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一种基于数字孪生的DC-DC变换器健康指标估计方法
A Digital Twin Based Estimation Method for Health Indicators of DC–DC Converters
Yingzhou Peng · Shuai Zhao · Huai Wang · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年2月
本文提出了一种基于数字孪生概念的电力电子变换器状态监测健康指标估计方法。该方法具有非侵入性，无需额外的硬件电路及校准。文中以Buck DC-DC变换器为例，通过理论分析、实际考量及实验验证，展示了该方法在变换器健康状态评估中的有效性。
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。在光伏组串式逆变器及储能系统（如PowerTitan、PowerStack）中，DC-DC变换级是核心功率转换单元，其可靠性直接影响整机寿命。通过引入数字孪生技术，可以在无需增加硬件成本的前提下，实现对功率模块（如IGBT/SiC）老化程度的实时监测与...
复杂舰载直流微电网的数字孪生：编译模型与硬件在环平台在区域电力电子配电系统动态仿真中的高效协同
The digital twin of complex shipboard DC microgrids: The high-performing synergy of compiled models and HIL platform in the dynamics emulation of zonal power electronic power distribution systems
Andrea Alessia Tavagnutti · Andrea Vicenzutti · Massimiliano Chiandone · Daniele Bosich 等5人 · IET Power Electronics · 2025年1月 · Vol.18
本文提出了一种面向复杂舰载直流微电网的数字孪生架构，通过集成编译型仿真模型与硬件在环（HIL）平台，实现对区域电力电子配电系统动态行为的高精度实时仿真。该方法结合了离散事件建模与实时控制验证，显著提升了系统动态响应的仿真效率与保真度。实验结果表明，该协同架构能够有效支持多时间尺度下微电网的运行监测、故障诊断与控制优化，为舰船综合电力系统的数字化提供了关键技术支撑。
解读: 该数字孪生架构对阳光电源的储能与微电网产品具有重要参考价值。编译模型与HIL协同仿真方法可应用于ST系列储能变流器和PowerTitan系统的控制算法验证，特别是在多时间尺度动态响应和故障诊断方面。这一技术可优化iSolarCloud平台的实时监控能力，提升储能系统的GFM/GFL控制性能。同时，该...
基于数字孪生的三相并网光伏逆变器稳定性监测与参数估计框架
A Digital Twin-Based Stability Monitoring and Parameter Estimation Framework for Three-Phase Grid-Connected Photovoltaic Inverters
Rituvic Pandey · Nishant Kumar · IEEE Transactions on Power Electronics · 2026年4月
本文提出了一种基于数字孪生（DT）的框架，用于三相并网光伏逆变器的实时稳定性监测与参数估计。该系统集成了三参数自适应最大功率点跟踪（MPPT）算法，实现了快速且无振荡的功率提取，并采用模型预测控制（MPC）实现电压源变换器的精确调节。
解读: 该研究直接契合阳光电源的核心业务。在组串式和集中式光伏逆变器产品中，引入数字孪生技术可实现远程实时状态监测与故障预警，显著提升运维效率。文中提到的自适应MPPT算法有助于提升复杂环境下的发电效率，而模型预测控制（MPC）的应用能进一步优化逆变器在弱电网下的动态响应性能。建议将该框架集成至iSolar...
三电平ANPC逆变器的数字孪生建模与多参数监测方案
Digital Twin Modeling and Multiparameter Monitoring Schemes of Three-Level ANPC Inverters
Wensheng Song · Zhiwei Zhang · Sihui Zhang · Chenwei Ma 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年12月
本文针对电力电子系统关键部件的可靠性问题，提出了一种基于数字孪生技术的非侵入式状态监测方案。通过构建三电平ANPC逆变器的数字孪生模型，实现了对系统内部关键参数的实时监测与评估，为提升电力电子变换器的运行可靠性提供了创新性解决方案。
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。三电平ANPC拓扑广泛应用于阳光电源的组串式逆变器及PowerTitan系列储能变流器（PCS）中。通过引入数字孪生技术，公司可在iSolarCloud智能运维平台中集成更精准的故障预测与健康管理（PHM）功能，实现对IGBT模块结温、老化程度的实时非...
