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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...
单层环形电感寄生电容的建模与最小化
Modeling and Minimization of the Parasitic Capacitances of Single-Layer Toroidal Inductors
Florentin Salomez · Arnaud Videt · Nadir Idir · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年10月
高频功率变换器需使用低寄生电容的共模和差模电感以满足电磁兼容（EMC）标准。本文提出了一种环形磁芯电感寄生电容的建模方法，并探讨了降低该电容的优化设计方案，旨在提升高频变换器的电磁干扰抑制能力。
解读: 电感是阳光电源组串式逆变器、PowerTitan储能变流器及充电桩模块中的核心磁性元件。随着功率密度提升，开关频率不断提高，电感的寄生电容直接影响EMI滤波性能及高频损耗。本文提出的建模与优化方法，可指导研发团队在设计阶段精确预测磁性元件的高频特性，减少样机调试中的EMC整改周期。建议在下一代高功率...
对称磁通波形经验磁芯损耗模型综述
A Review on the Empirical Core Loss Models for Symmetric Flux Waveforms
Sobhi Barg · Souhaib Barg · Kent Bertilsson · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年1月
本文综述了针对对称磁通波形的经验磁芯损耗模型，重点分析了Steinmetz和Bertotti模型。文章从物理背景、复杂度、精度以及灵活性与通用性四个维度对现有模型进行了评估，探讨了各模型的原理、优势及局限性，为电力电子磁性元件设计提供参考。
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部件，其损耗直接影响整机效率与温升。本文对磁芯损耗模型的系统性梳理，有助于研发团队在设计阶段更精准地评估高频化、高功率密度产品（如PowerTitan系列储能系统及组串式逆变器）中的磁性元件损耗。建议将文中评估的高精度模型集成...
低磁导率粉末磁芯的高频电磁行为、阻抗建模与性能提升
High-Frequency Electromagnetic Behavior, Impedance Modeling, and Enhancement of Low-Permeability Powder Cores
Biyan Xie · Qiao Li · Yechi Zhang · Chao Yuan · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年2月
在高频大功率领域，粉末磁芯因其高饱和磁感应强度和低温度敏感性备受关注。本文详细研究了粉末磁芯的材料特性、内部组成及电磁行为，建立了精确的阻抗模型，旨在通过优化磁芯设计提升高频应用下的系统效率与性能。
解读: 磁性元件是阳光电源组串式光伏逆变器及PowerTitan/PowerStack储能变流器（PCS）中电感和变压器的核心部件。随着功率密度提升，高频化成为趋势，磁芯损耗与热稳定性直接影响整机效率与可靠性。本文提出的高频阻抗建模与电磁行为分析方法，可指导研发团队在设计高频磁性元件时，更精准地评估磁芯损耗...
一种改进的磁芯损耗测量电流采样电阻表征方法
Improved Current Shunt Characterization Method for Core Loss Measurement
Anfeng Huang · Xu Wang · Hanyu Zhang · Chulsoon Hwang 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年7月
随着现代电力变换器开关频率和功率密度的提升，磁芯损耗对效率和热优化至关重要。传统双绕组测量法易受电流采样电阻相位误差影响。本文提出了一种改进的表征方法，旨在消除相位偏移带来的测量误差，从而更精确地评估磁性元件损耗。
解读: 该研究直接服务于阳光电源核心产品（如组串式/集中式逆变器及PowerTitan储能系统）中磁性元件的设计与优化。高频化是当前电力电子技术的发展趋势，精确的磁芯损耗测量对于提升逆变器及PCS的整机效率、优化散热设计至关重要。建议研发团队将此改进方法引入磁性元件的测试标准流程中，以提升高功率密度产品的热...
基于矢量磁路理论的非正弦激励磁芯损耗模型
Core Loss Model for Nonsinusoidal Excitations Based on Vector Magnetic Circuit Theory
Chengbo Li · Ming Cheng · Wei Qin · Zheng Wang 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年11月
随着电力电子器件向高频化发展，磁性材料在高频下的损耗预测变得至关重要。由于现代电力电子系统中磁性元件常处于非正弦激励下，本文提出了一种基于矢量磁路理论的分析型磁芯损耗计算模型，旨在提高复杂工况下磁性元件损耗计算的准确性。
解读: 磁性元件（电感、变压器）是阳光电源组串式逆变器、PowerTitan/PowerStack储能变流器及风电变流器的核心损耗源。随着产品向高功率密度和高频化演进，传统的Steinmetz方程在非正弦工况下误差较大。该模型能够精确评估复杂PWM波形下的磁芯损耗，有助于优化磁性元件设计，提升整机效率，降低...
