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客座社论：电力电子快报专刊：高功率密度与高频无源元件的制造与设计
Guest Editorial: Special Section on Power Electronics Letters: Fabrication and Design of High-Power Density and High-Frequency Passive Components
Maeve Duffy · Teng Long · Ziwei Ouyang · Zhichao Luo 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年10月
本文为IEEE电力电子汇刊专刊社论，重点探讨了高功率密度与高频电力电子系统中无源元件（如电感、电容、变压器）的先进制造工艺与设计方法。文章强调了在追求系统小型化与高效化过程中，无源元件在热管理、电磁兼容及材料特性方面的关键挑战与创新解决方案。
解读: 高功率密度与高频化是阳光电源产品迭代的核心趋势。在组串式逆变器和PowerTitan系列储能变流器中，无源元件（电感、变压器）的体积与损耗直接决定了整机功率密度。该研究涉及的先进制造与设计方法，有助于优化磁性元件设计，降低高频开关下的寄生参数影响，提升整机效率。建议研发团队关注文中提及的新型磁性材料...
一种双端有源电容
A Two-Terminal Active Capacitor
Haoran Wang · Huai Wang · IEEE Transactions on Power Electronics · 2017年8月
本文提出了一种由功率半导体开关和无源元件构成的双端有源电容概念。该有源电容具备与传统无源电容相同的双端使用便捷性，且其性能指标（额定电压、纹波电流、等效串联电阻及工作频率范围）可灵活配置，具有广泛的应用独立性。
解读: 该技术对阳光电源的核心产品线具有显著的优化潜力。在组串式光伏逆变器和PowerStack/PowerTitan储能系统中，直流母线电容往往是体积和寿命的瓶颈。引入有源电容技术，可以有效减小电容体积，提升功率密度，并改善直流侧纹波抑制能力。建议研发团队评估该拓扑在高温、高频工况下的可靠性，探索将其集成...
用于LLC同步整流的自驱动栅极驱动器
Self-Driven Gate Driver for LLC Synchronous Rectification
Mingxiao Li · Ziwei Ouyang · Michael A. E. Andersen · Bin Zhao · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年1月
本文提出了一种仅由无源元件组成的LLC同步整流（SR）自驱动栅极驱动器。该方案直接利用变换器自身能量，能够自动补偿元件公差和温度变化带来的影响，并动态调节同步整流管的导通时间。该设计无需微控制器、辅助电源或电流/电压采样电路，简化了电路结构。
解读: 该技术对阳光电源的组串式光伏逆变器（特别是高功率密度机型）及储能变流器（PCS）具有重要意义。LLC拓扑广泛应用于光伏与储能系统中的DC-DC变换环节，同步整流是提升整机效率的关键。该自驱动方案通过简化外围驱动电路，不仅能降低控制复杂度和成本，还能提升系统在复杂环境下的可靠性。建议研发团队评估其在P...
新型磁耦合阻抗
Z-）源网络
Yam P. Siwakoti · Frede Blaabjerg · Poh Chiang Loh · IEEE Transactions on Power Electronics · 2016年11月
本文探讨了磁耦合阻抗源（MCIS）网络在提升电压增益和调制指数方面的优势，旨在减少变换器中无源元件的数量。针对现有网络中存在的输入电流断续及元件高应力问题，文章提出了改进方案，为提升电力电子变换器的效率与功率密度提供了新的拓扑思路。
解读: 该研究提出的新型磁耦合阻抗源网络在提升电压增益和降低无源元件数量方面具有显著优势，非常契合阳光电源对高功率密度和高效率变换器的需求。在组串式光伏逆变器中，该技术可有效优化升压级电路，提升转换效率；在PowerTitan等储能变流器（PCS）应用中，该拓扑有助于减小DC-DC变换器的体积与重量，降低系...
