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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...
高速列车功率IGBT模块剩余使用寿命预测的混合方法
Hybrid Method for Remaining Useful Life Prediction of Power IGBT Modules in High-Speed Trains
Hengzhi Liu · He-sheng Zhang · Yicong Tang · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年11月
针对高速列车运行中IGBT模块剩余使用寿命（RUL）预测面临的不确定性、多变量及全生命周期数据匮乏等挑战，本文提出了一种混合预测方法，有效提升了复杂工况下功率器件寿命评估的准确性。
解读: IGBT是阳光电源组串式/集中式光伏逆变器及PowerTitan/PowerStack储能变流器（PCS）的核心功率器件。该研究提出的混合RUL预测方法，对于提升阳光电源iSolarCloud平台的智能化运维水平具有重要价值。通过引入该方法，可实现对逆变器及储能PCS内部核心功率模块的“健康状态（S...
一种基于频域的IGBT模块结温在线估计方法
An Online Frequency-Domain Junction Temperature Estimation Method for IGBT Modules
Ze Wang · Wei Qiao · IEEE Transactions on Power Electronics · 2015年9月
本文提出了一种用于IGBT模块结温在线估计的频域热模型。该模型将IGBT模块的热行为表征为线性时不变（LTI）系统，通过对瞬态热阻抗的时间导数进行快速傅里叶变换（FFT），获取系统的频率响应，从而实现对结温的精确估计。
解读: 结温是影响IGBT寿命和可靠性的核心指标。该频域估计方法无需复杂的物理传感器，通过算法即可实现实时监测，对于阳光电源的组串式和集中式光伏逆变器、PowerTitan/PowerStack储能变流器（PCS）以及风电变流器具有极高应用价值。该技术可集成至iSolarCloud智能运维平台，实现功率模块...
电力电子变换器系统中功率IGBT模块故障的研究与处理方法
Study and Handling Methods of Power IGBT Module Failures in Power Electronic Converter Systems
Ui-Min Choi · Frede Blaabjerg · Kyo-Beum Lee · IEEE Transactions on Power Electronics · 2015年5月
电力电子技术在提升系统效率与性能方面至关重要。随着应用场景对成本、安全及可用性要求的日益严格，提升系统可靠性成为研究重点。本文综述了功率IGBT模块的主要失效机理，并探讨了相应的故障处理与诊断方法，旨在为电力电子系统的长寿命设计提供理论支撑。
解读: IGBT模块是阳光电源组串式/集中式光伏逆变器、PowerTitan/PowerStack储能变流器及风电变流器的核心功率器件。该文献深入探讨的失效机理与故障诊断方法，对提升阳光电源产品的全生命周期可靠性至关重要。建议研发团队将文中提到的热应力分析与故障预测模型集成至iSolarCloud平台，通过...
一种基于温度梯度的IGBT模块潜在缺陷识别方法
A Temperature Gradient-Based Potential Defects Identification Method for IGBT Module
Bing Gao · Fan Yang · Minyou Chen · Li Ran 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2017年3月
本文提出了一种基于温度梯度的设备状态评估方法，并以IGBT模块为例进行了研究。研究表明，IGBT模块热阻的增加和功率损耗的增大，会导致温度梯度发生变化，从而可用于识别潜在的性能退化与缺陷。
解读: IGBT是阳光电源光伏逆变器、储能变流器（PCS）及风电变流器的核心功率器件。该方法通过监测温度梯度实现IGBT潜在缺陷的早期识别，对于提升PowerTitan、PowerStack等储能系统及组串式逆变器在严苛环境下的运行可靠性具有重要意义。建议研发团队将其集成至iSolarCloud智能运维平台...
基于四探针法的IGBT模块老化评估
Degradation Assessment in IGBT Modules Using Four-Point Probing Approach
Kristian Bonderup Pedersen · Peter Kjaer Kristensen · Vladimir Popok · Kjeld Pedersen · IEEE Transactions on Power Electronics · 2015年5月
本文提出利用四探针法测量IGBT模块内部各组件的电气参数，通过对比老化器件与新器件的参数差异，评估模块的整体退化程度及各组件的磨损状态。该方法有助于预防早期失效，提升功率器件的可靠性管理水平。
解读: IGBT是阳光电源光伏逆变器、储能变流器（PCS）及风电变流器中的核心功率器件。随着PowerTitan等大型储能系统和组串式逆变器向高功率密度发展，IGBT的热应力和电应力显著增加。该四探针检测技术为阳光电源的iSolarCloud智能运维平台提供了底层数据支撑，有助于在设备全生命周期内实现更精准...
