追求极致效率的PowerTitan储能变流器及新一代大功率光伏逆变器具有显著的竞争优势。建议研发团队评估该五电平拓扑在降低开关...
三相NPC功率变换器的扩展周期控制FCS-MPC方法
Extended Period Control Approach FCS-MPC for Three Phase NPC Power Converters
Matias Aguirre M. · Sergio Vazquez · Alan H. Wilson-Veas · Samir Kouro 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年4月
有限控制集模型预测控制（FCS-MPC）在固定采样周期内选择电压矢量，无需调制器，但会导致开关频率可变。本文提出的周期控制方法（PCA-FCS-MPC）针对三相NPC变换器，在无需调制器的情况下有效控制了开关频率，解决了传统FCS-MPC开关频率不稳定的问题。
解读: 该技术对阳光电源的核心产品线具有极高的应用价值。阳光电源的集中式光伏逆变器及大型储能系统（如PowerTitan系列）广泛采用NPC（中点钳位）三电平拓扑。传统FCS-MPC虽动态响应快，但开关频率抖动带来的电磁干扰和损耗分布不均是工程痛点。该PCA-FCS-MPC方法能有效平抑开关频率，提升系统电...
基于Si/SiC混合器件与新型调制策略的混合型NPC-DAB变换器性能优化
Performance Optimization of Hybrid NPC-DAB Converter Utilizing Si and SiC Devices With a Novel Modulation Scheme
Nikhil Suresh Patil · Satish Belkhode · Anshuman Shukla · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年11月 · Vol.14
本文提出一种Si-IGBT与SiC-MOSFET混合使用的中点钳位型双有源桥（HNPC-DAB）变换器，结合多相移（MPS）调制策略，实现宽电压范围零电压开关（ZVS）与变压器峰值电流最小化，显著降低开关与导通损耗，并通过0.8kW样机验证其优于三相移（TPS）的性能。
解读: 该研究对阳光电源ST系列储能变流器（PCS）及PowerTitan大型储能系统的双向DC-DC级具有重要参考价值：Si/SiC混合器件方案可兼顾成本与效率，MPS调制有助于提升高压大功率PCS在宽电压范围（如1500V系统适配不同SOC电池簇）下的ZVS覆盖率和整机效率。建议在下一代高功率密度PCS...
一种用于三电平逆变器的消除共模电压PWM序列及降低电流纹波的在线算法
Novel Eliminated Common-Mode Voltage PWM Sequences and an Online Algorithm to Reduce Current Ripple for a Three-Level Inverter
Tam-Khanh Tu Nguyen · Nho-Van Nguyen · Nadipuram R. Prasad · IEEE Transactions on Power Electronics · 2017年10月
本文提出了一种针对三电平中点钳位（NPC）逆变器的载波基零共模电压（ZCMV）PWM算法。通过在半载波周期内应用改进的ZCMV开关序列，有效消除了共模电压，并提出了一种在线算法以降低电流纹波，优化了逆变器的输出性能。
解读: 该技术对阳光电源的核心产品线（如组串式逆变器及大型集中式逆变器）具有重要应用价值。三电平NPC拓扑是阳光电源大功率光伏逆变器的主流架构，通过优化PWM序列消除共模电压，可显著降低漏电流，提升系统电磁兼容性（EMC）表现，并减少对光伏组件的潜在损伤。同时，降低电流纹波的在线算法有助于减小输出滤波器的体...
用于高功率密度不同Si/SiC混合三电平有源NPC逆变器的评估
Evaluation of Different Si/SiC Hybrid Three-Level Active NPC Inverters for High Power Density
Li Zhang · Xiutao Lou · Chushan Li · Feng Wu 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2020年8月
相比全SiC MOSFET转换器，Si/SiC混合方案是平衡性能与成本的有效途径。本文提出了一种系统性方法，基于续流路径排列，从两种开关单元生成了2-SiC和4-SiC混合三电平有源中点钳位（3L-ANPC）逆变拓扑，旨在实现高功率密度设计。
解读: 该研究直接服务于阳光电源的核心竞争力——高功率密度逆变器设计。3L-ANPC拓扑广泛应用于阳光电源的组串式逆变器及大型集中式逆变器中。通过Si/SiC混合技术，公司可以在保持高性能的同时，显著降低大功率光伏逆变器和储能变流器（PCS）的成本，提升市场竞争力。建议研发团队评估该拓扑在PowerTita...
