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基于芯片级串联SiC MOSFET的2.4 kV半桥功率模块设计
Design of a 2.4 kV Half-Bridge Power Module With Chip-Level Series-Connected SiC MOSFETs
Tobias Nieckula Ubostad · Yoganandam Vivekanandham Pushpalatha · Frank Mauseth · Dimosthenis Peftitsis · IET Power Electronics · 2025年5月 · Vol.18
本文介绍了一种由两个芯片级串联连接的碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管（SiC MOSFET）构成的功率模块封装工艺。通过优化芯片布局、互连结构及封装材料，实现了高压条件下良好的电压均衡与热管理性能。该模块无需外部均压电阻即可在2.4 kV工作电压下稳定运行，显著提升了功率密度与开关速度。实验验证了其在高温、高频工况下的可靠性，适用于高效率、高功率密度的电力电子系统。
解读: 该芯片级串联SiC MOSFET功率模块技术对阳光电源高压产品线具有重要应用价值。2.4kV耐压等级可直接应用于ST系列储能变流器和1500V光伏逆变器系统，无需外部均压电阻的设计简化了功率模块外围电路，提升系统可靠性。芯片级串联方案实现的高功率密度与快速开关特性，可优化PowerTitan储能系统...
电池与超级电容器单体电压均衡电路综述
A Comprehensive Review of Battery and Supercapacitor Cells Voltage-Equalizer Circuits
Yasin Izadi · Reza Beiranvand · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年12月
本文综述了串联电池与超级电容器组中因制造工艺、温度及初始电荷差异导致的电压不平衡问题。电压不平衡会显著降低储能系统的容量、效率及使用寿命。文章详细分析了各类电压均衡电路拓扑，旨在为解决储能系统的一致性挑战提供技术参考。
解读: 该文献聚焦于电池组电压均衡技术，直接关联阳光电源储能业务的核心竞争力。在PowerTitan和PowerStack等大型储能系统中，电芯的一致性直接决定了系统的可用容量与循环寿命。通过引入高效的均衡电路拓扑，可优化BMS（电池管理系统）的均衡策略，减少能量损耗并延长系统寿命。建议研发团队关注文献中提...
集成于双通道驱动器的SiC MOSFET串联主动均压技术
Active Voltage Balancing With Seamless Integration Into Dual Gate Driver for Series Connection of SiC Mosfets
Rui Wang · Drazen Dujic · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年6月
本文针对SiC MOSFET半桥模块在串联应用中的电压不平衡问题，提出了一种集成于双通道门极驱动器（D-GD）的主动均压方案。该方法通过优化驱动电路设计，实现了高压转换器应用中SiC器件的高效串联，有效提升了功率模块在高压环境下的可靠性与工作性能。
解读: 该技术对阳光电源的高压储能系统（如PowerTitan系列）及大功率组串式逆变器具有重要意义。随着光伏与储能系统向更高直流电压等级（如1500V及以上）演进，SiC器件的串联应用成为提升功率密度和效率的关键。该主动均压方案能有效解决串联SiC器件的动态电压不平衡问题，降低对器件筛选的依赖，提升系统可...
通过电流补偿技术实现串联燃料电池堆的最大功率提取
Maximum Power Extraction From Series-Connected Fuel Cell Stacks by the Current Compensation Technique
Somaiah Boddu · Vivek Agarwal · IEEE Transactions on Power Electronics · 2015年2月
由于燃料电池堆输出电压较低，在高功率应用中常采用串联方式以提高电压。然而，受温度、湿度、老化等运行参数影响，各电堆性能存在差异，导致失配问题。本文提出一种电流补偿技术，旨在解决串联燃料电池堆在动态运行过程中的最大功率提取问题，提升系统整体效率。
解读: 阳光电源在氢能领域已布局电解槽电源及制氢系统集成。该文献探讨的串联燃料电池堆电流补偿技术，对于优化多电堆并联/串联制氢系统的功率分配具有参考价值。虽然阳光电源目前侧重于电解水制氢电源，但该技术中涉及的DC-DC变换器拓扑及MPPT控制策略，可迁移至氢储能系统（燃料电池发电侧）的功率变换器设计中，有助...