考虑电感饱和的电流纹波分析与计算及其在变开关频率PWM中的应用
Analysis and Calculation of Current Ripple Considering Inductance Saturation and Its Application to Variable Switching Frequency PWM
Qiao Li · Dong Jiang · Yechi Zhang · IEEE Transactions on Power Electronics · 2019年12月
电感是影响电流纹波的关键参数，但传统方法常假设电感处于理想线性状态。本文研究了磁性材料在电流达到饱和极限时的非线性特性，分析了电感饱和对电流纹波的影响，并提出了一种基于此特性的变开关频率PWM控制策略，以优化逆变器性能。
解读: 该研究直接关联阳光电源的核心产品线，如组串式逆变器和PowerTitan/PowerStack储能变流器。在追求高功率密度和小型化的趋势下，电感磁饱和问题日益突出。通过引入考虑饱和效应的变开关频率控制，可以有效优化逆变器在全功率范围内的电流纹波，提升整机效率并降低损耗。建议研发团队将该算法集成至iS...
通过方形破碎纳米晶薄带磁芯优化紧凑型耦合器铁损
Core Loss Optimization for Compact Coupler via Square Crushed Nanocrystalline Flake Ribbon Core
Chen Chen · C. Q. Jiang · Tianlu Ma · Ben Zhang 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年8月
纳米晶磁芯因高饱和磁感应强度和应用灵活性，在无线电能传输（IPT）系统中应用广泛。然而，涡流损耗仍是该材料的主要瓶颈。本文研究了方形破碎和点状破碎两种模式对纳米晶薄带磁芯损耗的影响，旨在通过优化磁芯结构降低损耗，提升紧凑型耦合器的效率。
解读: 该研究聚焦于磁性材料损耗优化及高频磁性元件设计，对阳光电源的电力电子技术研发具有参考价值。在光伏逆变器（尤其是高频化组串式产品）和储能变流器（PCS）中，磁性元件的体积与效率直接影响功率密度。虽然目前IPT技术非公司核心业务，但该类磁芯破碎工艺及损耗建模方法可迁移至公司高频磁性元件的优化设计中，有助...
用于便携式电子设备电源管理的低剖面超顺磁电感器
Low Profile Superparamagnetic Inductor for Portable Electronics Power Management
Bima Nugraha Sanusi · Mathias Zambach · Miriam Varón · Marco Beleggia 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年12月
本文旨在为下一代便携式电子设备实现从USB-C端口到电池的高效、高功率密度电源管理。研究假设通过采用具有高磁导率和极低磁滞损耗的超顺磁纳米颗粒材料，可以设计出极高效率的高频电感器。
解读: 该研究聚焦于便携式电子设备的小型化高频磁性元件，核心在于通过新型超顺磁材料提升功率密度。对于阳光电源而言，虽然主要业务集中在兆瓦级光伏逆变器和大型储能系统（如PowerTitan系列），但该技术在提升辅助电源（Auxiliary Power Supply）的效率与集成度方面具有参考价值。建议研发团队...
一种用于MHz DC-DC功率变换的具有增材电沉积层压NiFe磁芯的PCB集成电感
A PCB-Integrated Inductor With an Additively Electrodeposited Laminated NiFe Core for MHz DC–DC Power Conversion
Yixiao Ding · Xuan Wang · Mark G. Allen · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年12月
本文提出了一种用于MHz级DC-DC功率变换的PCB集成电感，该电感采用聚吡咯层压镍铁（NiFe）磁芯，通过增材电沉积工艺制造。电感绕组采用标准PCB工艺制成跑道型结构，磁芯通过多层NiFe与聚吡咯交替沉积包裹而成，旨在提升高频下的电感性能与功率密度。
解读: 该技术在提升功率密度和高频化方面具有显著潜力，直接契合阳光电源在户用光伏逆变器及微型逆变器领域对小型化、高效率的需求。随着功率器件向GaN等宽禁带半导体演进，MHz级开关频率成为趋势，该PCB集成电感技术有助于减小磁性元件体积，降低整机重量。建议研发团队关注该电沉积工艺的量产可行性，评估其在阳光电源...