并联交错三电平中点钳位逆变器的谐波建模、分析与抑制
Modeling, Analysis, and Reduction of Harmonics in Paralleled and Interleaved Three-Level Neutral Point Clamped Inverters With Space Vector Modulation
Ruirui Chen · Jiahao Niu · Handong Gui · Zheyu Zhang 等9人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2020年4月
三相三电平逆变器并联在工业应用中日益普及。本文针对采用空间矢量调制（SVM）的三电平中点钳位（NPC）逆变器，建立了谐波计算分析模型，并研究了交错角对直流侧、交流侧谐波及电磁干扰（EMI）的影响，为优化逆变器性能提供了理论依据。
解读: 该研究直接关联阳光电源的核心产品线，特别是大功率组串式逆变器和集中式逆变器。三电平NPC拓扑是目前光伏逆变器实现高效率和高功率密度的关键技术。通过对并联交错技术的谐波建模与优化，阳光电源可进一步提升大功率机型的输出电能质量，降低滤波器体积与EMI水平，从而优化系统成本。建议研发团队将该谐波分析模型集...
基于五自由度调制的NPC三电平DAB变换器损耗平衡与瞬态直流偏置抑制策略
Loss Balance and Transient DC-Bias Suppression Strategies in Three-Level DAB Converters Modulated With Five DoFs
Zhichen Feng · Huiqing Wen · Qinglei Bu · Yinxiao Zhu 等9人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年7月
本文针对三电平（3L）中点钳位（NPC）双有源桥（DAB）变换器，探讨了五自由度PWM调制技术。该技术虽提升了对高直流母线电压的适应性及控制灵活性，但易导致内管与外管间的损耗不平衡及直流偏置问题。文章提出了相应的平衡与抑制策略，以优化变换器性能。
解读: 该研究直接关联阳光电源的储能变流器（PCS）及高压光伏逆变器技术。随着储能系统向高压化（如PowerTitan系列）发展，三电平NPC拓扑在提升效率和功率密度方面具有显著优势。五自由度调制策略能有效解决高压应用中功率器件（IGBT/SiC）的损耗不均问题，延长系统寿命。建议研发团队关注该调制策略在提...
面向全功率范围软开关与最小峰值电流的3/2LNPC-DAB变换器四重移相优化调制
Optimized Quadruple Phase-Shift Modulation of 3/2LNPC-DAB Converters for Full-Power-Range Soft-Switching and Minimum Peak Current
Jiayun Liu · Cheng Tang · Jiayu Hu · Qianming Xu 等8人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 预计 2026年6月
本文研究了三电平至两电平中点钳位（NPC）双有源桥（DAB）DC-DC变换器的对称移相调制。相比传统两电平DAB，该拓扑控制变量更多，导致运行模式和约束条件增加，调制优化复杂。文章提出了一种四重移相调制策略，旨在实现全功率范围内的软开关并最小化峰值电流。
解读: 该研究直接关联阳光电源储能系统（如PowerTitan、PowerStack）及大功率DC-DC变换环节。3/2LNPC拓扑在提升储能变流器（PCS）功率密度和效率方面具有显著优势，尤其适用于高压储能场景。通过四重移相优化，可有效降低开关损耗并减小电感峰值电流，从而提升PCS的整体转换效率和热管理性...
双三相永磁同步电机系统中基于三电平NPC逆变器与输出滤波器的电流谐波最小脉宽调制
Current Harmonic Minimum Pulse Width Modulation for Dual Three-Phase PMSM System With 3L-NPC Inverter and Output Filter
Chuanqiang Lian · LiYuan Guo · GuanDa Xu · Fei Xiao 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年2月
双三相永磁同步电机（DTP - PMSM）在风力发电、电动汽车和飞轮储能等领域有着广泛的应用。降低双三相永磁同步电机的电流谐波有利于提高运行效率、减少噪声和振动以及改善电磁兼容性，这对于提升系统的整体性能具有重要意义。本文主要研究采用三电平中点钳位（3L - NPC）逆变器和输出滤波器的表贴式双三相永磁同步电机的电流谐波最小脉宽调制（CHMPWM）方法。基于系统模型，推导了开关角与电机谐波电流之间的关系，并建立了电流谐波最小脉宽调制的数学模型。此外，通过求解所建立的优化问题，可以得到使电流谐波最...