串联直流海上风电场通用功率变换器选型框架
A Generic Power Converter Sizing Framework for Series-Connected DC Offshore Wind Farms
Marten Pape · Mehrdad Kazerani · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年1月
本文提出了一种针对串联直流海上风电场的通用功率变换器选型框架。该系统在提升转换效率和减少海上设备部署方面具有显著优势。为充分发挥这些优势，必须确定风电机组变换器的额定容量，以满足全生命周期内的预期运行工况。
解读: 该研究关注海上风电直流汇集系统的变换器选型，与阳光电源风电变流器业务高度契合。随着海上风电向深远海发展，直流汇集技术是提升系统效率的关键路径。阳光电源可借鉴该选型框架，优化海上风电变流器的功率密度与额定容量设计，降低全生命周期成本。此外，该研究中涉及的直流侧拓扑与控制策略，可为阳光电源在大型风光储一...
一种基于串联拓扑的模块化电池电压均衡系统
A Modular Battery Voltage-Balancing System Using a Series-Connected Topology
Atrin Tavakoli · Sayed Ali Khajehoddin · John Salmon · IEEE Transactions on Power Electronics · 2020年6月
本文提出了一种用于串联电池组电压均衡的新型模块化拓扑及控制方法。该拓扑结构相比同类方法元件数量更少，属于“电池到组到电池”的均衡架构，通过在循环中实现所有电池间的电荷转移，显著提升了均衡速度。
解读: 该技术对阳光电源的PowerTitan、PowerStack等储能系统具有重要价值。电池电压均衡是提升储能系统可用容量和延长循环寿命的关键。该拓扑通过减少元件数量降低了BMS硬件成本，同时“电池到组到电池”的均衡机制能有效解决大容量储能系统在长串联结构下的不一致性问题。建议研发团队评估该拓扑在PCS...
一种用于串联SiC MOSFET的通用短路检测与保护方案
A Universal Short-Circuit Detection and Protection Scheme for Series-Connected SiC MOSFETs
Ye Zhou · Liang Xian · Xu Wang · Dan Yang · IEEE Transactions on Power Electronics · 预计 2026年5月
在高功率变换器中，通过串联SiC MOSFET以提升电压等级并简化拓扑结构是一种有效方案。然而，除了正常开关过程中的动态电压均衡外，短路检测与保护同样至关重要。由于驱动时序偏差及器件间I-V特性的固有失配，串联器件的短路保护面临巨大挑战。本文提出了一种通用的短路检测与保护方案，旨在解决串联SiC MOSFET在故障工况下的可靠性问题。
解读: 该技术对阳光电源的高压组串式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直流侧电压（1500V及以上）演进，SiC器件的应用日益广泛。串联技术能有效降低对单管耐压等级的极端要求，但其带来的动态均压与短路保护难题是工程落地的瓶颈。该方案提出的保护机制可提...
基于能量回馈缓冲电路的串联SiC MOSFET电压均衡控制
Voltage Balancing Control of Series-Connected SiC MOSFETs by Using Energy Recovery Snubber Circuits
Fan Zhang · Xu Yang · Wenjie Chen · Laili Wang · IEEE Transactions on Power Electronics · 2020年10月
为实现更高阻断电压，功率开关常采用串联方式。然而，由于电压分配不均，SiC器件因其超快开关速度，串联应用面临更大挑战。本文提出了一种新型能量回馈缓冲电路拓扑，通过有效的电压均衡控制策略，解决了串联SiC MOSFET在高速开关过程中的电压应力不平衡问题。
解读: 该技术对阳光电源的高压组串式逆变器及大型储能系统（如PowerTitan系列）具有重要参考价值。随着光伏系统向1500V甚至更高电压等级演进，利用SiC器件串联技术可有效提升系统功率密度并降低损耗。该能量回馈缓冲电路能解决高压下SiC器件动态均压难题，有助于优化高压功率模块设计。建议研发团队关注该拓...
