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Kresling折纸结构作为可展开散热鳍片的热性能研究
Thermal performance of Kresling origami structures as deployable heat fins
United Arab Emirates · Hussam Sababha · Energy Fuels · Applied Physics Letters · 2025年1月 · Vol.127
本文研究Kresling折纸结构作为紧凑型可展开散热鳍片在自适应热管理中的热性能。该鳍片可沿目标表面驱动，实现高效空间利用的几何变换，影响对流与传导传热机制。通过数值模拟与实验方法，分析其导热与对流特性；实验在可控风洞中进行，数值模型基于质量、动量与能量守恒定律构建三维瞬态模型。结果表明，在低雷诺数下，收缩态Kresling鳍片的努塞尔数比展开态高20%，且表面温度分布更均匀。研究表明，Kresling结构在动态热调控中具有应用潜力。
解读: 该Kresling折纸可展开散热技术对阳光电源储能与功率产品具有重要应用价值。在PowerTitan大型储能系统中，可设计自适应散热鳍片，根据功率模块温度动态调节展开度，低负载时收缩节省空间，高负载时展开增强散热，提升20%的散热效率。在ST系列储能变流器的SiC/GaN功率模块散热设计中，折纸结构...
飞机电力电子应用中过流热管理策略的比较研究
A Comparative Study of Thermal Management Strategies for Overcurrent in Aircraft Power Electronics Applications
Xu Zhang · Nikolaos Iosifidis · Yifei Wu · Haiyong Wan 等6人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年4月
多电飞机系统中日益提高的功率密度在飞行周期内的过流与故障工况下对电力电子器件的热管理提出了严峻挑战。本文对比研究了液态金属相变材料（PCM）、热电冷却（TEC）和热管三种热管理策略在过流条件下的响应时间尺度与热性能。结果表明，PCM响应时间为秒级，而TEC与热管可达毫秒级。三者相较传统模块均显著降低了热阻，降幅分别为35%、21%和45%。其中热管结构热阻最低，结温降低最显著，且在过流循环测试中有效减小了平均结温和结温波动，延长了器件寿命。
解读: 该过流热管理研究对阳光电源功率模块设计具有重要参考价值。热管方案热阻降低45%、毫秒级响应特性可直接应用于ST系列储能变流器和SG系列大功率光伏逆变器的IGBT/SiC模块散热优化，有效应对电网故障穿越、短路保护等过流工况。相比传统风冷方案，热管技术可显著降低结温波动，延长功率器件寿命，提升Powe...
采用芯片-陶瓷散热封装的SiC功率模块EMI抑制方法
EMI Mitigation for SiC Power Module With Chip-on-Ceramic Heatsink Packaging
Zhaobo Zhang · Wenzhi Zhou · Xibo Yuan · Elaheh Arjmand 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年10月
本信函提出采用陶瓷散热片上芯片封装方式，以在封装层面降低共模（CM）噪声，同时改善碳化硅（SiC）功率模块的热性能。该封装方式将碳化硅金属 - 氧化物 - 半导体场效应晶体管（MOSFET）直接连接到金属化氮化铝（AlN）陶瓷散热片上，减少了开关节点与地之间的共模电容耦合，从而降低了共模噪声。搭建了一个400至200V的直流 - 直流降压转换器，以验证该封装方式在抑制共模噪声方面的有效性。实验结果表明，共模电流有所降低，与传统无基板模块相比，陶瓷散热片上芯片功率模块在5至20MHz频谱范围内的共...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项芯片直接封装于陶瓷散热器的SiC功率模块技术具有重要的战略价值。该技术通过减少开关节点与地之间的共模电容耦合，在5-20 MHz频段实现了超过5 dB的共模噪声抑制，这对我们的光伏逆变器和储能变流器产品具有直接应用意义。 在光伏逆变器领域，随着SiC器件的广泛应用，高...
