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基于初级侧EMF相量估计的IPT系统参数识别及输出电压和电流控制
Parameter Identification and Output Voltage and Current Control of the IPT System Based on the Primary-Side EMF Phasor Estimation
Shaishai Zhao · Jianfei Chen · Chengzhi Li · Jiaqi Chi · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年7月
提出基于初级侧反电动势EMF相量估计的感应电力传输IPT系统参数识别方法和输出电压电流控制策略。该方法无需实时通信即可实现恒压恒流CC/CV电池充电。通过估计初级侧EMF相量推导系统参数并设计控制算法。实验结果验证所提方法在LCC-S补偿IPT系统中的有效性。
解读: 该初级侧控制研究对阳光电源无线充电系统简化有重要价值。无需通信的CC/CV控制方法可降低阳光OBC无线充电系统复杂度和成本，提高可靠性。EMF相量估计技术可应用于阳光iSolarCloud平台智能充电算法。...
基于稳定性的强化学习控制在电力电子变换器中的应用：一种李雅普诺夫方法
Stability-Guided Reinforcement Learning Control for Power Converters: A Lyapunov Approach
Yihao Wan · Qianwen Xu · IEEE Transactions on Industrial Electronics · 2025年1月
强化学习（RL）因其处理非线性和自学习能力而在电力电子领域受到关注。合理配置下，RL智能体可通过与变换器系统交互自主学习最优控制策略。类似于传统的有限控制集模型预测控制（FCS-MPC），RL可学习最优开关策略并实现良好控制性能。然而，RL控制器改变闭环动态特性，给系统稳定性保障与评估带来挑战。为此，本文提出构造李雅普诺夫函数以引导智能体在提升控制性能的同时确保闭环稳定性，并通过推导电压控制误差收敛的紧致集量化系统的实用稳定域。最后，在实验平台上验证了所提方法的有效性，仿真与实验结果均表明该方法...
解读: 该李雅普诺夫引导的强化学习控制技术对阳光电源ST系列储能变流器和PowerTitan大型储能系统具有重要应用价值。相比传统FCS-MPC，该方法通过李雅普诺夫函数保障闭环稳定性，同时利用RL自学习能力优化开关策略，可显著提升储能变流器在复杂工况下的动态响应和鲁棒性。技术可直接应用于构网型GFM控制器...
从有源电阻到无损与虚拟电阻：综述、见解及其在能源电网中的广泛应用
From Active Resistor to Lossless and Virtual Resistors: A Review, Insights, and Broader Applications to Energy Grids
Jinli Zhu · Yuan Li · Fang Z. Peng · Brad Lehman 等5人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2024年10月
电力系统，包括多电/全电船舶与飞机及电网，主要由发电、输配电和储能子系统构成，呈现显著的电感与电容特性。为提高效率，实际电路尽量减少物理电阻，但由此引发谐振、不稳定与长时暂态等问题。自1980年代起，电力电子变换器/逆变器被提出作为有源、无损及虚拟电阻，用于抑制上述动态问题。本文系统回顾从有源电阻到虚拟电阻的发展历程，深入分析其理论关联与物理本质，探讨实现约束，并展望其在现代能源电网中的扩展应用与革新潜力。
解读: 该虚拟电阻技术对阳光电源储能与逆变器产品具有重要应用价值。在PowerTitan储能系统中，可通过ST系列变流器实现虚拟电阻控制，有效抑制LC滤波器谐振和直流母线振荡，提升系统稳定性。对于构网型GFM控制策略，虚拟电阻可优化暂态响应，减少功率振荡。在SG系列光伏逆变器的1500V高压系统中，该技术能...
基于数字孪生的单相PWM整流器灰箱建模与关键参数监测
Gray-Box Modeling and Key Parameters Monitoring of Single-Phase PWM Rectifiers Based on Digital Twins
Sihui Zhang · Wensheng Song · Zhiwei Zhang · Jian Chen 等6人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2024年10月
针对工业保密性和知识产权限制导致控制参数难以获取的问题，现有单相脉宽调制（PWM）整流器的白箱数字孪生（DT）模型在实际应用中受限。为此，本文提出一种可克服未知控制参数限制且精度更高的灰箱DT模型。该模型引入死区效应和电容等效串联电阻（ESR），提升了准确性，并更贴近实际系统运行特性，具备更全面的健康状态监测能力。基于实测动静态工况数据，模型部署于独立服务器，结合粒子群与鲸鱼优化混合算法实现关键参数精确在线监测。实验验证了模型在不同工况、参数及控制策略下的有效性，并分析了误差影响。本研究推动了非...