串联IGCT在谐振变换器中的高频运行
High-Frequency Operation of Series-Connected IGCTs for Resonant Converters
Gabriele Ulissi · Umamaheswara Reddy Vemulapati · Thomas Stiasny · Drazen Dujic · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年5月
串联集成门极换流晶闸管（IGCT）常用于兆瓦级硬开关功率变换器。由于IGCT具有低导通损耗的优势，将其应用于中压DC-DC谐振变换器具有重要价值。本文旨在深入研究该器件在串联配置下的高频运行行为。
解读: 该研究探讨的串联IGCT技术主要针对兆瓦级中压应用，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）的功率变换技术路径存在交叉。虽然目前阳光电源主流产品多采用IGBT或SiC模块，但随着中压直挂（MV-DC）光储系统需求的增长，IGCT在超大功率、高压场景下的低导通损耗特性具...
应用于n个高容量电池单元的基于变压器的均衡电路
Transformer-Based Equalization Circuit Applied to n-Number of High Capacitance Cells
Simon M. Lambert · Volker Pickert · David J. Atkinson · Huaxia Zhan · IEEE Transactions on Power Electronics · 2016年2月
随着超级电容器、锂离子电容器等高容量储能器件的普及，由于单体电压限制，需串联使用。制造公差导致的电压不平衡问题限制了系统性能。本文提出了一种基于变压器的均衡电路，旨在解决多串联单元的电压均衡问题，提升储能系统的整体效率与可靠性。
解读: 该技术对阳光电源的储能业务（如PowerTitan、PowerStack系列）具有极高价值。在大型储能系统中，电池簇的电压一致性直接影响系统可用容量与寿命。基于变压器的均衡电路相比传统的电阻耗散式均衡，具有更高的能量转换效率，能有效减少能量损耗并缩短均衡时间。建议研发团队评估该拓扑在BMS主动均衡模...
一种用于串联SiC MOSFET主动驱动的混合电流和电压源驱动器
A Hybrid Current- and Voltage-Source Driver for Active Driving of Series-Connected SiC MOSFETs
Tobias Nieckula Ubostad · Daniel A. Philipps · Dimosthenis Peftitsis · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年3月
碳化硅（SiC）MOSFET的串联是提升开关管阻断电压的有效途径，但面临瞬态和稳态电压不平衡的挑战。特别是在高开关频率下，高dv/dt要求使得电压均衡控制更为困难。本文提出了一种混合电流和电压源驱动方案，旨在解决串联SiC MOSFET的电压不平衡问题，提升高压电力电子系统的可靠性与效率。
解读: 该技术对阳光电源的高压光伏逆变器及大型储能系统（如PowerTitan系列）具有重要应用价值。随着光伏系统向1500V甚至更高电压等级演进，SiC器件的应用日益广泛。通过该混合驱动技术，可有效解决多管串联时的电压应力不均问题，从而在不牺牲开关频率的前提下提升系统功率密度和效率。建议研发团队关注该驱动...
利用有源门极驱动器在体二极管关断期间实现串联SiC MOSFET的有源电压平衡
Active Voltage Balancing of Series-Connected SiC MOSFETs During Body-Diode Turn-Off Using an Active Gate Driver
Ajay Rai · P. Ganesan · Kamalesh Hatua · Subhashish Bhattacharya · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年8月
串联SiC MOSFET是提升中压功率变换器效率与功率密度的有效途径。然而，在MOSFET及其体二极管关断过程中，电压不平衡问题极具挑战。本文提出一种有源门极驱动策略，旨在解决串联器件在关断瞬态下的电压应力分配问题，提升高压功率变换系统的可靠性。
解读: 该技术对阳光电源的中压光伏逆变器及大功率储能系统（如PowerTitan系列）具有重要参考价值。随着光伏系统向更高直流电压等级（如1500V及以上）演进，SiC器件的应用日益广泛。通过串联技术提升耐压能力，可简化拓扑结构并降低损耗。建议研发团队关注该有源门极驱动方案在组串式逆变器及PCS功率模块中的...