解读: 从阳光电源的业务布局来看，这项针对双三相永磁同步电机系统的电流谐波最小化PWM技术具有显著的战略价值。该技术在飞轮储能系统、风电变流器及电动汽车驱动等领域的应用场景，与我司储能系统、新能源车载电源及风电变流器产品线高度契合。 技术层面，该方案通过优化三电平NPC逆变器的开关角度，并创新性地将输出滤...
基于高频变压器硬件分离器的容错NPC推进逆变器三线传导发射测量与分离
Measuring and Separating Conducted Three-Wire Emissions From a Fault-Tolerant, NPC Propulsion Inverter With a Split-Battery Using Hardware Separators Based on HF Transformers
Anton Kersten · Karl Oberdieck · Jerome Gossmann · Andreas Bubert 等8人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年1月
本文研究了电动汽车牵引电池电缆上的传导发射问题，旨在限制电磁干扰（EMI）。针对容错型三电平NPC推进逆变器，文章提出了一种利用高频变压器硬件分离器测量并分离直流侧三线共模（CM）和差模（DM）噪声的方法，为优化EMI滤波器设计提供了关键数据支持。
解读: 该研究对于阳光电源的电动汽车充电桩及储能PCS产品线具有重要参考价值。随着高功率密度电力电子设备的应用，EMI噪声抑制成为提升系统电磁兼容性（EMC）的关键。文中提出的高频变压器分离技术可用于优化充电桩功率模块的EMI滤波器设计，降低传导干扰。此外，对于PowerTitan等储能系统，该方法可用于分...
退役电动汽车电池与并网混合能源系统的经济技术分析
Techno-economic analysis of Retired Electric Vehicle Batteries with Grid-Connected Hybrid Energy System
Pankaj Sharm · Saravanakumar Raju · Energy Conversion and Management · 2025年9月 · Vol.339
摘要 本研究旨在对用于电动汽车（EV）充电的退役电动汽车电池（REVB）与并网混合能源系统（HES）进行经济技术分析。该工作整合了多种参数，以实现REVB与并网HES系统的优化设计。技术参数包括可再生能源因子（RF）、光伏发电占比（PVF）以及风能发电占比（WF）；经济因素考虑了平准化度电成本（LCOE）、净现值成本（NPC）和年化系统成本（ASC）；环境因素则涵盖避免的温室气体减排量（RGGE）。此外，所提出的方案还纳入了人类发展指数（HDI）和社会因素中的就业创造因子（JCF）。为有效应对这...
解读: 该研究对阳光电源退役电池梯次利用具有重要参考价值。可结合ST系列储能变流器与PowerTitan系统,构建光储充一体化解决方案。文中多目标优化算法(EnSFOA)可启发iSolarCloud平台的智能调度策略优化,在LCOE与NPC经济性指标上实现精准控制。建议将该技术经济分析框架应用于SG系列光伏...
不同气候区考虑燃气与电力公用事业的可再生能源及电池储能系统的经济技术分析与优化
Techno-economic analysis and optimization of renewable sources and battery energy storage system across diverse climatic zones considering gas and electrical utilities
Kiran Qaisar · Fatima Surayy · Muhammad Zubair Iftikhar · Mustafa Anwar 等5人 · Energy Conversion and Management · 2025年5月 · Vol.332
摘要 可再生能源由于排放较低、具有可持续性和经济性，被认为是一种环境友好的能源。本研究聚焦于在巴基斯坦不同气候区的住宅部门实施本地化的可再生能源发电系统。该研究开展了技术经济性、环境影响、鲁棒性以及成本方面的综合分析。通过技术经济优化，旨在最小化微电网系统的净现值成本（NPC）和平均化度电成本（COE），同时最大化住宅部门微电网的可再生能源占比（RF）。中部和北部地区具备良好的太阳辐照资源，因此最优的微电网（MG）配置为光伏（PV）-电池储能系统（BESS）结合柴油发电机（DG）。而南部地区风能...