解读: 该灰箱数字孪生建模技术对阳光电源多条产品线具有重要应用价值。在ST储能变流器和车载OBC充电机中，PWM整流器是核心功率单元，该技术可在无需获取控制参数的情况下实现精确建模，特别适用于第三方设备集成场景。引入死区效应和电容ESR的建模方法可提升SiC器件应用的精度，支持iSolarCloud平台的非...
用于宽负载应用的单输入多输出双向谐振变换器的物理信息神经网络建模
Physics-Informed Neural Network Model Description for an SIMO Bidirectional Resonant Converter for Wide-Load Applications
Diego Bernal Cobaleda · Fanghao Tian · Wilmar Martinez · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年4月
本文提出一种面向高自由度电力变换器的物理信息神经网络（PINN）建模方法。该方法综合考虑占空比、相移及功率关系，突破传统调制策略对谐波近似或时域分析的依赖，有助于识别更高效的运行工作点。以一种原边五电平T型逆变器、副边级联双单元多电平逆变器的谐振多输出变换器为案例，实现高低压侧隔离并降低变压器匝数比，提升功率密度潜力。结合粒子群优化（PSO）算法对PINN预测结果进行优化，进一步挖掘性能潜力。通过低功率样机验证，轻载效率显著提升。结果表明人工智能驱动建模在拓展变换器全负载效率方面具有前景，并探讨...
解读: 该PINN建模方法对阳光电源多端口变换器产品具有重要价值。在ST储能系统中，可优化多电池簇并联的SIMO拓扑建模，突破传统谐波分析局限，实现宽SOC范围高效运行；结合PSO算法可动态寻优调制策略，提升轻载效率。在车载OBC及充电桩产品中，五电平T型逆变器与级联多电平拓扑的结合可降低变压器匝数比、提升...
一种单相电流型双有源桥DC/DC变换器的开路故障容错方案
An Open-Circuit Fault-Tolerant Scheme for Single-Phase Current-Fed Dual-Active-Bridge DC/DC Converter
Yue Zhang · Nie Hou · Zheng Wang · Yunwei Li · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年11月
在许多工业应用中，电源中断是无法容忍的，因此高可靠性对于功率变换器而言极为关键。容错方案作为提高可靠性的有效途径，受到了更多关注。然而，由于单相交错并联电流型双有源桥（CF - DAB）变换器的器件冗余度低且结构不对称，目前尚未有针对该变换器的容错方案报道。为解决这一具有挑战性的问题，本文提出了一种开路容错方案。采用所提出的容错方案后，单相交错并联电流型双有源桥变换器即使在两个特定开关和中间电容出现开路故障的情况下，仍能维持功率传输。同时，在没有中间电容缓冲功能的情况下，也能有效抑制潜在的电压尖...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项针对单相电流馈电双有源桥（CF-DAB）变换器的开路容错技术具有重要的战略价值。该技术直接契合我司在储能系统和光伏逆变器领域对高可靠性的核心诉求。 在储能系统应用中，DC/DC变换器是连接电池与直流母线的关键环节，任何功率中断都可能导致系统失效甚至电网扰动。该论文提出...
一种基于低质量数据的三相逆变器功率开关开路故障鲁棒数据驱动诊断方法
A Robust Data-Driven Method for Open-Circuit Fault Diagnosis of Power Switches in Three-Phase Inverters With Low-Quality Data
Yang Xia · Yan Xu · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年11月
机器学习（ML）技术在电力变换器故障诊断方面显示出了巨大潜力。然而，在实际应用中，诊断处理器所测量的数据可能会受到损坏，这会降低基于机器学习的诊断模型的性能。本文提出了一种鲁棒的数据驱动方法，用于在数据存在缺失值、异常值和噪声等低质量问题的情况下进行功率开关开路故障诊断。在离线阶段，首先训练一个鲁棒子空间矩阵，用于从缺失数据和异常值中恢复受损数据。然后，通过联合稀疏编码和变换学习对恢复后的数据进一步去噪，在此过程中可以得到一个变换权重矩阵。以处理后的数据作为输入，训练一个随机向量功能链接网络来生...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项针对三相逆变器功率开关开路故障诊断的鲁棒数据驱动方法具有重要的应用价值。作为全球领先的光伏逆变器和储能系统供应商，阳光电源在大规模光伏电站和储能项目中部署了海量的逆变器设备，功率开关作为核心器件，其故障诊断能力直接影响系统可靠性和运维成本。 该技术的核心优势在于其对低...