IGBT模块非对称布局对电机驱动逆变器可靠性的影响
Effect of Asymmetric Layout of IGBT Modules on Reliability of Motor Drive Inverters
Ui-Min Choi · Ionut Vernica · Frede Blaabjerg · IEEE Transactions on Power Electronics · 2019年2月
功率逆变器是电机驱动系统的主要故障源，而功率器件又是逆变器失效的核心原因。IGBT模块内部常集成多个功率器件，其非对称的内部布局可能导致电流与热应力分布不均，进而影响模块的长期可靠性。本文研究了这种布局差异对器件性能及寿命的影响。
解读: 该研究直接关系到阳光电源核心产品（光伏逆变器、储能PCS及风电变流器）的功率模块选型与设计。在组串式逆变器和PowerTitan等高功率密度产品中，IGBT模块的内部布局对热分布和寿命至关重要。非对称布局带来的热应力不均是导致功率模块早期失效的潜在隐患。建议研发团队在进行功率模块选型及散热设计时，引...
基于数据驱动机器学习框架的功率循环测试下IGBT模块失效模式分类
Failure Mode Classification of IGBT Modules Under Power Cycling Tests Based on Data-Driven Machine Learning Framework
Xin Yang · Yue Zhang · Xinlong Wu · Guoyou Liu · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年12月
在功率循环测试（PCT）中预先识别IGBT模块的失效模式至关重要，这不仅有助于精确应用失效物理寿命预测方法，还能优化IGBT设计。然而，针对不同IGBT模块建立准确且通用的离线失效模式分类方法仍具挑战。本文提出了一种基于数据驱动机器学习的框架，旨在实现高效、准确的失效模式分类。
解读: IGBT模块是阳光电源组串式/集中式光伏逆变器、PowerTitan/PowerStack储能变流器及风电变流器的核心功率器件。该研究提出的数据驱动失效分类方法，能显著提升公司对核心功率器件在极端工况下的可靠性评估能力。建议将此机器学习框架集成至iSolarCloud智能运维平台或研发测试环节，通过...
基于热衰减系数的多芯片IGBT模块非均匀热疲劳状态监测
Condition Monitoring the Inhomogeneous Thermal Fatigue of Multichip IGBT Module Based on the Thermal Attenuation Coefficient
Jun Zhang · Huixian Shen · Xiong Du · Rui Chen · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年1月
多芯片IGBT模块广泛应用于高功率变流器中，但常面临非均匀热疲劳问题，影响整体可靠性。本文提出利用散热器多点温度监测IGBT模块内并联芯片的健康状态，通过热衰减系数实现对非均匀热疲劳的有效监控。
解读: 该研究直接关联阳光电源核心产品（如组串式/集中式光伏逆变器、PowerTitan/PowerStack储能变流器）中功率模块的可靠性设计。在大功率应用场景下，IGBT模块的非均匀热疲劳是导致产品早期失效的关键因素。通过引入热衰减系数监测技术，阳光电源可在iSolarCloud智能运维平台中集成更精准...
绝缘栅双极型晶体管
IGBT）模块的失效物理、状态监测与预测：综述
Hyunseok Oh · Bongtae Han · Patrick McCluskey · Changwoon Han 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2015年5月
随着可再生能源、电动汽车及工业设备对功率控制需求的增长，IGBT模块市场迅速扩大。然而，在安全关键应用中，其可靠性仍是核心挑战。本文综述了IGBT模块的失效物理机制、状态监测技术及寿命预测方法，旨在提升功率变换系统的可靠性与安全性。
解读: IGBT是阳光电源光伏逆变器、储能变流器（PCS）及风电变流器的核心功率器件。该文探讨的失效物理与状态监测技术，对提升公司产品的全生命周期可靠性至关重要。建议研发团队将文中提到的多物理场耦合仿真与在线监测算法集成至iSolarCloud平台，实现对组串式逆变器及PowerTitan储能系统的功率模块...