倍压磁耦合阻抗源网络
Voltage-Double Magnetically Coupled Impedance Source Networks
Yuliang Ji · Hongchen Liu · Chengming Zhang · Pat Wheeler · IEEE Transactions on Power Electronics · 2018年7月
本文提出了一系列倍压磁耦合阻抗源网络。通过在磁耦合变压器中引入辅助电容和二极管，实现了倍压功能。该拓扑结构能够产生更高的电压增益，降低无源器件的电压应力，并具备共地特性，适用于高升压比功率变换场景。
解读: 该拓扑通过磁耦合与倍压技术实现了高电压增益，对阳光电源的组串式光伏逆变器（如SG系列）及储能变流器（如ST系列PCS）具有重要参考价值。在光伏应用中，该技术可提升逆变器对宽输入电压范围的适应能力，减少前级DC-DC变换器的级数，从而提升系统效率并降低体积。在储能领域，该拓扑有助于优化电池侧与直流母线...
柔性多层箔集成技术在无源元件中的应用综述
A Review of Flexible Multilayer Foil Integration Technology for Passive Components
Cheng Deng · Shuang Li · Jie Tang · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年11月
无源集成技术能显著减小功率变换器中无源元件的体积并提升功率密度。本文重点介绍了柔性多层箔（FMLF）集成技术，探讨了其实现方式、结构及应用，认为该技术在满足未来电力电子设备高功率密度需求方面具有显著优势。
解读: FMLF技术通过优化无源元件的集成方式，是提升功率密度的关键路径。对于阳光电源而言，该技术可直接应用于组串式逆变器和PowerTitan/PowerStack储能变流器（PCS）的磁性元件设计，有效减小体积并改善散热性能。在电动汽车充电桩领域，FMLF有助于实现更紧凑的模块化设计。建议研发团队关注该...
寄生电阻对磁耦合阻抗源网络的影响
Effects of Parasitic Resistances on Magnetically Coupled Impedance-Source Networks
Xiangfei Kong · Chi-Kong Wong · Chi-Seng Lam · IEEE Transactions on Power Electronics · 2020年9月
磁耦合阻抗源网络相比传统阻抗源网络，能以更小的直通占空比实现更高的电压增益。然而，被动元件和功率器件的寄生电阻严重影响其实际电压增益。本文推导并分析了寄生电阻对该类网络性能的具体影响，为高效率变换器设计提供了理论依据。
解读: 该研究针对磁耦合阻抗源网络中寄生电阻对电压增益的损耗分析，对阳光电源的组串式光伏逆变器及储能PCS（如PowerTitan系列）的硬件设计具有重要参考价值。在高功率密度设计中，磁性元件的寄生参数是制约效率的关键。建议研发团队在设计高升压比DC-DC环节时，引入该文的损耗模型，优化磁性元件选型及绕组工...
用于高频功率变换器的3D打印空心电感
3-D-Printed Air-Core Inductors for High-Frequency Power Converters
Wei Liang · Luke Raymond · Juan Rivas · IEEE Transactions on Power Electronics · 2016年1月
本文介绍了用于高频电力电子电路的3D打印空心电感的设计、建模与表征。利用3D建模技术制造无源元件，不仅提升了设计灵活性，还克服了传统工艺在制造上的局限性，为高频功率变换器中电感元件的优化提供了新思路。
解读: 该技术对阳光电源的高频化功率变换趋势具有重要参考价值。随着组串式逆变器及户用储能系统向高功率密度、小型化方向发展，传统磁性元件往往成为体积瓶颈。3D打印空心电感技术可优化高频下的损耗表现，特别适用于阳光电源的微型逆变器、户用光伏及小型化储能PCS产品。建议研发团队关注该技术在降低寄生参数、提升散热性...