串联高压直流倍压器设计与建模
Design and Model of Series-Connected High-Voltage DC Multipliers
Mahran Quraan · Ahmad Zahran · Ahmed Herzallah · Ahmad Ahmad · IEEE Transactions on Power Electronics · 2020年7月
本文提出了一种集成Cockcroft-Walton (CW)电路的模块化高压直流发生器拓扑。通过将多个CW电路串联，该方案能够有效产生高直流电压，适用于高压直流输电线绝缘测试及其他高压技术应用场景。
解读: 该研究涉及的高压直流倍压技术主要应用于高压绝缘测试及实验室设备，与阳光电源现有的光伏逆变器、储能PCS及充电桩等核心产品线在拓扑结构上存在差异。虽然其模块化设计思路对提升系统电压等级具有参考价值，但由于其主要面向高压测试领域，而非电力电子变换应用，对公司现有产品线（如PowerTitan储能系统或组...
串联型定制电力设备的潮流限制与控制研究
On the Power Flow Limits and Control in Series-Connected Custom Power Devices
Javier Roldan-Perez · Aurelio Garcia-Cerrada · Miguel Ochoa-Gimenez · Juan Luis Zamora-Macho · IEEE Transactions on Power Electronics · 2016年10月
本文探讨了串联接入配电网的电力电子设备在保护敏感负载免受电压暂降、谐波及不平衡影响时的有功与无功功率消耗问题。通过深入分析设备内部功率流限制，旨在最小化系统损耗，并在不干扰负载的前提下实现高效的无功补偿与电能质量治理。
解读: 该研究涉及的串联补偿技术与阳光电源的电能质量治理及构网型（GFM）技术高度相关。在PowerTitan等大型储能系统及并网逆变器应用中，如何精确控制有功与无功功率以应对弱电网环境下的电压波动是核心挑战。该文献提出的功率流控制策略可优化阳光电源PCS产品的控制算法，提升在复杂电网环境下的电压支撑能力与...
用于多功率器件串联连接中抑制共模传导EMI的栅极驱动器供电架构
Gate Driver Supply Architectures for Common Mode Conducted EMI Reduction in Series Connection of Multiple Power Devices
Van-Sang Nguyen · Pierre Lefranc · Jean-Christophe Crebier · IEEE Transactions on Power Electronics · 2018年12月
本文研究了多个功率器件串联连接时的栅极驱动电路实现方案。重点分析了在高开关速度下，通过栅极驱动电路的寄生电流传播路径，并探讨了不同配置下抑制共模电流产生的优化方法。
解读: 随着阳光电源组串式逆变器和PowerTitan系列储能系统向更高功率密度和更高开关频率演进，SiC等宽禁带半导体器件的应用日益广泛，EMI问题成为系统设计的核心挑战。该研究提出的串联器件驱动架构及共模电流抑制技术，对于优化高压大功率变换器的电磁兼容性设计具有重要参考价值。建议研发团队在后续高压组串式...
用于高压SiC MOSFET串联电压平衡的可变关断栅极驱动技术
Variable Turn-OFF Gate Voltage Drive for Voltage Balancing of High-Speed SiC MOSFETs in Series-Connection
Ye Zhou · Liang Xian · Xu Wang · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年8月
针对串联SiC MOSFET电压不平衡问题，本文提出了一种高精度、自适应闭环控制的主动栅极驱动方案。针对Si基驱动芯片在纳秒级开关瞬态下的响应延迟限制，该研究通过优化关断栅极电压调节策略，有效解决了高压应用中器件串联的动态均压难题，提升了功率变换系统的可靠性。
解读: 该技术对阳光电源的组串式逆变器及PowerTitan/PowerStack储能系统具有重要意义。随着光伏与储能系统向更高直流母线电压（如1500V及以上）发展，SiC MOSFET串联技术是提升功率密度和效率的关键。该研究提出的主动栅极驱动方案能有效解决高压串联下的均压难题，有助于阳光电源在下一代高...