利用电容耦合夹具适配器方法提取功率变换器中单个元件的在电路阻抗以进行电磁干扰估计
In-Circuit Impedance Extraction of Individual Components in Power Converter Using Capacitive Coupling Fixture Adapters Method for Electromagnetic Interference Estimation
作者未知 · IEEE Transactions on Industrial Electronics · 2025年1月
摘要：功率变换器中单个组件（如半导体功率开关和电感器）的在电路阻抗可能会偏离其离线阻抗，从而影响电磁干扰（EMI）估算。现有方法在提取这些组件的在电路阻抗方面存在挑战。为克服这一局限，本文提出了一种基于电容耦合夹具适配器（CFA）的方法，其中紧凑型CFA作为矢量网络分析仪（VNA）与功率变换器被测节点之间的互连。与传统的电容耦合方法不同，CFA由五级结构组成，包括柔性端部（FE）、同轴电缆、直流阻断器、保护器和衰减器；并且便于在运行中的功率变换器中进行配置。此外，FE可以配置成反射、并联直通和串...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于电容耦合夹具适配器的在路阻抗提取技术具有重要的工程应用价值。在光伏逆变器和储能变流器等核心产品中，功率半导体器件和电感元件的实际工作阻抗特性直接影响传导电磁干扰（EMI）水平，而传统离线测试方法无法准确反映元件在真实工作状态下的阻抗特性，导致EMI仿真与实测存在显著...
基于强化学习的电力电子变换器预测控制
Reinforcement Learning-Based Predictive Control for Power Electronic Converters
Yihao Wan · Qianwen Xu · Tomislav Dragičević · IEEE Transactions on Industrial Electronics · 2024年10月
有限集模型预测控制（FS - MPC）似乎是一种很有前景且有效的电力电子变换器控制方法。传统的有限集模型预测控制存在权重因子选择耗时的问题，这会显著影响控制性能。有限集模型预测控制面临的另一个持续挑战是，要获得理想的控制性能，它依赖于预测模型。为克服上述问题，我们提议将强化学习（RL）应用于电力变换器的有限集模型预测控制。首先，采用强化学习算法对有限集模型预测控制进行自动权重因子设计，旨在最小化总谐波失真（THD）或降低平均开关频率。此外，通过用预测算法的成本函数为强化学习智能体制定激励机制，该...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于强化学习的预测控制技术对我们的核心产品线具有重要战略价值。该技术针对有限集模型预测控制（FS-MPC）的两大痛点提出了创新解决方案，这与我们在光伏逆变器和储能变流器领域追求高效率、高可靠性的目标高度契合。 在实际应用层面，该技术的自动权重因子设计功能可显著缩短我们...
面向可嵌入数字孪生的功率变换器温度监测体素法
Toward Embeddable Digital Twins - A Voxel-Based Approach for Power Converter Temperature Monitoring
Xianghao Mo · Daniel Ríos Linares · Regina Ramos · Miroslav Vasić · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年2月
提出采用时域有限差分(FDTD)方法的新型体素法用于功率变换器实时三维温度映射。该方法通过数字孪生(DT)提供功率变换器瞬态热行为,为功率变换器健康管理提供先进温度监测解决方案。核心特征是从物理设计到热仿真对功率变换器及其元件进行数字化。采用自适应网格技术应对FDTD计算需求,显著减少功率变换器热仿真所需资源。为确保实时监测在嵌入式系统上实现DT,分析DSP与FPGA适用性,结论是FPGA因热求解器并行化和SoC平台数据管理协同而理想。实验验证所提方法精度误差不高于5%。
解读: 该可嵌入数字孪生温度监测技术对阳光电源功率变换器健康管理有重要创新价值。体素FDTD方法可应用于ST储能变流器和SG光伏逆变器的实时热监测,实现精准温度预测和故障预警。FPGA实现的自适应网格DT对PowerTitan大型储能系统的在线热管理有借鉴意义,可优化散热设计并延长器件寿命。该技术对阳光电源...
基于机器学习的有源中点钳位逆变器多目标自动设计案例研究
A Case Study of Multiobjective Automatic Design for Active Neutral Point Clamped Inverter Based on Machine Learning
Jianing Wang · Ruiyuan Wang · Zhicheng Gao · Feishuang Sun 等5人 · IEEE Transactions on Industrial Electronics · 2024年12月
传统的变流器设计遵循顺序流程，通常包括拓扑设计、调制设计、元件设计、性能设计及其内部迭代。这种方法严重依赖人工经验且耗时较长，尤其是对于采用宽禁带器件所强调的多目标设计而言，宽禁带器件的使用加剧了设计目标之间的冲突。计算机辅助虚拟样机方法，简称为建模与优化，仍然受到建模过程中数值计算耗时较长的阻碍，并且在优化过程中无法响应设计要求的变化。为应对这些挑战，本文提出了一种基于机器学习的电力变流器自动设计的高级概念，将基于人工神经网络（ANN）的建模与基于深度强化学习（DRL）的优化相结合。所提出的方...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于机器学习的有源中点钳位（ANPC）逆变器多目标自动设计技术具有重要的战略价值。该技术突破了传统逆变器设计中拓扑-调制-器件-性能的串行迭代模式，通过结合人工神经网络建模和深度强化学习优化，能够在效率、体积、成本、电流纹波和共模噪声等多维目标间实现智能权衡，这正契合阳...