未来电力电子技术中多种潜在无源元件技术的根本性研究
Fundamental Examination of Multiple Potential Passive Component Technologies for Future Power Electronics
Phyo Aung Kyaw · Aaron L. F. Stein · Charles R. Sullivan · IEEE Transactions on Power Electronics · 2018年12月
本文针对电力电子变换器小型化需求，从数量级角度分析了多种储能机制，旨在寻找传统无源元件（特别是磁性元件）的替代方案，以解决高功率密度与高频化带来的设计挑战。
解读: 无源元件（电感、电容）是阳光电源组串式逆变器及PowerTitan/PowerStack储能系统中的核心成本与体积占比单元。随着公司产品向更高功率密度（如更高单机功率的组串逆变器）和更高开关频率（SiC器件应用）演进，磁性元件的设计瓶颈日益凸显。本文的研究有助于研发团队在下一代高频变换器设计中评估新...
一种具有最小辅助电路视在功率的双端有源电感
A Two-Terminal Active Inductor With Minimum Apparent Power for the Auxiliary Circuit
Haoran Wang · Huai Wang · IEEE Transactions on Power Electronics · 2019年2月
本文提出了一种双端有源电感概念，通过功率半导体开关和无源元件实现辅助电路，使其视在功率最小化。该方案具备与传统无源电感相同的双端使用便捷性，且在相同等效电感和电流等级下，有效优化了能量存储与转换效率。
解读: 该有源电感技术在功率密度提升和体积优化方面具有显著潜力，对阳光电源的组串式逆变器和PowerStack储能系统具有重要参考价值。通过引入有源电感技术，可以在保持系统高可靠性的前提下，进一步减小磁性元件的体积和重量，从而提升逆变器及PCS的功率密度。建议研发团队评估该拓扑在轻量化设计中的可行性，特别是...
三电平有源中点钳位逆变器中的EMI滤波器鲁棒性
EMI Filter Robustness in Three-Level Active Neutral-Point-Clamped Inverter
Zhan Shen · Mengxing Chen · Huai Wang · Xiongfei Wang 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年4月
电磁干扰（EMI）滤波器是电力电子设备符合电磁兼容标准的核心组件。然而，长期运行中被动元件的退化会导致滤波器衰减能力发生偏移，进而引发合规性风险。本文探讨了三电平有源中点钳位（ANPC）逆变器中EMI滤波器的鲁棒性设计问题，旨在确保设备在全生命周期内的电磁兼容性能。
解读: 该研究对阳光电源的组串式及集中式光伏逆变器产品线具有重要指导意义。随着逆变器功率密度的提升，ANPC等三电平拓扑被广泛应用，EMI滤波器的设计直接影响电磁兼容性（EMC）合规及产品可靠性。针对被动元件（如电容、电感）在长期运行中的老化问题，建议研发团队在设计阶段引入老化模型，优化EMI滤波器参数的冗...
具有更高稳定性和鲁棒性的LLCL滤波并网变流器
LLCL-Filtered Grid Converter With Improved Stability and Robustness
Min Huang · Xiongfei Wang · Poh Chiang Loh · Frede Blaabjerg · IEEE Transactions on Power Electronics · 2016年5月
LLCL滤波器在保持较小无源元件体积的同时，能有效抑制开关频率处的谐波。然而，高阶滤波器易引发并网谐振，且其稳定性和鲁棒性受电网阻抗波动影响较大。本文提出了一种新的参数设计方法，旨在解决上述挑战，提升变流器在复杂电网环境下的运行性能。
解读: 该研究直接服务于阳光电源的核心产品线——组串式及集中式光伏逆变器。LLCL滤波器相比传统的LCL方案，能显著减小磁性元件体积，降低逆变器重量与成本，符合阳光电源产品轻量化、高功率密度的设计趋势。针对弱电网环境下谐振抑制与鲁棒性设计的优化，对于提升阳光电源逆变器在复杂电网（如高比例可再生能源接入区域）...