固态变压器中谐振变换器的高频中压绝缘变压器设计
High-Frequency Transformer Design With Medium-Voltage Insulation for Resonant Converter in Solid-State Transformer
Zheqing Li · Eric Hsieh · Qiang Li · Fred C. Lee · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年8月
本文提出了一种创新的紧凑型变压器结构，旨在解决固态变压器中DC-DC模块的中压绝缘问题。该设计在实现中压隔离的同时，显著提升了功率密度，对简化电力转换级数、提高系统整体效率具有重要意义。
解读: 该研究涉及的中压隔离与高频变压器设计技术，对阳光电源的储能系统（如PowerTitan系列）及集中式光伏逆变器具有重要参考价值。随着光伏与储能系统向更高电压等级（如1500V及以上）发展，如何在保证高绝缘性能的前提下提升功率密度是核心挑战。该紧凑型变压器设计方案有助于优化阳光电源的大功率PCS模块体...
基于壳温预热阶段转折点的IGBT模块热疲劳状态监测
Condition Monitoring of Thermal Fatigue of IGBT Module Using Turning Point of Preheating Stage of Case Temperature
Yaoyi Yu · Xiong Du · Junjie Zhou · Hongyu Ren 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年3月
本文提出利用IGBT模块壳温（Tc）动态响应中预热阶段的转折点作为热疲劳状态监测的有效指标。理论分析表明，该转折点随老化过程而增加，实验验证了该方法的有效性。该方法仅需温度测量，无需额外硬件，为功率器件的健康管理提供了低成本方案。
解读: IGBT是阳光电源光伏逆变器（组串式、集中式）及储能变流器（PowerTitan、ST系列）的核心功率器件。该研究提出的基于壳温转折点的在线监测方法，无需复杂传感器，非常适合嵌入到iSolarCloud智能运维平台中。通过对逆变器和PCS内部IGBT模块进行实时健康状态评估，可实现从“事后维修”向“...
吸湿对IGBT模块功率循环能力的影响
Influence of Moisture Absorption on Power Cycling Capability of IGBT Modules
Qingtong He · Yuxing Yan · Erping Deng · Luhong Xie 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2026年1月
功率循环测试（PCT）是评估电力电子封装可靠性的关键手段。本文以EasyPACK封装的Si-IGBT模块为研究对象，探讨了湿热应力对器件可靠性的影响。研究发现，在温湿度耦合环境下，器件在约60小时后达到吸湿饱和状态，该研究揭示了环境湿度对功率模块寿命评估的重要影响。
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。在户外严苛环境下，逆变器和PCS内部的IGBT模块长期承受温湿度应力，吸湿效应可能加速封装老化及失效。建议研发团队在进行功率循环寿命预测时，将环境湿度作为关键变量纳入多物理场仿真模型，...
一种适应运行工况的IGBT模块结温估算方法
A Thermal Estimation Method for IGBT Module Adaptable to Operating Conditions
Weisheng Guo · Mingyao Ma · Hai Wang · Shuying Yang 等8人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年6月
本文提出了一种新型IGBT模块结温估算方法，旨在适应多变的运行工况并提升计算效率。通过叠加定理和奇偶模分析，将输入功率损耗分解为偶模和奇模损耗，并构建了考虑上下桥臂热耦合的等效热模型，实现了对结温的精确且高效预测。
解读: 该技术对阳光电源的组串式及集中式光伏逆变器、PowerTitan/PowerStack储能变流器（PCS）至关重要。IGBT是上述产品的核心功率器件，其结温的精准估算直接关系到系统的热设计优化、寿命预测及过温保护策略。通过该方法，研发团队可在iSolarCloud平台中集成更精准的实时热状态监测，提...
