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PWM脉冲下高频变压器局部放电特性研究
Characterization of Partial Discharges in High-Frequency Transformer Under PWM Pulses
作者未知 · IEEE Transactions on Power Electronics · 日期未知
局部放电（PD）是绝缘系统缺陷中常见的现象，严重影响设备寿命与可靠性。目前针对高频变压器（HFT）在正弦电压下的PD现象研究较多，但在新兴的高频脉宽调制（PWM）工况下的PD行为研究尚显不足。本文旨在揭示PWM脉冲激励对高频变压器绝缘性能的影响机制。
解读: 高频变压器是阳光电源组串式逆变器、PowerTitan及PowerStack等储能变流器（PCS）中的核心磁性元件。随着功率密度提升，变压器在高频PWM脉冲下的绝缘应力显著增加。本文研究的局部放电特性对优化PCS内部磁性元件的绝缘设计、提升产品在极端工况下的长期可靠性具有重要指导意义。建议研发团队参...
超快dv/dt方波脉冲下功率模块的局部放电行为
Partial Discharge Behaviors in Power Modules Under Square Pulses With Ultrafast dv/dt
Haoyang You · Zhuo Wei · Boxue Hu · Zheng Zhao 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年3月
宽禁带半导体器件的高速开关特性可能改变功率模块、母排及负载的局部放电（PD）特性。本文针对超快dv/dt方波脉冲下的PD行为进行了研究，重点分析了不同沟槽间距的直接键合铜（DBC）样品的放电特性，为高频功率变换系统的绝缘设计提供了理论依据。
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等宽禁带半导体器件，高频化带来的超快dv/dt对功率模块绝缘性能提出了严峻挑战。本文研究的局部放电行为直接关系到高压功率模块的长期可靠性与寿命。建议研发团队在设计高功率密度产品时，参考该研究优化DBC布局与绝缘结构，以规避高频...
PWM激励下磁场对电气绝缘中局部放电的影响
Magnetic Field Effects on Partial Discharges in Electrical Insulation Subjected to PWM Excitation
Marek Florkowski · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年2月
本文提出了一种在PWM激励下，研究磁场对电气绝缘中局部放电（PD）动力学影响的测量方法。研究表明，电场与磁场的相互作用会改变绝缘系统的局部放电特性，这与仅考虑电场的传统测试方法有显著差异，为电力电子设备绝缘可靠性评估提供了新视角。
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）具有重要参考价值。随着功率密度提升，逆变器内部磁性元件与功率模块间的电磁耦合日益复杂。该文揭示的磁场对局部放电的影响，有助于优化高压功率模块的绝缘设计与布局，提升产品在极端工况下的长期可靠性。建议研发团队在iSola...
高压电力电子模块DBC在过渡时间尺度下矩形波电压下的局部放电演变机制
Partial Discharge Evolution Mechanism in DBC of High-Voltage Power Electronics Modules Under Rectangular-Wave Voltage in Transitional Time Scale
Zhaocheng Liu · Xiang Cui · Xuebao Li · Weitong Xu 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2026年4月
高压宽禁带模块的绝缘应用面临严峻挑战。本文研究了局部放电（PD）在从初始瞬态向长期稳态演变过程中的特性。该研究对于提升高压电力电子模块的绝缘可靠性具有重要意义。
解读: 该研究直接关联阳光电源的核心功率模块技术。随着公司在组串式逆变器和PowerTitan储能系统中大规模应用SiC等宽禁带器件，高压环境下的绝缘可靠性成为关键。DBC（直接覆铜）基板的局部放电机制研究，能有效指导公司在更高电压等级（如1500V及以上）产品中的封装设计与绝缘选型。建议研发团队参考该演变...