电力电子数字孪生技术综述：现状与未来趋势
An Overview of Digital Twin Technology for Power Electronics: State-of-the-Art and Future Trends
Chenhao Wu · Zhexin Cui · Qian Xia · Jiguang Yue 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年9月
本文综述了数字孪生（DT）技术在电力电子系统中的应用现状。随着数字化转型加速，DT技术成为提升系统信息化与智能化水平的关键，涵盖了从建模、实时监测到故障预测的多种前沿技术，为电力电子系统的全生命周期管理提供了新范式。
解读: 数字孪生技术是阳光电源实现产品全生命周期智能运维的核心。在iSolarCloud平台中，引入数字孪生可实现组串式逆变器和PowerTitan储能系统的实时状态镜像，通过多物理场耦合仿真，精准预测功率模块及电芯的健康状态（SOH）。建议在PowerStack储能系统及大型光伏电站中部署基于DT的故障诊...
分布式光伏系统故障诊断的数字孪生方法
A Digital Twin Approach for Fault Diagnosis in Distributed Photovoltaic Systems
Palak Jain · Jason Poon · Jai Prakash Singh · Costas Spanos 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2020年1月
本文针对屋顶及建筑集成分布式光伏系统，提出了一种用于故障诊断的数字孪生设计方法。通过构建光伏能量转换系统的数字孪生模型，实现对系统可测量特征输出的实时估计，并结合数学分析、仿真研究与实验验证，有效提升了分布式光伏系统的故障检测与诊断能力。
解读: 该数字孪生技术与阳光电源iSolarCloud智能运维平台高度契合。通过在云端构建组串式逆变器及户用光伏系统的数字孪生模型，可实现从“被动报警”向“主动预测性维护”的跨越。建议将此技术集成至iSolarCloud，利用实时数据与孪生模型比对，精准定位组件级故障（如遮挡、热斑、组串失配），降低运维成本...
可嵌入控制器的电力电子变换器概率实时数字孪生诊断
Controller-Embeddable Probabilistic Real-Time Digital Twins for Power Electronic Converter Diagnostics
Matthew Milton · Castulo De La O · Herbert L. Ginn · Andrea Benigni · IEEE Transactions on Power Electronics · 2020年9月
本文提出了一种利用实时概率数字孪生（DT）进行电力电子变换器在线诊断的方法。该方法通过广义多项式混沌展开构建包含随机变量的实时概率仿真模型，实现了对变换器运行状态的实时监测与故障诊断，有效提升了系统的可靠性与预测维护能力。
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。在组串式光伏逆变器和PowerTitan/PowerStack储能系统中，通过将概率数字孪生嵌入控制器，可实现功率模块（IGBT/SiC）的实时健康状态评估与故障预警，显著降低运维成本。建议在iSolarCloud平台中集成此类算法，利用边缘计算能力实...
基于自演化数字孪生的多相Boost变换器在线健康监测
Self-Evolving Digital Twin-Based Online Health Monitoring of Multiphase Boost Converters
Kushan Choksi · Abdul Basit Mirza · Austin Zhou · Deepi Singh 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年12月
电力电子变换器中功率器件的老化严重威胁系统可靠性，且宽禁带器件的使用加剧了这一现象。本文提出了一种实时非侵入式健康监测机制，利用自演化数字孪生技术实现对退化组件的精准识别，从而提升电力电子系统的可靠性与运维效率。
解读: 该技术对阳光电源的组串式逆变器（Boost升压电路）及储能变流器（PCS，如PowerTitan系列中的DC-DC环节）具有极高应用价值。通过引入自演化数字孪生与在线健康监测，可实现对SiC等宽禁带器件老化状态的实时评估，从被动维修转向主动预测性维护。建议在iSolarCloud平台中集成此类算法，...
三相逆变器驱动永磁同步电机系统的数字孪生建模与参数辨识方法
Digital Twin Modeling Method of Three-Phase Inverter-Driven PMSM Systems for Parameter Estimation
Wensheng Song · Yuchao Zou · Chenwei Ma · Sihui Zhang · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年2月
本文提出了一种用于三相逆变器驱动永磁同步电机（PMSM）系统的数字孪生建模方法，旨在实现离线系统参数辨识。该方法无需额外的信号注入或传感器设备，是一种非侵入式的数字建模与参数估计方案。
解读: 该技术在电机驱动与逆变控制领域具有重要应用价值。对于阳光电源而言，该非侵入式参数辨识方法可集成至iSolarCloud智能运维平台或逆变器嵌入式软件中，实现对光伏及储能系统中关键功率部件（如风电变流器或储能PCS中的电机/电感组件）的健康状态监测与参数实时校准。通过数字孪生技术，无需增加硬件成本即可...
