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基于单移相调制的双有源桥变换器磁性元件多目标优化设计
Multi-objective Optimal Design of Magnetic Components for Dual Active Bridge Converter Based on Single Phase Shift Modulation
靳浩源裴云庆王来利董晓博王淦李汕哲 · 中国电机工程学报 · 2025年5月 · Vol.45
双有源桥（DAB）变换器在电力电子变压器中应用广泛，其磁性元件直接影响效率、功率密度与可靠性。现有研究较少结合DAB运行机理，且常忽略电感优化，求解复杂。本文针对单移相调制下的DAB变换器，融合其工作原理与磁性元件多物理场设计理论，以磁芯形状、电感值和变压器匝数为决策变量，构建电路与器件层面的约束条件，开展以效率和功率密度为目标的多目标优化。通过理论推导揭示电感与匝数对约束及目标的影响规律，降低变量维度并提升通用性，给出优化流程，并通过实验验证方法有效性。
解读: 该DAB变换器磁性元件多目标优化技术对阳光电源多条产品线具有直接应用价值。在ST系列储能变流器中，DAB作为核心DC-DC隔离变换环节，该优化方法可同步提升效率与功率密度，降低磁性元件损耗和体积；在PowerTitan大型储能系统中，可优化电池簇间能量管理的隔离变换器设计；在车载OBC充电机中，DA...
电感与变压器中正绕组的寄生参数研究
Parasitics of Orthocyclic Windings in Inductors and Transformers
Zhan Shen · Huai Wang · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年2月
正绕组在磁性元件制造中广泛应用。本文系统研究了其对绕组寄生参数（电容、交流电阻、漏感）的影响。忽略或计算不准这些参数会导致电流振荡及额外损耗，本文旨在提升磁性元件设计的精确度。
解读: 磁性元件（电感、变压器）是阳光电源光伏逆变器、储能PCS及风电变流器的核心功率变换单元。正绕组技术直接影响高频化设计下的损耗与电磁兼容性（EMC）。通过对寄生参数的精确建模，可优化PowerTitan等储能系统及组串式逆变器的磁性元件设计，降低高频振荡，提升整机效率与功率密度。建议研发团队在磁性元件...
多轨功率转换架构
Multitrack Power Conversion Architecture
Minjie Chen · Khurram K. Afridi · Sombuddha Chakraborty · David J. Perreault · IEEE Transactions on Power Electronics · 2017年1月
本文介绍了一种结合开关电容电路与磁性元件的新型多轨（MultiTrack）功率转换架构。该架构利用分布式功率处理概念及混合电路结构，有效降低了器件的电压应力，减小了系统的电压调节压力，并提升了整体转换效率。
解读: 多轨（MultiTrack）架构通过混合开关电容与磁性元件，能显著降低功率器件的电压应力，这对阳光电源的组串式逆变器及PowerTitan系列储能变流器（PCS）具有重要参考价值。在追求更高功率密度和效率的趋势下，该技术可优化DC-DC变换级的设计，减少磁性元件体积，从而提升产品竞争力。建议研发团队...
平面变压器建模与优化深度综述：挑战与展望
In-Depth Review of Planar Transformer Modeling and Optimization: Challenges and Perspectives
Fabian Groon · Hamzeh Beiranvand · Marco Liserre · IEEE Transactions on Power Electronics · 2026年4月
本文综述了平面变压器（PT）在电力电子领域的应用现状。随着对功率密度和制造一致性要求的提高，PT正逐渐取代传统绕线变压器。文章重点探讨了PT在建模、优化设计及高功率变换应用中的关键挑战，并对其未来发展趋势进行了展望。
解读: 平面变压器技术是实现阳光电源产品高功率密度化的核心。在组串式逆变器和PowerStack/PowerTitan储能变流器（PCS）中，采用平面变压器可显著减小磁性元件体积，提升散热性能，从而优化整机功率密度。建议研发团队关注文中提到的高频建模与多物理场耦合优化方法，以解决高功率变换下的损耗与温升难题...
气隙对磁性元件寄生电容的影响
Effects of Airgaps on Parasitic Capacitance of Magnetic Components
Shaokang Luan · Zhixing Yan · Hongbo Zhao · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年1月
本文研究了磁芯部件间气隙对磁性元件寄生电容的影响，弥补了以往研究的空白。基于气隙中电场的物理机制，将传统的单理想导体假设改进为多理想导体模型，从而更精确地分析磁性元件的寄生参数。
解读: 磁性元件（电感、变压器）是阳光电源组串式逆变器、PowerTitan储能系统及DC-DC变换器的核心部件。高频化趋势下，寄生电容引起的EMI及高频损耗问题日益突出。本文提出的多导体模型改进了传统设计中对气隙效应的简化处理，有助于研发团队在磁性元件设计阶段更精确地预测寄生参数，从而优化高功率密度产品的...