用于高压功率模块在高速dv/dt方波电压下抑制局部放电的自适应场强涂层
Self-Adaptive Field-Grading Coating for Partial Discharge Mitigation of High Voltage Power Module Under High dv/dt Square Wave Voltage
Meng Chen · Yalin Wang · Yi Ding · Lu Fan 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年8月
高压功率模块封装绝缘中的局部放电（PD）严重威胁其可靠性。电场集中是导致PD的主要原因。本文提出了一种自适应场强涂层技术，旨在缓解高dv/dt方波电压下的电场集中问题，并解决了以往研究中制造工艺复杂及缺乏实验验证的难题。
解读: 该技术对阳光电源的高压功率模块设计具有极高价值。随着公司PowerTitan等大型储能系统及高压组串式逆变器向更高电压等级和更快的开关频率（SiC器件应用）演进，封装绝缘的局部放电问题日益突出。该自适应涂层技术能有效优化模块内部电场分布，提升高压功率器件的长期运行可靠性。建议研发团队关注该材料的工艺...
正弦方波电压下高压IGBT模块绝缘结构局部放电特性与识别
Characteristics and Identification of Partial Discharge for Insulation Structures in High Voltage IGBT Modules Under Positive Square Wave Voltage
Xiangchen Liu · Xuebao Li · Chao Li · Jinjin Cheng 等9人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年4月
IGBT模块绝缘是制约其发展的关键因素。本文针对正弦方波电压下的局部放电（PD）测量与绝缘缺陷识别进行了研究，搭建了实验平台，分析了三种主要的绝缘缺陷，为高压功率模块的绝缘设计与可靠性评估提供了理论支撑。
解读: 该研究直接关系到阳光电源核心产品（如组串式逆变器、PowerTitan储能系统及风电变流器）中功率模块的长期可靠性。随着阳光电源产品向更高电压等级（如1500V及以上）演进，高频方波电压下的绝缘老化与局部放电问题愈发突出。建议研发团队将该PD检测方法引入功率模块的选型测试与失效分析流程中，优化模块封...
直流与PWM波下高压功率模块空间电荷积聚及其对局部放电的影响：测试与建模
Space-Charge Accumulation and Its Impact on High-Voltage Power Module Partial Discharge Under DC and PWM Waves: Testing and Modeling
Yalin Wang · Yi Ding · Zhao Yuan · Hongwu Peng 等8人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年10月
紧凑型高压SiC功率模块的封装绝缘设计面临严峻挑战。该模块在开关过程中承受高压直流与PWM激励，高dV/dt干扰了局部放电（PD）的检测。本文研究了空间电荷积聚对绝缘性能的影响，并提出了相应的测试与建模方法，旨在提升高压功率模块的绝缘可靠性。
解读: 随着阳光电源在PowerTitan液冷储能系统及组串式光伏逆变器中大规模应用高压SiC器件，模块封装的绝缘可靠性成为核心竞争力。高dV/dt带来的局部放电问题直接影响产品在极端环境下的寿命。本文提出的空间电荷积聚建模方法，可指导研发团队优化高压功率模块的封装工艺与绝缘材料选型，特别是在高压直流侧（如...
直接键合铜(DBC)基板底层铜层对功率模块局部放电性能的影响
Impacts of the Bottom Copper Layer of Direct-Bond Copper Substrates on the Partial Discharge Performance in Power Modules
Yuan Gao · Kai Yin · Claus Leth Bak · Asger Bjørn Jørgensen 等9人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年4月
本文研究了直接键合铜(DBC)基板底层铜层对功率模块局部放电(PD)性能的影响。通过建立不同布局的DBC样本有限元仿真模型，对比分析了电场分布。结果表明，通过悬浮底层铜层或施加高压的一半电压，可有效优化电场分布，提升功率模块的局部放电性能。
解读: 该研究直接关系到阳光电源核心产品（如组串式/集中式逆变器、PowerTitan/PowerStack储能变流器）中功率模块的绝缘设计与可靠性。随着产品向高功率密度和高电压等级（如1500V系统）发展，DBC基板的局部放电问题成为制约器件寿命的关键。建议研发团队在设计高压功率模块时，参考文中关于底层铜...