基于数字孪生的单相PWM整流器健康状态监测方法
A Digital-Twin-Based Health Status Monitoring Method for Single-Phase PWM Rectifiers
Sihui Zhang · Wensheng Song · Hu Cao · Tao Tang 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年11月
本文提出了一种基于数字孪生技术的单相两电平PWM整流器数字仿真与健康监测方法。首先，通过对闭环控制和主电路进行离散化，构建了PWM整流器的数字模型。随后，将数字模型的外部特性与实际采样数据进行对比，实现对整流器运行状态的实时监测与健康评估。
解读: 该技术对阳光电源的户用光伏逆变器及电动汽车充电桩业务具有重要参考价值。单相PWM整流技术是户用逆变器和充电模块的核心，引入数字孪生技术可实现设备运行状态的实时映射，显著提升iSolarCloud平台的故障预警与远程运维能力。建议研发团队将此方法应用于功率模块的寿命预测，通过对比数字模型与实际运行数据...
利用罗氏线圈监测单个电容器的电容直流母排数字孪生系统
A Digital Twin System of Capacitive DC Bank Using Rogowski Coil to Monitor Individual Capacitors
Mingshuo Zhu · Yi Liu · Meng Huang · Zifan Li 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年8月
直流母线电容器的可靠性直接影响电力电子系统的运行安全。由于电容器常采用串并联结构以满足容量和耐压需求，导致单个电容器的监测难度较大。本文提出了一种基于罗氏线圈的数字孪生系统，实现了对电容组中单个电容器状态的精确监测与评估。
解读: 直流母线电容是光伏逆变器和储能变流器（PCS）中最易失效的关键元器件之一。该研究提出的基于罗氏线圈的数字孪生监测技术，能够精准定位电容组中的故障点，对于提升阳光电源PowerTitan、PowerStack系列储能系统及组串式逆变器的长期运行可靠性具有重要价值。通过在iSolarCloud平台集成此...
电力电子中的数字孪生：增强虚拟热感知的综合方法
Digital Twins in Power Electronics: A Comprehensive Approach to Enhance Virtual Thermal Sensing
R. Torchio · F. Conte · M. Scarpa · M. Filippini 等11人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年5月
传统材料研究与硬件设计已难以满足现代电力电子运维需求。过度设计与冗余数据采集导致成本高昂。本文提出数字孪生（DT）技术，通过物理系统的实时仿真模型，为电力电子设备提供虚拟热感知能力，旨在优化运维效率并降低成本。
解读: 该技术对阳光电源的iSolarCloud智能运维平台及全系列产品（如PowerTitan储能系统、组串式逆变器）具有重大价值。通过引入数字孪生与虚拟热感知，可实现对功率模块内部温度的实时精准监测，替代昂贵的物理传感器，从而降低硬件成本并提升系统可靠性。建议在PowerTitan等核心储能产品中集成此...
基于深度学习和改进RGB声学图像的永磁同步电机转子与轴承两阶段故障识别数字孪生系统
A Digital Twin System for Two-Stage PMSM Rotor and Bearing Faults Identification Based on Deep Learning and Improved-RGB Acoustic Image
Bochao Du · Wan Huang · Taoyong Li · Ruogu Hu 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年1月
本文提出了一种基于声学信号的永磁同步电机（PMSM）六种转子及轴承故障诊断方法，并构建了基于物联网和云端的两阶段故障诊断数字孪生系统。第一阶段在电机边缘侧利用短时傅里叶变换和卷积神经网络进行初步诊断，实现了高效的故障识别与状态监测。
解读: 该技术在电机故障诊断与数字孪生领域的应用，对阳光电源的风电变流器及储能系统中的旋转部件（如冷却风扇、水泵）具有参考价值。通过引入边缘计算与深度学习，可提升iSolarCloud智能运维平台对关键辅机设备的预测性维护能力，减少非计划停机。建议研发团队关注声学信号特征提取技术，将其集成至现有变流器或储能...