中压电力电子中大功率中频变压器综述：现状、挑战与解决方案
A Review of High-Power Medium-Frequency Transformers in Medium-Voltage Power Electronics: State of the Art, Challenges, and Solutions
Zhicheng Guo · Binhong Cao · Chen Chen · Alex Q. Huang · IEEE Transactions on Power Electronics · 预计 2026年6月
中频变压器（MFT）是中压电力电子系统的关键技术，广泛应用于固态变压器、电力电子牵引变压器及中压直流配电。本文综述了大功率MFT的研究现状、应用场景、技术挑战及解决方案，重点探讨了其在提升功率密度和效率方面的潜力。
解读: 中频变压器（MFT）是实现高压大功率DC-DC变换的核心组件，对阳光电源的PowerTitan系列储能系统及中压光伏并网方案具有重要意义。随着光伏与储能系统向更高电压等级（如1500V及以上）演进，MFT技术有助于减小系统体积、提升功率密度并优化电气隔离性能。建议研发团队关注MFT在高频化下的磁芯损...
高达100 MHz的磁环磁芯三维有限元全波仿真建模方法
Modeling Methodology of Magnetic Toroidal Cores for 3-D FEM Full-Wave Simulation up to 100 MHz
Rafael Suárez · María Tijero · Roberto Moreno · Jose Manuel González · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年8月
本文提出了一种针对磁环磁芯在高达100 MHz频率下的三维有限元（FEM）全波仿真建模方法。近年来，磁性元件的三维FEM仿真日益重要，但磁性材料在仿真中的应用存在挑战。通常仅使用复磁导率进行模拟，本文旨在解决高频下磁性材料建模的复杂性问题。
解读: 随着阳光电源组串式逆变器及PowerTitan储能系统向高功率密度和高开关频率发展，磁性元件（如电感、变压器）的高频损耗与EMI特性成为设计的核心瓶颈。该研究提出的高频三维有限元建模方法，能有效提升对磁芯在高频工况下损耗及寄生参数的预测精度。建议研发团队将其应用于高频磁性元件的优化设计中，特别是针对...
一种基于正弦损耗的DC/DC功率变换器磁芯损耗计算方法
A Core Loss Calculation Method for DC/DC Power Converters Based on Sinusoidal Losses
Zhou Yan · Zhu Weibo · Tong Guanghui · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年1月
传统的磁芯损耗模型（如改进的Steinmetz方程）难以准确反映不同拓扑结构下磁芯损耗的整体变化趋势。本文提出了一种基于正弦损耗的磁芯损耗预测模型。通过将磁通密度轴划分为多个B-Ph平面切片对，并计算各切片内的磁滞损耗密度，实现了对复杂波形下损耗的精确预测。
解读: 磁芯损耗是影响阳光电源光伏逆变器（如组串式逆变器）及储能系统（如PowerTitan系列PCS）效率与温升的关键因素。该方法能够更精准地预测复杂工况下的磁性元件损耗，有助于优化磁性器件设计，提升整机效率。建议研发团队将其应用于高频DC/DC变换器的磁路设计中，特别是在提升功率密度和优化散热设计方面，...
用于提高高频DC-DC变换器效率的连续可变多磁导率电感
Continuously Variable Multi-Permeability Inductor for Improving the Efficiency of High-Frequency DC–DC Converter
Junchang Liu · Yunhui Mei · Shengchang Lu · Xin Li 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2020年1月
本文提出了一种通过在管式炉中施加径向梯度烧结温度，一步法制造连续可变多磁导率（CVMP）环形磁芯的方法。该方法利用不锈钢管通入冷却介质，实现了磁芯径向磁导率的连续变化，旨在优化高频DC-DC变换器中的电感性能，从而提升整体转换效率。
解读: 该技术通过优化磁性材料的磁导率分布，能够显著降低高频DC-DC变换器中的磁芯损耗，对阳光电源的高功率密度光伏逆变器及储能变流器（如PowerTitan系列）具有重要参考价值。在光伏组串式逆变器和储能PCS中，电感是影响体积与效率的关键磁性元件。建议研发团队关注该梯度烧结工艺在磁性元件小型化与高频化设...