基于NSGA-II优化的流形微通道散热器在SiC功率模块中实现更优散热与热均匀性
An NSGA-II Optimized Manifold Microchannel Heat Sink With Better Heat Dissipation and Superior Thermal Uniformity for SiC Power Modules
作者未知 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年1月
由于碳化硅（SiC）裸片性能优越，碳化硅功率模块是可再生能源和电动汽车领域的理想选择。然而，高热通量和热均匀性差等热管理问题已被视为碳化硅功率模块在实际应用中性能提升的主要制约因素。为应对这些挑战，本文提出了一种基于带精英策略的非支配排序遗传算法和有限元分析的歧管式微通道（MMC）散热器自动化优化方法。通过专用热测试平台，将优化后的歧管式微通道散热器应用于三相碳化硅功率模块进行热性能评估。实验结果表明，与传统针翅式散热器相比，优化后的歧管式微通道散热器使热均匀性提高了55.6%，碳化硅功率模块的...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于NSGA-II算法优化的歧管微通道散热技术具有重要的战略价值。作为全球领先的光伏逆变器和储能系统供应商，我们的产品正面临功率密度提升与热管理的双重挑战，而SiC功率模块的广泛应用使得这一矛盾更加突出。 该技术的核心价值体现在三个维度：首先，55.6%的热均匀性改善...
不同冷却条件下油浸式电力变压器热性能的实验评估
Experimental Evaluation of OD/OF/ON Power Transformer's Thermal Performance Under Different Cooling Conditions
Leonardo H. Medeiros · Micael M. Oliveira · Carlos E. G. Falcão · Rafael C. Beltrame 等6人 · IEEE Transactions on Industry Applications · 2025年8月
电力变压器是电气系统的重要组成部分，其使用寿命受内部温度的影响，高温会加速其固体绝缘材料的老化。因此，开展旨在理解和改善这些部件热性能的研究是非常有必要的。本文基于对一台配备22个光纤传感器的原型装置进行的14次温升试验，对采用导向油冷、强迫油冷和自然油冷系统的变压器进行了热性能分析。这些光纤传感器用于测量变压器活动部件沿线以及诸如顶层油温、散热器入口等关键点的温度。通过使用完整的试验装置，改变散热器和风扇的数量，以评估它们对导向油冷和强迫油冷系统的影响。此外，还在两种配置下测试了冷却系统完全停...
解读: 该变压器热管理研究对阳光电源储能系统和光伏逆变器的热设计具有重要参考价值。在PowerTitan大型储能系统中，隔离变压器是关键部件，其热性能直接影响系统可靠性和寿命。研究揭示的冷却方式优化策略可应用于ST系列储能变流器的变压器热管理设计，通过强化冷却降低绕组热点温度，延长绝缘寿命。对于MW级光伏逆...
基于分布式气隙与高热导率平面磁元件的3D氮化镓PoL转换器
A 3-D GaN-Based PoL Converters Based on the Planar Magnetic Component With Distributed Air Gap and High Thermal Conductivity
Longyang Yu · Wei Mu · Shenglei Zhao · Xiufeng Song 等6人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2024年10月
新兴的氮化镓器件具有更小的体积和更低的开关损耗，适用于点负载（PoL）转换器。然而，高频铁氧体材料的磁芯损耗密度已接近瓶颈，难以进一步减小磁芯截面积，导致平面电感成为多数PoL转换器中高度最高的元件。本文提出一种基于合金粉末磁芯集成磁元件的3D GaN PoL转换器，该磁元件具有分布式气隙、更低的磁芯损耗和更高的热导率，显著提升转换器的效率与散热性能。文章详细分析了磁元件的寄生参数、磁设计及热特性，并搭建了90 W、12–1.8 V的四相PoL转换器样机，对比采用铁氧体与合金磁芯的性能。实验结果...
解读: 该3D GaN PoL转换器技术对阳光电源多条产品线具有重要应用价值。在ST储能变流器中，分布式气隙平面磁元件可显著降低DC-DC变换级的体积与损耗，提升功率密度；合金粉末磁芯的高热导率特性可改善散热设计，延长系统寿命。在SG光伏逆变器的Boost升压电路中，该磁元件技术可减小电感体积，配合GaN器...
针电极在离子风中可靠性的实验分析
Experimental Analysis on Reliability of Needle Electrodes in Ionic Wind
Sambhav Prashit Kaphle · Anandaroop Bhattacharya · IEEE Transactions on Components, Packaging and Manufacturing Technology · 2024年12月
近年来，电流体动力学（EHD）冷却作为一种固态冷却技术备受关注，这是因为它没有移动部件、功耗低、运行安静，且与被动冷却技术相比热性能更优。这种冷却装置的常见形式是分别采用针电极和翅片式散热器作为发射极和集电极来产生离子风。影响这些空气流动装置可靠性的一个主要因素是针电极随时间发生的性能退化。在本研究中，我们通过实验研究了不锈钢针电极的可靠性，并对其在60个运行周期内的性能进行了表征。结果表明，从热源温度升高或热阻增大可以看出，传热性能显著下降。直流离子风带来的冷却增强效果从2.6倍降至2.05倍...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于离子风针状电极可靠性的研究具有重要的参考价值。我们的光伏逆变器、储能变流器等核心产品在高功率密度运行时面临严峻的散热挑战，而电流体动力学（EHD）冷却技术作为固态冷却方案，其无机械运动部件、低功耗和静音运行的特性与我们追求的高可靠性、长寿命产品理念高度契合。 该研...