考虑传感器误差的DC-DC降压变换器数字孪生参数辨识
Parameter Identification for DC-DC Buck Converter Digital Twin Considering Sensor Errors
Parsa Behzad Nazif · Mariam Saeed · Saad Ahmad · Juan Manuel Guerrero 等6人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年4月
数字孪生技术在电力电子变换器中展现出广阔应用前景，其性能高度依赖参数辨识的准确性。用于数字孪生成立与运行的测量数据精度直接影响参数估计效果。超高精度传感器或频繁校准在实验室可行，但在多数工业场景中难以实现。本文分析了传感器增益与偏置误差对参数辨识及数字孪生性能的影响，表明将传感器误差项作为未知参数纳入辨识算法可显著提升关键参数估计精度。对比采用内点法（IPM）与粒子群优化（PSO）进行参数拟合，结果表明IPM更具优势。所提方法在DC-DC降压变换器上进行了仿真与实验验证。
解读: 该数字孪生参数辨识技术对阳光电源DC-DC变换器产品具有重要应用价值。在ST储能变流器的DC-DC级联环节、车载OBC的降压变换模块以及充电桩DC-DC功率转换单元中，传感器误差普遍存在且难以频繁校准。本文提出的将传感器增益与偏置误差纳入参数辨识算法的方法，可显著提升电感、电容、ESR等关键参数估计...
电力电子数字孪生技术综述：研究现状与未来趋势
An Overview of Digital Twin Technology for Power Electronics: State-of-the-Art and Future Trends
Chenhao Wu · Zhexin Cui · Qian Xia · Jiguang Yue 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年5月
电力电子系统（PESs）在发电、输电及各类工业应用中起着关键作用。随着数字化转型的不断推进，数字孪生（DT）技术应运而生，成为推动电力电子系统信息化和智能化发展的变革性力量。本文全面概述了数字孪生技术在电力电子系统中的应用，着重介绍了实时同步、精确映射、无缝数据交互和高保真建模等核心特性。文章回顾了四种常见的数字孪生建模方法，并详细探讨了它们在电力电子系统应用中的优势与挑战。此外，本文还分析了数字孪生在设计、控制和维护这三个关键生命周期阶段所发挥的作用，阐述了数字孪生如何在每个阶段实现优化并推动...
解读: 数字孪生技术作为电力电子系统智能化转型的关键使能技术,与阳光电源核心业务高度契合。该技术通过实时同步、精确映射和高保真建模等特性,能够在光伏逆变器、储能变流器等产品全生命周期中发挥重要作用。 从产品设计角度,数字孪生可显著缩短研发周期。阳光电源可在虚拟环境中完成拓扑优化、热管理仿真和多工况测试,降...
基于数字孪生的五电平ANPC多电平变换器开路故障诊断
Digital Twin Enabled Open-Circuit Fault Diagnosis for Five-Level ANPC Multilevel Converters
Majid T. Fard · Benjamin J. Luckett · JiangBiao He · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2024年9月
本文提出一种面向五电平有源中点钳位（5L-ANPC）功率变换器的创新性数字孪生（DT）健康监测策略，针对其在高功率、安全关键应用中因半导体器件数量多而导致可靠性下降的问题。该方法构建实时DT副本，利用直流母线电容与飞跨电容电压、负载电流及开关模式等现有信号，在无需额外传感器的前提下实现开关开路故障的快速在线诊断，检测时间小于一个输出基波周期。实验结果验证了该DT健康监测方法在多种工况下的鲁棒性与有效性，显著提升系统可靠性并降低维护成本。
解读: 该数字孪生故障诊断技术对阳光电源ST系列储能变流器和PowerTitan大型储能系统具有重要应用价值。五电平ANPC拓扑与阳光电源储能产品采用的多电平技术架构高度契合，其无需额外传感器、仅利用现有电压电流信号实现快速故障诊断的方案，可直接集成至iSolarCloud智能运维平台，增强预测性维护能力。...
基于数字孪生建模技术与优化算法的三相AC-DC变换器LC参数辨识
LC Parameters Identification for a Three-Phase AC–DC Converter Through Digital Twin Modeling Technique and Optimization Algorithms
Giulia Di Nezio · Sergio de López Diz · Marco di Benedetto · Alessandro Lidozzi 等6人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年1月
数字孪生技术通过高保真数字模型实时复现物理系统行为，正深刻变革能量转换领域。为实现预测性维护，需精准监测影响关键部件健康状态的参数。本文提出一种基于数字孪生的三相AC-DC开关变换器参数估计方法，采用粒子群优化（PSO）、遗传算法（GA）和模拟退火（SA）进行L型交流滤波器电感与直流侧电容参数辨识。在平衡与不平衡工况下验证了方法的鲁棒性与可行性，并对比了三种优化算法性能。结果表明该方法在系统辨识与状态监测中具有应用潜力。
解读: 该数字孪生参数辨识技术对阳光电源ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器具有重要应用价值。通过PSO/GA/SA算法实时辨识LC滤波参数和直流侧电容，可直接应用于PowerTitan储能系统的预测性维护，监测电容老化和电感饱和等关键健康指标。该方法在不平衡工况下的鲁棒性验证，契合阳光电源1500V高压...