基于反向恢复下降存储电荷的高压大功率p-i-n二极管结温在线提取方法
Online High-Power p-i-n Diode Junction Temperature Extraction With Reverse Recovery Fall Storage Charge
Haoze Luo · Yuxiang Chen · Wuhua Li · Xiangning He · IEEE Transactions on Power Electronics · 2017年4月
本文提出了一种高压大功率p-i-n二极管结温提取方法。研究发现，反向恢复电流下降时间内的扫出电荷受结温变化影响，可作为一种热敏电参数（TSEP）。该方法利用大功率IGBT模块的特定封装结构，实现了对二极管结温的在线监测。
解读: 该技术对阳光电源的核心产品线（如组串式/集中式逆变器、PowerTitan/PowerStack储能系统）具有极高的应用价值。在高温、高功率密度运行环境下，精确的结温监测是提升功率模块可靠性、实现主动热管理的关键。通过利用反向恢复电荷作为TSEP，无需额外传感器即可实现实时结温感知，有助于优化逆变器...
面向低损耗与低EMI航空应用的集成电容低电感SiC模块特性研究
Characterization of Low-Inductance SiC Module With Integrated Capacitors for Aircraft Applications Requiring Low Losses and Low EMI Issues
Bernardo Cougo · Hans Hoffmann Sathler · Raphael Riva · Victor Dos Santos 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年7月
未来航空器对电力电子变换器的功率密度和效率要求日益提高。碳化硅（SiC）器件虽能显著降低损耗，但其高开关速度会导致换流过程中的电压过冲与EMI问题。本文研究了一种集成电容的低电感SiC功率模块，旨在优化开关性能，抑制过冲，提升变换器整体效率与电磁兼容性。
解读: 该研究聚焦于SiC功率模块的低电感设计与集成电容技术，这对阳光电源的组串式光伏逆变器和PowerTitan系列储能变流器（PCS）具有重要参考价值。随着阳光电源产品向更高功率密度演进，SiC器件的应用已成为主流。该文提出的降低电压过冲与EMI的方案，可直接优化PCS及逆变器在高频开关下的电磁兼容性能...
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...
基于混合模型磁链观测器的电压源逆变器无传感器矢量控制驱动开路故障诊断方法
A Real-Time Open-Circuit Fault Diagnosis Method Based on Hybrid Model Flux Observer for Voltage Source Inverter Fed Sensorless Vector Controlled Drives
Naizhe Diao · Yingwei Zhang · Xianrui Sun · Chonghui Song 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年2月
本文提出了一种针对无传感器矢量控制系统的电压源逆变器开路故障诊断方法。该方法利用电压-电流混合模型磁链观测器，通过PI模块修正电压模型与电流模型之间的磁链偏差，并将该PI模块输出的误差电压作为故障诊断因子。该方法能够实现实时、准确的开路故障检测。
解读: 该技术对阳光电源的组串式及集中式光伏逆变器、风电变流器以及储能PCS产品具有重要的工程应用价值。逆变器作为电力电子系统的核心，其可靠性直接影响电站运维成本。该方法通过混合模型磁链观测器实现无传感器故障诊断，不仅降低了硬件传感器成本，还提升了系统在复杂工况下的鲁棒性。建议研发团队将其集成至iSolar...
基于一种对运行条件低敏感的新型特征参数的多芯片IGBT模块芯片失效原位诊断
In Situ Diagnosis for IGBT Chip Failure in Multichip IGBT Modules Based on a Newly Defined Characteristic Parameter Low-Sensitive to Operation Conditions
Jianpeng Wang · Wenjie Chen · Yuwei Wu · Yi Liu 等9人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年6月
为实现高电流容量，IGBT模块通常由多个并联芯片组成。单个芯片的键合线疲劳会导致模块性能逐渐退化，最终引发系统灾难性故障。本文提出了一种针对多芯片IGBT模块中键合线失效的原位诊断方法，通过定义一种对运行条件不敏感的特征参数，实现了对特定芯片故障的精准识别，有效提升了功率模块的可靠性。
解读: 该研究直接关联阳光电源核心产品（如组串式逆变器、PowerTitan储能系统）中功率模块的寿命管理。IGBT作为逆变器和PCS的核心功率器件，其键合线疲劳是导致设备失效的主要原因之一。该诊断方法可集成至iSolarCloud智能运维平台，通过实时监测特征参数，实现对功率模块健康状态的预测性维护，降低...