基于IGBT串联技术的电压源变换器
VSC）样机实用研究
Kai Hou · Yuping Zheng · Xiaohong Wang · Weibang LI 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2019年1月
随着IGBT及PWM控制策略的发展，电压源变换器（VSC）在HVDC、FACTS及高压变频器等领域应用广泛。针对高压大功率应用场景，本文探讨了IGBT串联技术，旨在突破单管电压等级限制，实现更高电压等级的功率变换。
解读: 该技术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。在超高压光伏并网及大型储能PCS应用中，通过IGBT串联技术可有效提升系统电压等级，降低输出电流，从而减少损耗并优化系统成本。建议研发团队关注该技术在提升大功率变流器耐压能力及均压控制方面的应用，以增强阳...
基于串联连接的海上风电场接地故障：故障清除
Grounding Fault in Series-Connection-Based Offshore Wind Farms: Fault Clearance
Gaopeng Guo · Kunpeng Zha · Jiao Zhang · Zhibing Wang 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2020年9月
本文研究了串联连接海上风电场（SC-OWFs）中的接地故障问题。该架构通过省去大型平台、变压器和变流器，显著降低了成本和损耗。针对该架构中不可避免的接地故障，本文首次提出了故障清除策略，为海上风电系统的安全运行提供了理论支撑。
解读: 该研究探讨的串联连接技术是海上风电降本增效的前沿方向，与阳光电源风电变流器业务高度相关。虽然目前主流海上风电采用并联架构，但随着深远海风电的发展，该拓扑具有潜在应用价值。建议研发团队关注其故障穿越与保护机制，特别是针对高压直流侧的故障隔离技术，这可为阳光电源未来海上风电变流器及中压直流汇集系统的技术...
用于串联SiC MOSFET电压平衡的栅漏放电补偿主动栅极驱动
Active Gate Drive With Gate–Drain Discharge Compensation for Voltage Balancing in Series-Connected SiC MOSFETs
Ye Zhou · Xu Wang · Liang Xian · Dan Yang · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年5月
针对串联碳化硅（SiC）MOSFET在关断过程中的电压不平衡问题，本文分析了栅漏放电偏差对电压不平衡比的影响及其根本原因。为此，提出了一种新型主动栅极驱动电路，通过补偿栅漏放电差异，有效提升了串联器件的电压均衡性能。
解读: 该技术对阳光电源的高压大功率产品线具有重要意义。在PowerTitan储能系统及大型集中式光伏逆变器中，为了提升系统电压等级以降低线损，常采用多器件串联技术。SiC MOSFET的引入虽提升了效率，但电压不平衡限制了其在高压场景的应用。该主动栅极驱动方案能有效解决串联均压难题，提升功率模块的可靠性与...
一种基于单门极驱动器的串联SiC MOSFET固态断路器
A Single Gate Driver Based Solid-State Circuit Breaker Using Series Connected SiC MOSFETs
Yu Ren · Xu Yang · Fan Zhang · Fred Wang 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2019年3月
本文提出了一种基于串联碳化硅（SiC）MOSFET的固态断路器（SSCB）拓扑结构。该方案仅需单个隔离门极驱动器，有效降低了直流配电系统中保护装置的成本与复杂性，并保持了半导体器件超短动作时间的优势。
解读: 该技术对阳光电源的储能系统（如PowerTitan、PowerStack）及直流配电应用具有重要价值。在兆瓦级储能系统中，直流侧保护是提升系统安全性的关键，串联SiC方案能有效解决高压直流分断难题，同时通过简化驱动电路降低成本。建议研发团队关注该拓扑在直流汇流排保护中的应用，以提升系统响应速度和可靠...
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