基于拓扑可迁移网络的双有源桥变换器家族通用建模方法
A Generic Modeling Approach for Dual-Active-Bridge Converter Family via Topology Transferrable Networks
Xinze Li · Fanfan Lin · Changjiang Sun · Xin Zhang 等6人 · IEEE Transactions on Industrial Electronics · 2024年8月
新兴的电力变换器灰箱建模方法有效缓解了传统基于物理的白箱模型中存在的模型差异问题，同时为数据驱动的黑箱模型提供了一种数据需求少且可解释的替代方案。然而，现有灰箱建模方法仍面临一个重大挑战，即对域外拓扑结构的泛化能力较差。这一局限性使得在遇到新的拓扑结构时，需要重建或重新训练模型，从而阻碍了其广泛应用。针对这些挑战，本文提出了一种专门适用于双有源桥（DAB）变换器拓扑族的通用灰箱建模方法，该方法基于所提出的拓扑可迁移的架构内物理混合密度网络（T²PA - MDN）。作为核心部分，T²PA 网络对循...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项针对双有源桥（DAB）变换器族的通用灰盒建模技术具有重要的战略价值。DAB拓扑是我司储能系统、光储一体化方案以及电动汽车充电设备中的核心功率变换单元，该技术的拓扑迁移能力直接契合我们产品线多样化的现实需求。 该技术的核心创新在于T²PA-MDN网络架构，通过将电路物理...
一种结合有源Y电容的混合型EMI滤波器用于共模噪声抑制
A Hybrid EMI Filter Incorporating Active Y-Capacitor for Common-Mode Noise Mitigation
Hong Li · Siyi Wang · Daozhen He · Zhenyu Zhao 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年12月
随着开关速度和功率密度的提高，功率变换器的电磁干扰（EMI）问题日益严重。尽管无源EMI滤波器（PEF）因其有效性而在工程领域得到广泛应用，但其体积庞大的元件，如扼流圈和X电容，阻碍了功率变换器功率密度的提升。现有的混合EMI滤波器（HEF）是将有源EMI滤波器（AEF）与PEF相结合，以降低功率变换器中的宽频带EMI噪声。然而，由于AEF的增益带宽积以及PEF中的寄生参数，现有的HEF在降低高频EMI噪声方面也面临巨大挑战，并且体积仍然较大。因此，本文提出了一种包含有源Y电容的HEF（AY -...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项混合EMI滤波技术具有重要的战略价值。在光伏逆变器和储能变流器领域，随着SiC、GaN等宽禁带半导体器件的广泛应用，开关频率不断提升以实现更高功率密度，但随之而来的高频电磁干扰问题日益严峻，成为制约产品小型化和性能优化的关键瓶颈。 该论文提出的主动Y电容混合滤波方案（...
数字孪生驱动的高可靠性电力电子系统特刊主编寄语
Guest Editorial Special Issue on Digital Twin Driven High-Reliability Power Electronic Systems
Jiangbiao He · Paolo Mattavelli · Fernando Briz · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年7月
为满足全球零排放可持续能源发展需求，交通和公用电力等行业正经历快速变革，电力电子在电动汽车、电动船舶、飞机、太阳能/风能发电和储能等众多功率转换系统中发挥支柱作用。然而电力电子可靠性尚未受到足够重视，特别是在安全关键应用中可靠性应是首要设计优先级。工业4.0和5.0着重互联性、自动化、智能和实时状态监测，数字在线预防性维护和优化至关重要。数字孪生是物理系统的数字复制品，可准确预测和反映物理系统的实时健康状况，通过物理组件与数字孪生模型间的实时双向数据流实现。该特刊发表10篇文章涵盖数字孪生参数估...
解读: 该数字孪生特刊与阳光电源智能运维战略高度契合。特刊涵盖的Buck/Boost变换器数字孪生参数估计、五电平ANPC逆变器故障诊断和SiC MOSFET模块电-热-机械建模与阳光iSolarCloud平台的智能诊断和预测性维护功能发展方向一致。数字孪生技术在直流电容、电感、开关管寄生电阻实时估计方面的...