电容式直流母线拓扑推导与可扩展性分析综述
An Overview of Capacitive DC-Links-Topology Derivation and Scalability Analysis
Haoran Wang · Huai Wang · Guorong Zhu · Frede Blaabjerg · IEEE Transactions on Power Electronics · 2020年2月
电容式直流母线在电压源变换器中用于功率平衡、电压纹波限制及短时储能。铝电解电容作为典型方案，常被视为电力电子系统中最薄弱的环节及寿命瓶颈。本文综述了各种无源及有源直流母线拓扑，分析了其推导过程及可扩展性，旨在提升电力电子系统的可靠性与性能。
解读: 直流母线电容是阳光电源组串式/集中式光伏逆变器及PowerTitan/PowerStack储能系统中的核心组件，直接决定了产品的寿命与可靠性。随着行业对高功率密度和长寿命要求的提升，铝电解电容的替代方案（如薄膜电容或混合储能拓扑）至关重要。本文提供的拓扑推导与可扩展性分析，可指导研发团队在设计大功率...
升压型有源功率解耦拓扑与单相开关升压逆变器的集成
Integration of Boost-Type Active Power Decoupling Topology With Single-Phase Switched Boost Inverter
Pramit Nandi · Ravindranath Adda · IEEE Transactions on Power Electronics · 2020年11月
本文分析了单相开关升压逆变器（SBI）的纹波能量，估算了开关阻抗网络参数中的低频纹波量。研究发现，为保持较小纹波需增大无源元件体积，导致功率密度降低。因此，本文提出将单相SBI与独立的升压型有源功率解耦拓扑集成，以优化系统性能。
解读: 该研究针对单相逆变器中常见的低频纹波问题，通过有源功率解耦技术提升功率密度，这对于阳光电源的户用光伏逆变器产品线具有重要的参考价值。户用逆变器对体积、重量和功率密度要求极高，通过引入此类有源解耦拓扑，可以在不增加无源元件体积的前提下有效抑制二次纹波，从而提升系统效率并延长直流侧电容寿命。建议研发团队...
用于快速响应Buck变换器的自励磁平衡式无源可变电感
Self-Excitation, Balanced, Passive Variable Inductor for Fast-Response Buck Converter
Menghan Jiang · Qunfang Wu · Qin Wang · Lan Xiao 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年9月
为提升单相电压调节器（VR）的瞬态响应速度，本文提出了一种用于快速响应Buck变换器的自励磁平衡式无源可变电感。该方案利用Buck变换器电感电流的直流偏置分量作为励磁源，随负载增加诱导磁芯饱和，从而实现电感值的动态减小，在不增加复杂控制的前提下优化了瞬态性能。
解读: 该技术通过无源磁性元件设计优化Buck变换器的瞬态响应，对阳光电源的户用光伏逆变器及微型逆变器产品线具有参考价值。在户用场景中，负载突变对输出电压稳定性要求较高，该自励磁电感方案无需额外控制电路即可提升动态性能，有助于减小输出滤波电容体积，降低成本并提升功率密度。建议研发团队评估该磁性元件在小功率D...
扩展升压型有源开关电容/开关电感准Z源逆变器
Extended Boost Active-Switched-Capacitor/Switched-Inductor Quasi-Z-Source Inverters
Anh-Vu Ho · Tae-Won Chun · Heung-Geun Kim · IEEE Transactions on Power Electronics · 2015年10月
本文提出了一种基于传统准Z源逆变器（qZSI）的新型拓扑——有源开关电容/开关电感准Z源逆变器（ASC/SL-qZSI）。与同类qZSI拓扑相比，该结构在相同工况下具备更高的升压能力，减少了电感、电容等无源元件的使用数量，并降低了电压应力。
解读: 该拓扑通过优化无源网络提升了升压比，对阳光电源的组串式逆变器（String Inverters）产品线具有重要参考价值。在光伏组件电压范围不断扩大的趋势下，该技术有助于简化逆变器前端升压电路设计，减少磁性元件体积与损耗，从而提升整机功率密度和效率。建议研发团队评估该拓扑在工商业及地面光伏逆变器中的应...