用于电动汽车应用中电机绕组可靠性评估的改进老化增强因子
Improved Aging Enhancement Factor for Reliability Assessment of Motor Windings in Electric Vehicle Applications
Yatai Ji · Paolo Giangrande · Weiduo Zhao · Jing Zhang 等5人 · IEEE Transactions on Energy Conversion · 2025年2月
电动汽车应用中使用的逆变器供电电机越来越容易出现局部放电（PD）现象，尤其是在 800 V 动力系统中。因此，准确评估局部放电风险对于确保无局部放电设计和保证可靠性至关重要。IEC 60034 - 18 - 41 中引入了多个增强因子，以考虑影响因素对局部放电活动的影响。然而，准确确定热老化增强因子仍然是一个具有挑战性的问题。本文在三个加速老化温度水平下进行了超过 10 个老化子周期的局部放电起始电压（PDIV）变化测量。然后利用这些数据推导出一般温度条件下局部放电起始电压的变化率，最后基于速率...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项针对电动汽车电机绕组局部放电（PD）风险评估的研究具有重要的跨领域应用价值。虽然论文聚焦于800V电动汽车动力系统，但其核心技术原理与阳光电源的高压光伏逆变器、储能变流器等产品面临的绝缘可靠性挑战高度相关。 该研究的核心价值在于建立了基于阿伦尼乌斯定律的热老化增强因子...
用于电力电子模块局部放电检测的高频电流互感器设计与分析
High-Frequency Current Transformer Design and Analysis for Partial Discharge Detection of Power Electronic Modules
作者未知 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年1月
在中压应用中，碳化硅因其更高的开关速度、更高的热导率和更高的电压等级而具有广阔的应用前景。与此同时，更高的电压等级和更高的功率密度给绝缘结构带来了巨大的压力。局部放电（PD）是衡量绝缘结构性能的一个重要指标。然而，针对局部放电电流传感系统的专门设计研究有限，且缺乏对局部放电和系统噪声频域特性的分析。鉴于这种情况，首先，提出了高频电流互感器（HFCT）系统，并建立电路模型来分析参数对频率响应和增益的影响。其次，基于上述分析，针对电力电子功率模块局部放电的特性设计了一种专用的高频电流互感器系统，包括...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项高频电流互感器（HFCT）局部放电检测技术具有重要的战略价值。随着公司在中压光伏逆变器、储能变流器及电动汽车充电设备领域的持续深耕，碳化硅（SiC）功率器件的应用已成为提升产品竞争力的关键路径。该技术针对SiC器件在高电压、高功率密度工况下的绝缘可靠性监测需求，提供了精...
高dv/dt方波电压与高温下局部放电导致的功率模块封装绝缘老化与寿命研究
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3月
宽带隙半导体的应用给功率模块在高dV/dt方波电压和高温条件下的封装可靠性带来了挑战。灌封材料中发生的局部放电（PD）是导致封装绝缘老化和失效的主要原因之一。然而，有限的研究聚焦于温度和方波参数对封装绝缘老化原理的影响，确切的机制在很大程度上仍不清楚。为解决这一问题，本文聚焦于功率模块封装绝缘在高dV/dt方波和高温耦合应力下因局部放电导致的老化过程。采用专门设计的下混局部放电检测系统在老化过程中提取局部放电信号。实验结果表明，局部放电的幅值在老化过程中呈波动增长趋势，且在击穿前局部放电活动最为...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于宽禁带半导体功率模块封装绝缘老化的研究具有重要的战略价值。随着公司在光伏逆变器和储能系统中大规模采用SiC、GaN等宽禁带器件以提升功率密度和转换效率，高dV/dt应力下的局部放电问题已成为制约产品可靠性的关键瓶颈。 该研究揭示的局部放电演化规律对阳光电源的产品设...
功率电子模块局部放电检测的高频电流互感器设计与分析
High-Frequency Current Transformer Design and Analysis for Partial Discharge Detection of Power Electronic Modules
Haihua Wang · Guochun Xiao · Laili Wang · Xiaobo Dong 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年5月
在中压应用中，碳化硅（SiC）凭借高开关速度和高功率密度展现出巨大潜力，但同时也对绝缘结构提出了严峻挑战。局部放电（PD）是评估绝缘性能的关键指标。本文针对功率电子模块，研究并设计了用于局部放电检测的高频电流互感器，为提升电力电子设备的绝缘可靠性提供了有效的监测手段。
解读: 随着阳光电源在组串式逆变器和PowerTitan/PowerStack储能系统中大规模应用SiC器件，高压绝缘可靠性成为产品长寿命运行的关键。该研究提出的高频电流互感器设计方法，可直接应用于阳光电源功率模块的在线监测与出厂测试环节，有助于提前识别绝缘缺陷，降低现场故障率。建议研发团队将其集成至iSo...