直流偏置下磁粉芯的高频磁导率测量与建模
High Frequency Permeability Measurements and Modeling of Magnetic Powder Cores Under DC Bias
Arne Schröder · Alexandru Savca · Dierk Bormann · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年12月
磁粉芯因其高饱和磁通密度、优异的高频性能及较低损耗，在光伏逆变器和储能变流器等大电流应用中极具吸引力。然而，目前关于其在直流偏置下的高频特性研究较少。本文提出了一种新型测量方法，用于精确获取磁粉芯在高频及直流偏置条件下的磁特性，为功率磁性元件的设计与优化提供理论支撑。
解读: 磁性元件是阳光电源组串式逆变器、集中式逆变器及PowerTitan/PowerStack储能变流器（PCS）中电感设计的核心。随着功率密度提升，磁芯在高频与直流偏置下的损耗与饱和特性直接影响整机效率与体积。该研究提出的测量与建模方法，有助于研发团队在产品设计阶段更精准地评估磁性材料性能，优化电感设计...
非线性平面磁性元件模型的实现
Implementation of a Nonlinear Planar Magnetics Model
Lew Andrew Ravelas Tria · Daming Zhang · John E. Fletcher · IEEE Transactions on Power Electronics · 2016年9月
本文提出了一种用于平面磁性元件的非线性集总参数模型。该技术通过麦克斯韦方程的一维分析，为多层平面磁性元件开发了等效电路模型。导电层被表示为阻抗网络，绝缘区域则建模为空心电感，并进一步扩展以表征磁性材料的非线性特性。
解读: 平面磁性元件是阳光电源组串式逆变器及PowerStack/PowerTitan储能变流器高功率密度设计的核心。该非线性建模方法能更精确地预测高频下的磁芯损耗与绕组效应，有助于优化变压器和电感设计，提升整机效率并降低温升。建议研发团队将其引入磁性元件仿真流程，以缩短高功率密度产品的研发周期，并在应对宽...
基于制造权衡的CLLC DC-DC变换器平面变压器绕组配置优化综合
Fabrication Tradeoff Based Optimal Synthesis of Winding Configurations for Planar Transformer in CLLC DC–DC Converter
Ashwin Chandwani · Ayan Mallik · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年5月
本文针对更电气化飞机辅助充电系统中的高频平面变压器（HFPT），探讨了绕组配置的建模与优化选择。文章阐述了多种制造与设计约束及相关性，旨在实现磁性元件的参数化建模，为高频功率变换器中的高效磁性元件设计提供了具体优化方法，而非通用化方案。
解读: 该研究聚焦于CLLC双向DC-DC变换器中的平面变压器优化，这对阳光电源的电动汽车充电桩（EV Charger）及储能系统（如PowerStack/PowerTitan中的DC-DC模块）具有重要参考价值。随着功率密度要求的不断提升，平面变压器已成为提升变换器效率和减小体积的关键。阳光电源可借鉴文中...
空心磁性元件应在什么频率下使用？
At What Frequencies Should Air-Core Magnetics Be Used?
Michael Solomentsev · Alex J. Hanson · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年3月
功率转换中的磁性元件（电感和变压器）通常采用磁芯设计以减少匝数和铜损。然而，在高频应用中，磁芯损耗增加且材料性能受限，使得空心磁性元件更具优势。本文探讨了磁芯与空心磁性元件在不同频率下的损耗权衡及应用边界。
解读: 随着阳光电源组串式逆变器及PowerTitan储能系统向更高功率密度和更高开关频率（如SiC技术应用）演进，磁性元件的设计面临严峻挑战。本文提出的空心磁性元件应用边界分析，对优化高频变换器中的电感设计、降低磁芯损耗及提升整机效率具有重要参考价值。建议研发团队在下一代高频化PCS及微型逆变器开发中，针...