基于结合物理与记录数据的数字孪生体的电力传输现场事件研究方法
A Methodology for Investigating Power Transmission Field-Observed Events Based on Digital Twins Combining Physical and Recorded Data
Rodrigo Rozenblit Tiferes · Thiago Rodrigues Kleina Lima · Giovanni Manassero · IEEE Transactions on Industry Applications · 2024年9月
本文提出了一种基于构建设备和现场记录事件的数字孪生模型来研究电力系统事件的方法。数字孪生模型将物理设备的数据与记录的测量值相结合，以准确重现现场状况。这种方法是数字孪生领域的一种新途径。它能够对仅依靠物理数据或测量数据无法完全理解的情况进行详细分析。所提出的框架有助于从业人员揭示事件的原因，并在各种场景（如不平衡或意外过电压）下做出明智的工程决策。本文还给出了一个案例研究，展示了如何运用该方法来确定某现有变电站变压器中出现意外高中性线电流的原因。这些高电流是由某一相分接开关的机械锁引起的，导致保...
解读: 该数字孪生事件分析方法对阳光电源储能与光伏产品线具有重要应用价值。在PowerTitan储能系统中，可构建PCS变流器及电网扰动事件的数字孪生模型，融合SCADA录波数据与SiC器件物理模型，精确还原电网故障穿越过程，优化GFM构网型控制策略的动态响应。在SG系列光伏逆变器领域，该方法可结合现场异常...
基于数字孪生的海上风电多相升压整流器健康监测
Digital-Twin-Based Health Monitoring for Multiphase Boost Rectifier in Wind Offshore Applications
Giulia Di Nezio · Marco Di Benedetto · Alessandro Lidozzi · Luca Solero · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2024年11月
在风力等可再生能源发电领域，避免服务中断并实现计划性维护至关重要。为此，需对电力电子变换器（PECs）等关键部件进行状态监测。本文提出一种基于数字孪生（DT）的在线实时监测方法，针对海上风电系统中常用的交流-直流六相变换器，重点实现其参数估计。所构建的数字孪生体为与物理系统并行运行的实时数字模型（RTDM），采用Typhoon求解器实现小于1 μs的求解时间。结合粒子群优化（PSO）等启发式算法，可在线估计开关导通电阻、永磁同步电机定子阻抗及直流母线电容等关键参数。通过搭载相同控制算法的Typh...
解读: 该数字孪生健康监测技术对阳光电源储能和风电产品线具有重要应用价值。特别是对ST系列储能变流器和风电变流器的预测性维护具有直接借鉴意义。通过实时数字模型和PSO算法实现的关键器件参数在线估计,可提升iSolarCloud平台的智能诊断能力,实现设备故障预警。该技术可优化PowerTitan等大型储能系...
数据驱动的数字孪生用于DC/DC降压变换器可靠性评估
Data-Driven Digital Twin for Reliability Assessment of DC/DC Buck Converter
Sukanta Roy · Milad Behnamfar · Anjan Debnath · Arif Sarwat · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2024年11月
在商业应用中，DC/DC变换器的运行状态显著影响系统整体性能与长期可靠性。本文提出一种数据驱动的数字孪生方法，用于估计稳态下DC/DC降压变换器关键退化参数。首先，利用离线粒子群优化算法对电路级数字模型进行校准，并通过平均模型验证其稳态响应。随后，在模型中引入电感、电容及MOSFET的退化特性，生成大规模数据集，用于训练和验证随机森林机器学习模型。实验结果表明，该方法回归精度高，决定系数达0.99978，均方根误差低至4.2×10⁻⁶，并在中等功率硬件原型上验证了不同负载及MOSFET导通电阻退...
解读: 该数据驱动数字孪生技术对阳光电源ST系列储能变流器及SG光伏逆变器的DC/DC变换模块具有重要应用价值。通过随机森林模型非侵入式识别电感、电容及MOSFET导通电阻退化（R²=0.99978），可集成至iSolarCloud平台实现预测性维护，提前预警功率器件老化。该方法特别适用于工商业储能系统中B...
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