高功率密度功率模块的均匀高效嵌入式微流道冷却
Uniform and Efficient Embedded Microfluidic Cooling for High-Power-Density Power Modules
Weiyu Tang · Xiangbo Huang · Zhixin Chen · Kuang Sheng 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年6月
碳化硅（SiC）功率模块功率密度的不断增加给实现均匀的高热通量热管理带来了重大挑战，而这往往受限于传统封装。为解决这一问题，本文开发了一种嵌入式微流体冷却碳化硅功率模块，将嵌入式微通道与纳米银烧结相结合，以实现高效且均匀的冷却。利用皮秒激光蚀刻技术，在直接键合铜基板的芯片下方直接加工出微通道，并在基板中集成了交叉双层歧管，以促进大面积液体分配。首先使用碳化硅热测试芯片（SiC TTC）验证了所提出设计的热性能和温度均匀性。结果表明，该设计的结到流体的热阻超低，仅为0.064 K/W，性能系数大于...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项嵌入式微流道冷却技术为我们在高功率密度产品开发上提供了重要的技术突破方向。当前，我们的光伏逆变器和储能变流器正朝着更高功率密度和更紧凑设计演进，SiC功率模块的散热问题已成为制约产品性能提升的关键瓶颈。 该技术的核心价值体现在三个维度：首先，0.064 K/W的超低热...
高导热电绝缘电子封装用于浸没式水冷却
Thermally Conductive Electrically Insulating Electronics Packaging for Water Immersion Cooling
Tarek Gebrael · Arielle R. Gamboa · Muhammad Jahidul Hoque · Shayan Aflatounian 等6人 · IEEE Transactions on Components, Packaging and Manufacturing Technology · 2025年4月
功率密度的提升使热设计成为未来电气设备研发中的关键环节。数据中心和电动汽车等系统产生的热量越来越多，这需要高效的冷却方式，以将电子设备的温度控制在其耐受极限以下，确保其可靠性。浸没式冷却已成为一种颇具前景的热管理技术，它能使冷却液更接近发热元件，从而降低热阻并提高冷却效果。尽管浸没式冷却中使用的介电流体冷却液不会影响浸没其中的电气设备的电气性能，但其冷却性能相较于水等理想冷却液而言较差。若要将水用作浸没式冷却液，电子设备需要进行封装以防止短路。在此，我们开发了一种封装方法，可使电子设备与周围的水...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项水浸式冷却封装技术具有重要的战略价值。随着我们的光伏逆变器和储能变流器功率密度持续提升，热管理已成为制约产品性能突破的关键瓶颈。目前主流的风冷和传统液冷方案在面对350kW以上大功率设备时，散热效率和系统紧凑性难以兼顾。 该技术的核心价值在于通过氮化铝（AlN）和Pa...
基于Nd3+/V2O5/乙基纤维素的固体聚合物电解质的开发
Developing solid polymer electrolytes-based Nd3+/V2O5/ethyl cellulose for optoelectronic devices
Adel M. El Sayed · Journal of Materials Science: Materials in Electronics · 2025年1月 · Vol.36.0
基于生物聚合物纳米复合材料的固体电解质在环境友好的光电子学、能量存储以及食品和制药工业等现代应用中日益受到关注。本研究通过简便的溶液浇铸法制备了掺杂V2O5并用NdCl3改性的乙基纤维素（EC）薄膜，并系统研究了其结构、热性能、电流-电压（IV）特性及光学性质。X射线衍射结果揭示了EC具有半结晶特性，并证实V2O5纳米粒子（NP）成功掺入聚合物基体中。傅里叶变换红外光谱表明填料与EC的活性基团之间存在相互作用或络合现象。扫描电子显微镜显示纳米粒子分布均匀，并分析了薄膜表面及横截面的形貌特征。热分...
解读: 该固态聚合物电解质技术对阳光电源储能系统具有前瞻价值。研究中V2O5掺杂纤维素材料展现的宽温域稳定性(室温至高温)、可调带隙(5.2-3.5eV)及非线性IV特性,可为ST系列PCS的电容器介质、PowerTitan储能系统的热管理材料提供创新方向。生物基纳米复合电解质的环保特性契合ESS绿色制造理...