利用改进的频率相关表达式精确评估高频变压器漏感
Accurate Evaluation of Leakage Inductance in High-Frequency Transformers Using an Improved Frequency-Dependent Expression
M. Amin Bahmani · Torbjorn Thiringer · IEEE Transactions on Power Electronics · 2015年10月
随着电力电子磁性元件向高功率密度发展，高频化成为趋势，这要求更精确的损耗及漏感计算模型。本文提出了一种新的解析表达式，旨在精确评估高频变压器的漏感，为高频磁性元件的设计提供了更准确的理论工具。
解读: 高频化是提升阳光电源组串式逆变器及PowerStack/PowerTitan储能系统功率密度的核心路径。变压器漏感直接影响DAB、LLC等高频DC-DC变换器的软开关特性及效率。该研究提出的精确漏感评估方法，有助于研发团队在设计阶段更精准地优化磁性元件参数，减少寄生参数带来的电压尖峰与损耗，从而提升...
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...
用于中频变压器三维磁场建模的分层物理嵌入神经网络框架
Hierarchical Physics-Embedding Neural Network Framework for 3D Magnetic Modeling of Medium-Frequency Transformers
Xiao Yang · Liangcai Shu · Dongsheng Yang · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年3月
针对复杂几何结构中频变压器三维磁场建模数据获取困难的问题，本文提出了一种分层物理嵌入神经网络框架。该方法通过将物理定律融入神经网络，在保证模型精度的同时显著提升了计算效率，有效解决了传统有限元分析在复杂磁性元件建模中计算量大、数据依赖性强的问题。
解读: 中频变压器是阳光电源储能系统（如PowerTitan、PowerStack系列）及光伏组串式逆变器中高频隔离环节的核心部件。该研究提出的物理嵌入神经网络技术，可显著缩短变压器磁性设计与优化周期，提升磁芯损耗预测精度。建议研发团队将其应用于高功率密度变换器的磁性元件设计，通过AI辅助仿真替代部分繁琐的...
宽频带范围内软磁材料能量损耗的解析预测模型
Analytical Prediction Model of Energy Losses in Soft Magnetic Materials Over Broadband Frequency Range
Ren Liu · Lin Li · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年2月
准确高效地估算电工钢在宽频带（特别是高频段）下的能量损耗，对磁性元件的优化设计至关重要。传统的Steinmetz方程等经验模型存在局限性，依赖大量测量数据进行参数拟合。本文提出了一种解析预测模型，旨在提升高频磁性元件损耗计算的准确性与效率。
解读: 磁性元件（电感、变压器）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）的核心部件。随着功率密度提升及GaN/SiC等宽禁带半导体应用，磁性元件在高频下的损耗优化成为提升整机效率的关键。该模型能有效指导研发团队在设计阶段精确评估磁芯损耗，减少对繁琐实...
静止空气中磁性元件的热特性研究
Thermal Characterization of Magnetic Components in Still Air
Bruno Bertoldi · Lucas Andrade Militão · Gean Jacques Maia de Sousa · Jader Riso Barbosa 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年6月
准确测量磁性元件损耗及其温度行为对于设备表征和热模型验证至关重要。然而，在选择激励设备时，需考虑电压与电流之间显著的相位差，以及高频电量测量带来的实际挑战。
解读: 磁性元件（电感、变压器）是阳光电源组串式逆变器、PowerTitan储能系统及风电变流器中的核心功率变换部件。随着功率密度不断提升，磁性元件的热设计直接决定了设备的可靠性与效率。本文提出的热特性表征方法与高频损耗测量技术，可直接应用于阳光电源研发中心对磁性元件的精细化建模，优化散热结构设计，从而提升...
基于RGSE的铁氧体磁芯损耗SPICE模型
RGSE-Based SPICE Model of Ferrite Core Losses
Alexander Abramovitz · Shmuel Ben-Yaakov · IEEE Transactions on Power Electronics · 2018年4月
本文提出了一种用于估算和模拟铁氧体磁性器件磁芯损耗的SPICE模型。该方法基于修正的广义斯坦梅茨方程（RGSE），仅需斯坦梅茨系数和磁芯几何数据即可实现。该模型能够有效模拟磁芯损耗对电路性能的影响，为电力电子变换器的设计优化提供了仿真支持。
解读: 磁性元件（电感、变压器）是阳光电源光伏逆变器及储能PCS的核心部件，其损耗直接影响整机效率与温升。该RGSE模型通过SPICE仿真实现损耗精确预测，可显著缩短研发周期，减少样机调试成本。建议在组串式逆变器及PowerTitan/PowerStack储能变流器的磁性元件设计阶段引入该模型，以优化高频化...