高频脉冲电应力下环氧树脂的局部放电特性
Partial Discharge Characteristics of Epoxy Resin Under High-Frequency Pulse Electrical Stress
Jun Jiang · Dezhi Cui · Jinfeng Liu · Beibei Chen 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年1月
宽禁带（WBG）半导体器件的应用显著提升了中压电力电子变压器（PET）的功率密度与效率。然而，其带来的高频及高dv/dt电应力使绝缘系统面临严峻挑战，缺陷诱发的局部放电（PD）现象更为严重，直接影响设备的长效运行可靠性。
解读: 随着阳光电源在组串式逆变器及PowerTitan等储能系统中大规模应用SiC等宽禁带器件，高频化与高dv/dt带来的绝缘老化问题日益凸显。本文研究的局部放电特性对于优化高压功率模块的封装绝缘设计、提升系统在极端工况下的长效可靠性具有重要指导意义。建议研发团队在后续高压储能变流器（PCS）及中压光伏逆...
面向多电航空应用中无局部放电叠层母排的绝缘与开关性能优化
Insulation and Switching Performance Optimization for Partial-Discharge-Free Laminated Busbar in More-Electric Aircraft Applications
Zhao Yuan · Yalin Wang · Zhongjing Wang · Asif Imran Emon 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年6月
本文针对多电航空（MEA）应用中高海拔低气压环境易引发局部放电（PD）的问题，提出了一种叠层母排绝缘设计策略。该策略旨在平衡绝缘可靠性与寄生电感，避免因盲目增加绝缘厚度而导致开关性能下降，为高功率密度电力电子变换器的设计提供了优化方案。
解读: 叠层母排是阳光电源组串式逆变器、PowerTitan储能系统及大功率风电变流器中的核心功率传输部件。随着产品向高功率密度和高电压平台（如1500V/2000V系统）演进，母排的寄生电感控制与绝缘可靠性（特别是高海拔环境下的局部放电抑制）至关重要。本文提出的绝缘优化与电感平衡策略，可直接指导阳光电源研...
中压碳化硅功率模块封装中电场主导的局部放电：模型、机制、重塑与评估
Electric-Field-Dominated Partial Discharge in Medium Voltage SiC Power Module Packaging: Model, Mechanism, Reshaping, and Assessment
Liang Wang · Zheng Zeng · Peng Sun · Shengxiang Ai 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年5月
得益于碳化硅（SiC）材料的高击穿电压，中压SiC功率模块在高压变换器领域展现出巨大潜力。然而，局部放电（PD）问题严重挑战了其可靠性与安全性，限制了其大规模工业应用。本文深入探讨了PD的物理机制，并提出了相应的建模、电场重塑及评估方法，旨在提升中压SiC模块的绝缘性能与长期运行可靠性。
解读: 该研究对阳光电源的组串式逆变器及PowerTitan/PowerStack储能系统至关重要。随着公司向更高电压等级（如1500V及以上）迈进，SiC器件的应用日益广泛，封装绝缘与局部放电问题直接影响产品的长寿命运行。建议研发团队参考文中的电场重塑技术优化模块封装设计，并在高压功率模块的可靠性测试标准...
混合动力电动飞机推进系统中高压IGBT在严苛环境下局部放电的耐受性研究
Altitude Readiness of High-Voltage IGBTs Subjected to the Partial Discharge at Harsh Environmental Conditions for Hybrid Electric Aircraft Propulsion
Tohid Shahsavarian · Di Zhang · Patrick McGinnis · Steven Walker 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年4月
本文研究了商用高压IGBT在低气压和高温等严苛环境下，因局部放电（PD）引发的绝缘可靠性问题。针对航空航天应用，分析了高压IGBT在极端环境下的脆弱性，为功率模块在特殊工况下的绝缘设计与可靠性评估提供了理论依据。
解读: 该研究关注高压IGBT在极端环境下的绝缘可靠性，这对阳光电源的组串式逆变器及PowerTitan系列储能系统具有重要参考价值。随着光伏与储能系统向高电压（如1500V/2000V）及高海拔、高寒等复杂环境应用拓展，功率模块的局部放电风险显著增加。建议研发团队借鉴文中关于低气压下绝缘失效的机理分析，优...