解读: 该研究针对不同气候区的光储柴微网优化,与阳光电源ST系列储能变流器及PowerTitan系统高度契合。研究验证了PV-BESS配置在高辐照区域的经济性优势,可指导SG系列光伏逆变器与储能系统的协同优化。多能源互补拓扑与阳光电源GFM/GFL控制技术结合,能提升微网稳定性。研究中LCOE与NPC双目标...
离网型光伏-风能-柴油混合系统的优化设计与调度策略：结合电化学、机械、化学及热能储能系统的比较研究
Optimum design and scheduling strategy of an off-grid hybrid photovoltaic-wind-diesel system with an electrochemical, mechanical, chemical and thermal energy storage systems: A comparative scrutiny
Clint Ameri Wankouo Ngouleu · Yemeli Wenceslas Koholé · Fodoup Cyrille Vincelas Fohagui · Ghislain Tchuen · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.377
摘要 全球对电力生产的需求正在稳步增长，使得采用混合系统成为一项关键解决方案。这些系统被用于为不同地区提供电力，以应对太阳能和风能资源的间歇性问题。通过整合两种或多种绿色能源，混合系统需要对不同配置进行技术经济性和环境影响评估，以确保可再生能源资源的高效利用。本研究针对喀麦隆库塞里地区，对包含电池储能（BES）、燃料电池储能（FCS）、抽水蓄能（HES）和热能储能（TES）单元的光伏/风能/柴油混合系统，与仅使用柴油发电的系统进行了深入的技术经济与环境性能分析。优化过程针对十二种不同的混合系统展...
解读: 该研究对阳光电源混合储能系统具有重要参考价值。研究表明PV/柴油/热储能配置在经济性和环保性上表现最优,验证了我司ST系列PCS与光储柴一体化方案的技术路线正确性。热储能系统优于电化学储能的结论,启发我司可探索PowerTitan系统与热储能的混合配置,针对离网场景开发多能互补解决方案。研究采用的布...
优化澳大利亚偏远社区的混合能源系统：倾角在经济型绿色氢气生产中的作用
Optimizing hybrid energy systems for remote Australian communities: The role of tilt angle in cost-effective green hydrogen production
Tushar Kanti Roy · Sajeeb Sah · Amanullah Maung Than Oo · Applied Energy · 2025年8月 · Vol.391
摘要 本研究探讨了集成光伏（PV）面板、电池、燃料电池（FC）、电解槽（EL）和氢气储罐（HT）的混合能源系统（HES），以满足澳大利亚偏远社区的能源需求。分析了两种系统配置：A型（PV/Batt/FC/EL/HT）和B型（PV/FC/EL/HT），重点关注成本效益、能源可靠性和氢气产量。采用了多种优化技术，包括布谷鸟搜索算法、非支配排序遗传算法II（NSGA-II）、序列二次规划算法（SQPA）、花粉授粉算法、约束粒子群优化（PSO）和和声搜索算法，以确定最优系统配置。当采用NSGA-II进行...
解读: 该混合能源系统研究对阳光电源ST储能系统与SG逆变器协同优化具有重要价值。研究验证了电池储能可降低22%系统成本,与我司PowerTitan方案理念契合;PV倾角优化可降低75%成本的发现,可指导SG逆变器MPPT算法改进;氢储能系统的能量管理策略可借鉴至我司GFM控制技术,提升离网场景下多能互补系...
基于零序分量注入的相干矢量模型预测控制在三电平NPC逆变器供电PMSM驱动中的应用
Coherent Vector-Based Model Predictive Control With Zero-Sequence Component Injection for Three-Level NPC Inverter Fed PMSM Drives
作者未知 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年6月
传统模型预测控制（MPC）通过枚举过程选择一个基本电压矢量，其输出纹波相对较高。为提高控制性能，采用了三电平中性点钳位逆变器，不过这增加了永磁同步电机控制算法的复杂度。在所提出的模型预测控制方案中，引入了一组起始点可移动的相干电压矢量（CVV）来替代基本候选矢量。最优相干电压矢量的脉冲序列通过单载波调制生成，并且不同扇区的电容电荷平衡可包含在零序分量注入中。所提出的相干电压矢量 - 模型预测控制（CVV - MPC）具有实现简单的特点，且在低开关频率下性能令人满意。通过对比实验验证了所提方法的有...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这篇论文提出的相干矢量模型预测控制（CVV-MPC）技术对我们的光伏逆变器和储能系统产品具有重要参考价值。该技术针对三电平NPC逆变器驱动永磁同步电机的场景，通过引入可移动起点的相干电压矢量替代传统基本矢量，并结合零序分量注入实现电容电荷平衡，有效降低了输出纹波并简化了控制...