用于颗粒基高温热化学储能连续式反应器-换热器的千瓦级工程设计
Engineering design of a kW-scale continuous reactor-heat exchanger for high temperature discharge of particle-based thermochemical energy storage
Juvenal Ortiz-Ullo · Lucas Freiberg · Fuqiong Lei · Kelvin Randhir 等9人 · Energy Conversion and Management · 2025年1月 · Vol.327
摘要 本研究探讨了用于高温（约1000°C）热化学储能（TCES）应用的千瓦级连续氧化反应器的理论设计参数及其热性能。该概念采用逆流式颗粒基系统，包含一个带有换热器的反应区，用于提取氧化反应所产生的热量。在高温反应区域的上方和下方均设有显热回收区，以便在稳态运行期间实现颗粒与氧化气体在接近环境温度下的进料与排出。研究了反应区的两种运行方式：流化床反应器（FBR）和移动床反应器（MBR）。参数分析结果表明，相较于FBR，MBR每单位产热千瓦所需的体积更小，其功率密度超过2500 kW/m³，而FB...
解读: 该千瓦级高温热化学储能反应器技术对阳光电源储能系统具有前瞻参考价值。研究的移动床反应器功率密度达2500kW/m³,远超流化床方案,为PowerTitan等大规模储能系统的热管理优化提供新思路。1000°C高温放热特性可启发ST系列PCS的热设计改进,特别是功率器件散热与能量回收耦合。逆流换热与显热...
具有芯片高度差的异构HBM-GPU封装集成微流道冷却
Integrated Microfluidic Cooling of Heterogeneous HBM-GPU Package with Die Height Difference
Euichul Chung · Muhannad S. Bakir · IEEE Transactions on Components, Packaging and Manufacturing Technology · 2025年9月
本文分析了具有台阶高度差异的异构集成高带宽内存（HBM） - 图形处理单元（GPU）模块的系统级热管理问题。不同功能和芯片尺寸的高功率小芯片的异构集成推动了与多芯片配置兼容的先进冷却解决方案的发展。通过利用计算流体动力学（CFD） - 传热（HT）分析，我们提出了补偿多芯片厚度不匹配的顶面单相微流体冷却解决方案，包括带有结构硅的扁平微通道针翅式散热器（F - MPFHS）和后向台阶微通道针翅式散热器（BFS - MPFHS）。以带有结构硅的传统强制风冷散热器为基准对热性能进行评估。HBM - G...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项针对HBM-GPU异构封装的微流道冷却技术具有重要的借鉴价值和应用潜力。随着我们光伏逆变器和储能系统向高功率密度、高集成度方向发展，功率器件的热管理已成为制约系统性能和可靠性的关键瓶颈。 该研究提出的单相微流道冷却方案能够在0.15升/分钟流量下，以仅117-169毫...
少即是多：用于SiC功率模块的非TIM风冷陶瓷封装以扩展热性能与机械可靠性边界
Less Is More: Non-TIM Air-Cooled Ceramic Packaging for SiC Power Modules to Extend Thermal Performance and Mechanical Reliability Boundaries
Zhaobo Zhang · Xibo Yuan · Wenzhi Zhou · Mudan Chen 等6人 · IEEE Transactions on Components, Packaging and Manufacturing Technology · 2024年12月
功率模块封装仍然是阻碍碳化硅（SiC）器件在变流器中实现高功率密度和最佳可靠性的制约因素之一。本文提出了一种无热界面材料（TIM）的风冷功率模块架构，即芯片直接贴装在散热器上（chip - on - heatsink），以提高热性能和结构可靠性。芯片直接贴装在散热器上的封装方式无需热界面材料，即可将导电铜走线与氮化铝（AlN）陶瓷散热器结合在一起。这种无热界面材料的封装设计简化了制造工艺，因为芯片与散热器之间的层叠结构较少，从而省去了一些步骤，如在基板上粘贴底部铜层和组装散热器。本文制作了两种1...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项无导热界面材料（Non-TIM）的芯片直接散热封装技术对我们的核心产品线具有重要战略意义。在光伏逆变器和储能变流器领域，SiC功率器件的可靠性和散热性能直接决定了系统的功率密度和长期稳定性，而这正是我们追求高效率、小型化产品的关键瓶颈。 该技术的核心价值体现在三个维度...