混合谐振开关电容变换器无源元件体积建模与比较
Modeling and Comparison of Passive Component Volume of Hybrid Resonant Switched-Capacitor Converters
Zichao Ye · Seth R. Sanders · Robert Carl Nikolai Pilawa-Podgurski · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年9月
混合及谐振开关电容（SC）变换器通过有效利用有源和无源元件，有望实现比传统SC及磁性变换器更高的效率和功率密度。通过引入电感，设计空间获得了更多自由度。本文旨在深入探讨电容与电感在混合谐振SC变换器中的体积权衡关系，为高功率密度变换器的设计提供理论指导。
解读: 该研究关注高功率密度变换器的无源元件优化，对阳光电源的组串式逆变器及储能PCS产品线具有重要参考价值。随着光伏和储能系统向更高功率密度演进，混合谐振拓扑能有效减小磁性元件体积，提升系统集成度。建议研发团队在下一代高频化PCS及户用储能变换器设计中，引入该建模方法，以优化电感与电容的体积分配，从而在保...
低温环境下电力电子元件综述
Review of Power Electronics Components at Cryogenic Temperatures
Handong Gui · Ruirui Chen · Jiahao Niu · Zheyu Zhang 等9人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2020年5月
本文综述了低温环境对电力电子系统各部件的影响，包括硅基及宽禁带半导体开关器件、集成电路及无源元件等。研究旨在为超导系统等低温应用场景下的电力电子系统设计提供理论支撑，探讨了极端温度对器件性能与可靠性的影响。
解读: 该研究探讨的低温电力电子技术目前主要应用于超导等前沿领域，与阳光电源现有的光伏逆变器、储能系统（如PowerTitan）及充电桩等常规环境产品线关联度较低。然而，随着未来极端环境（如高海拔、极寒地区）光储项目需求的增加，文中关于宽禁带半导体（SiC/GaN）在极端温度下的性能演变分析，可为公司研发团...
高频GaN变换器PCB电感设计方法
Design Method of PCB Inductors for High-Frequency GaN Converters
Ammar Chafi · Nadir Idir · Arnaud Videt · Hassan Maher · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年1月
新型氮化镓（GaN）功率晶体管凭借纳秒级的开关速度，使变换器工作频率提升至兆赫兹量级，从而减小无源元件体积并提升功率密度。然而，储能电感仍占据变换器较大空间。本文提出了一种PCB电感设计方法，旨在优化高频GaN变换器中的电感设计，以进一步提升系统功率密度。
解读: 该技术对于阳光电源提升光伏逆变器及储能PCS的功率密度具有重要参考价值。随着GaN器件在户用光伏逆变器及小型化储能系统中的应用潜力增加，PCB集成电感技术能有效降低系统体积与寄生参数，提升转换效率。建议研发团队关注该设计方法在轻量化、高频化产品线中的应用，特别是在PowerStack等储能系统的高频...
基于GaN的逆变器损耗建模的影响因素与考量
Factors and Considerations for Modeling Loss of a GaN-based Inverter
Zhe Yang · Paige Renne Williford · Edward A. Jones · Jianliang Chen 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年3月
本文研究了四个常被忽视的因素对GaN全桥逆变器损耗模型的影响：器件寄生电容、变功率下的结温动态特性、壳温估算以及无源元件的详细考量。文章提出了综合考虑上述因素的转换器损耗计算流程，旨在提升高频电力电子系统的建模精度。
解读: 随着阳光电源在户用及工商业光伏逆变器中对高功率密度和高效率的追求，GaN等宽禁带半导体技术的应用已成为提升产品竞争力的关键。本文提出的损耗建模方法论，能够精准指导阳光电源研发团队在设计阶段优化散热布局与磁性元件选型，特别是在高频化趋势下，对降低组串式逆变器及微型逆变器的热应力、延长功率模块寿命具有重...
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