高频变压器绝缘在高压PWM应力下的局部放电行为
Partial Discharge Behavior of High-Frequency Transformer Insulation Under High-Voltage PWM Stress
Zhaoxin Wang · Xing Wei · Claus Leth Bak · Filipe Faria da Silva 等9人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年9月
随着固态变压器（SST）电压等级的提升，其内部高频变压器（HFT）承受着高压、高频PWM电压的严苛电应力。这种应力易引发绝缘系统的局部放电（PD），进而导致绝缘失效。本文研究了该工况下的放电特性，对提升电力电子变换器绝缘可靠性具有重要意义。
解读: 该研究对阳光电源的组串式逆变器及储能系统（如PowerTitan系列）中的高频磁性元件设计具有重要参考价值。随着公司产品向更高功率密度和更高电压等级（如1500V及以上系统）演进，高频变压器在高频PWM波形下的绝缘老化问题日益突出。建议研发团队在磁性元件设计阶段引入该文提出的局部放电评估模型，优化绝...
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，...
一种用于电力电缆离线局部放电检测的新型阻尼交流发电机
A Novel Damped AC Generator Used for Off-Line Partial Discharge Testing of Power Cables
Jia Peng · Ruisong Zhang · Shurong Li · Daning Zhang 等5人 · IEEE Transactions on Power Delivery · 2025年5月
阻尼交流（DAC）测试广泛用于电力电缆局部放电（PD）检测，但传统方法在直流充电过程中易产生空间电荷累积，损害电缆绝缘。为此，本文提出一种新型DAC发电机拓扑结构，在原有基础上增加储能电容和开关器件。通过在不同时刻控制开关动作，使电缆电压从接近零开始振荡，避免了高直流电压起始导致的空间电荷注入。实验平台验证结果表明，该发电机运行正常，可有效激发电缆缺陷处的局部放电信号。对比实验显示，针对两类缺陷，新型DAC电压下的总放电量低于传统方式，证明其有效抑制了空间电荷注入。
解读: 该新型阻尼交流发电机技术对阳光电源储能系统和电网侧设备的电缆检测维护具有重要应用价值。在PowerTitan大型储能系统和ST系列储能变流器中，高压电力电缆是关键连接部件，其绝缘状态直接影响系统安全。传统局放检测方法的空间电荷累积问题可能加速电缆老化，而该技术通过储能电容与开关器件的协同控制，实现从...
基于喷射点胶的电力电子模块电场自适应可控结构组装
Jet-Dispensing-Based Assembly of Electric Field Adaptively Controlled Structure in Power Electronic Modules
Ya Sun · Zhikang Yuan · Zhiwen Huang · Jun Hu 等5人 · IEEE Transactions on Components, Packaging and Manufacturing Technology · 2025年6月
在功率模块中，“铜 - 陶瓷 - 硅胶”三相点处的局部放电对更高电压和功率密度的发展构成了重大挑战。本文采用一种可靠且可控的方法——喷射点胶，在电力电子模块中组装电场自适应控制结构，以优化电场分布。该结构由氧化锌/环氧树脂非线性导电复合材料构成，厚度控制在 $300 \pm 50 \ \mu$ 米。组装的电场自适应控制结构显著提高了模块的局部放电起始电压（PDIV），在正弦波作用下，局部放电起始电压从6.0千伏提高到13.2千伏，增幅达120.0%；在正极性方波脉冲作用下，从4.0千伏提高到9....
解读: 从阳光电源的业务视角来看，该论文提出的电场自适应控制结构技术对我们在高压大功率产品领域的突破具有重要战略价值。 当前，阳光电源的光伏逆变器和储能变流器正朝着更高电压等级（1500V及以上）和更高功率密度方向发展。功率模块中"铜-陶瓷-硅凝胶"三相点的局部放电问题一直是制约产品电压等级提升和可靠性的...
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