用于双向谐振变换器的集成电感高频PCB绕组变压器
High-Frequency PCB Winding Transformer With Integrated Inductors for a Bi-Directional Resonant Converter
Bin Li · Qiang Li · Fred C. Lee · IEEE Transactions on Power Electronics · 2019年7月
随着电力电子变换器向高功率密度和高效率发展，磁性元件成为制约高频化运行的瓶颈。本文提出了一种集成电感的高频PCB绕组变压器设计，利用宽禁带器件的高频特性，有效减小了双向谐振变换器的体积，为提升变换器功率密度提供了技术路径。
解读: 该技术对阳光电源的储能系统（如PowerTitan、PowerStack系列）及组串式逆变器具有极高的应用价值。在储能PCS中，双向DC-DC变换器是核心模块，通过采用PCB绕组集成磁件技术，可显著降低磁性元件体积，提升整机功率密度，符合当前储能产品向小型化、高集成度发展的趋势。建议研发团队评估该集...
多相交错DC-DC变换器中负耦合电感的数学建模与多目标优化
Mathematical Modeling and Multiobjective Optimization of Negative-Coupled Inductor in Multiphase Interleaved DC–DC Converter
Ze Liu · Guohua Zhou · Yingjie He · Nengmou Xu · IEEE Transactions on Power Electronics · 预计 2026年5月
本文针对多相交错DC-DC变换器，提出了一种基于多相负耦合电感（NCI）的数学建模与多目标优化方法。以交错Buck变换器（IBC）和四相NCI为例，通过磁通抵消技术，在提升变换器效率的同时，有效优化了磁性元件的体积与占地面积，为高功率密度电力电子变换器设计提供了理论支撑。
解读: 该研究提出的负耦合电感优化技术对阳光电源的储能变流器（如PowerTitan、PowerStack系列）及光伏组串式逆变器中的DC-DC升压电路具有重要参考价值。在大功率储能系统中，提升功率密度和转换效率是核心竞争力，通过NCI技术优化磁性元件体积，可显著降低PCS模块的重量与成本。建议研发团队在下...
利用平均几何控制实现LLC变换器的浪涌电流限制或极限启动响应
Inrush Current Limit or Extreme Startup Response for LLC Converters Using Average Geometric Control
Mehdi Mohammadi · Martin Ordonez · IEEE Transactions on Power Electronics · 2018年1月
LLC谐振变换器在启动时常产生浪涌电流，可能导致功率开关器件损坏。传统频率递减法虽能限制浪涌，但会导致磁性元件过设计、启动缓慢及轻载循环电流问题。本文提出平均几何控制方法，旨在优化启动响应并有效抑制浪涌电流。
解读: 该研究针对LLC谐振变换器的启动控制优化，对阳光电源的户用光伏逆变器及储能系统（如PowerStack/PowerTitan中的DC-DC级）具有重要参考价值。LLC拓扑广泛应用于高效率能量转换，通过改进启动控制策略，可减小磁性元件体积，提升功率密度，并降低对功率器件的应力要求。建议研发团队评估该控...
面向中频应用的核心材料特性表征与分析
Application-Oriented Characterization and Analysis of Core Materials Under Medium-Frequency Condition
Ming Yang · Qingxin Yang · Yongjian Li · Zhiwei Lin 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年9月
本文针对中频应用场景，深入研究了锰锌铁氧体和铁基纳米晶合金等典型磁芯材料。中频运行导致的高损耗和散热困难会改变材料的电磁特性。文章通过应用导向的表征方法，分析了温度与频率对材料性能的影响，为电力电子磁性元件的设计与优化提供了理论支撑。
解读: 磁性元件是阳光电源组串式逆变器、PowerTitan/PowerStack储能变流器（PCS）及风电变流器中的核心损耗源。随着功率密度提升，中频化趋势明显，该研究关于磁芯材料在高温下的电磁特性分析，直接指导了公司磁性元件的选型与热设计。建议研发团队利用该研究成果优化PCS磁性元件的损耗模型，结合多物...
电力电子电路中微创直接原位磁损耗测量
Minimally Invasive Direct In-Situ Magnetic Loss Measurement in Power Electronic Circuits
Lifang Yi · Mike McTigue · David Gines · Brad Doerr 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年11月
设计高性能磁性元件对提升电力变换器效率至关重要，但原位工况下的损耗验证极具挑战。本文针对测量通道间的时间偏差问题，提出了一种微创直接原位磁损耗测量方法，解决了因时序偏差导致的测量精度难题，为电力电子系统的高效设计提供了可靠的验证手段。
解读: 磁性元件（电感、变压器）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）的核心损耗源。该研究提出的原位测量技术，能够精准量化实际工况下的磁损耗，有助于研发团队在产品设计阶段优化磁性元件选型与散热设计，从而进一步提升整机效率。建议在研发测试环节引入该方...
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