高精度有限控制集模型预测控制在三相三电平NPC逆变器中的应用
Enhanced Accuracy Finite-Control-Set Model-Predictive Control for Three-Phase Three-Level NPC Inverter
Xu Zhang · Zhixun Ma · Xinbo Cai · Xiang Wu 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年8月
本文提出了一种提高精度的有限控制集模型预测控制（FCS - MPC）方法。传统 FCS - MPC 的主要优点是通过统一的代价函数易于实现多目标优化。然而，这种方法存在明显的缺点：开关动作只能在固定位置发生，且可能的开关位置完全由初始开关位置决定。这一方案降低了控制精度。本文提出了一种能够灵活改变开关状态切换位置的 FCS - MPC 方法。该方法不仅提高了逆变器的开关精度，还保留了每个控制周期开关动作不超过一次的特点，因而具备 FCS - MPC 的所有优点。实验验证了所提方法的可行性和优越性...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，该论文提出的增强精度有限控制集模型预测控制（FCS-MPC）技术对我司三电平NPC逆变器产品线具有重要应用价值。作为光伏逆变器和储能变流器的核心控制算法，该技术直接关系到产品的电能质量、效率和可靠性。 传统FCS-MPC虽然能通过统一代价函数实现多目标优化，但其开关动作只...
基于白噪声注入数据增强的三电平NPC逆变器开路故障鲁棒诊断方法
Robust Open-Switch Fault Diagnosis of Three-Level NPC Inverters Based on Data Augmentation With White Noise Injection
Jiwon Jung · Dyan Puspita Apsari · Dong-Choon Lee · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年10月
本文提出了一种基于一维（1-D）卷积神经网络（CNN）的三电平中性点钳位逆变器实时故障诊断新方法。该方法将数据增强技术应用于仿真数据，提升了深度学习模型的泛化能力。这使得故障诊断模型即使在未经训练的系统条件下也具有较高的鲁棒性。在这种情况下，应用采用数据增强的一维卷积神经网络模型的性能优于未加入白噪声的相同模型，准确率最高可提高1.71%。此外，与使用实验数据训练的深度学习模型相比，使用经过数据增强的仿真数据训练的深度学习模型表现更佳。所提出的方法已通过离线测试仿真和实时深度学习算法实验得到验证...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于一维卷积神经网络的三电平NPC逆变器开路故障诊断技术具有重要的战略价值。三电平NPC拓扑结构是我司大功率光伏逆变器和储能变流器的核心技术架构，该诊断方法直接契合我们在1500V及以上系统、集中式逆变器和大型储能PCS产品线的技术需求。 该技术的核心创新在于通过白噪...
基于载波的三电平NPC逆变器最小损耗断续PWM与中点电压平衡
Carrier-Based Minimum-Loss Discontinuous PWM With Neutral-Point Voltage Balancing for Three-Level NPC Inverters
作者未知 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年4月
本文分析了三电平逆变器的零钳位可能区域，并研究了不连续脉宽调制（DPWM）中正钳位、负钳位和零钳位的选择标准。基于此分析，提出了一种基于载波的最小损耗 DPWM（MLDPWM）方法，以最小化三电平逆变器的开关损耗。该方法通过应用零钳位，进一步增大了峰值电流附近的钳位区域。因此，考虑到功率因数角和调制指数的所有范围，通过减少峰值电流附近的开关次数，可以使开关损耗最小化。在开关损耗函数方面，将所提方法的性能与传统 DPWM 方法进行了比较。此外，在保持所提 MLDPWM 原则的同时，通过调整钳位区域...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项针对三电平NPC逆变器的最小损耗不连续PWM技术具有重要的应用价值。该技术通过优化零钳位策略，在峰值电流附近扩大钳位区域，有效减少了开关次数，从而最小化开关损耗。这一技术创新与我司在光伏逆变器和储能变流器领域的核心需求高度契合。 在产品层面，该技术可直接应用于我司的大...
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