高频下磁性材料的测量与性能因子比较
Measurements and Performance Factor Comparisons of Magnetic Materials at High Frequency
Alex J. Hanson · Julia A. Belk · Seungbum Lim · Charles R. Sullivan 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2016年11月
本文针对3-30 MHz高频段功率磁性元件设计缺乏性能数据和理论支撑的问题，测量并展示了多种商用磁性材料的磁芯损耗数据，并扩展了相关设计理论，旨在提升高频功率变换器的设计效率与可靠性。
解读: 随着阳光电源组串式逆变器及PowerTitan系列储能系统向更高功率密度演进，开关频率的提升成为减小磁性元件体积、降低系统成本的关键。本文提供的高频磁芯损耗数据及理论模型，对于优化高频磁性元件设计、降低损耗具有重要参考价值。建议研发团队在下一代基于SiC/GaN的宽禁带半导体功率模块设计中，引入该高...
基于有限实验数据的机器学习代理模型之锰锌铁氧体磁芯损耗制造特定仿真
Fabrication-Specific Simulation of Mn-Zn Ferrite Core-Loss for Machine Learning-Based Surrogate Modeling With Limited Experimental Data
Minwook Choi · Soyeon Park · Eunyoung Jang · Minae Ouk 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年1月
锰锌铁氧体是电力电子设备中常用的磁芯材料，但其损耗机制复杂且实验数据稀缺，限制了建模精度。本文提出了一种数据驱动框架，通过制造工艺特定的仿真方法，在有限实验数据条件下构建高效的机器学习代理模型，以精确预测磁芯损耗。
解读: 磁性元件（电感、变压器）是阳光电源组串式逆变器、储能PCS及充电桩产品的核心损耗源。该研究提出的机器学习代理模型能有效解决磁芯损耗在复杂工况下难以精确建模的痛点。在产品研发阶段，应用此方法可显著提升高频磁性元件的设计效率，优化磁芯选型与损耗计算，从而提升PowerTitan等储能系统及光伏逆变器的整...
基于铁损分析仪的三相PWM逆变器交流滤波电感铁损评估
Evaluation of Iron Loss of AC Filter Inductor Used in Three-Phase PWM Inverters Based on an Iron Loss Analyzer
Hiroaki Matsumori · Toshihisa Shimizu · Koushi Takano · Hitoshi Ishii · IEEE Transactions on Power Electronics · 2016年4月
本文提出了两种评估PWM逆变器交流滤波电感铁损的方法。第一种是损耗图谱法，无需实际PWM逆变器即可计算电感铁损；第二种是利用铁损分析仪（ILA）在实际运行工况下直接测量电感铁损，为优化逆变器效率提供了精确的评估手段。
解读: 该研究直接服务于阳光电源组串式及集中式光伏逆变器、储能PCS的核心部件优化。交流滤波电感是影响逆变器效率和温升的关键无源元件。通过引入损耗图谱法和铁损分析仪，研发团队能更精准地评估不同磁性材料在高频PWM激励下的损耗特性，从而优化电感设计，提升整机效率。这对于提升阳光电源PowerTitan、Pow...
金属填料改性对封装嵌入式集成电压调节器中环形电感的影响
Effect of metal filler modification on toroidal inductors for package embedded integrated voltage regulators
Prahalad Murali · Pragna Bhaskar · C. Charlotte Buchanan · Dustin A. Gilbert 等6人 · IEEE Transactions on Components, Packaging and Manufacturing Technology · 2025年10月
随着人工智能和数据中心应用对电力需求的不断增加，直流 - 直流转换器必须靠近小芯片放置，以实现高效供电。这些转换器电路中使用的电感器有着严格的要求，仅通过修改电感器设计无法满足这些要求。需要在磁性材料方面取得进展，以确保转换器电路达到高效率。本研究探讨了由铁 - 6.5 重量百分比硅和双苯并环丁烯（BCB）组成的金属 - 聚合物复合材料（MPC）系统中金属填料的形状、晶体结构和退火处理对磁导率、饱和特性、小信号损耗（ $r_{acx}$ ）和大信号损耗（ $R_{acx}$ ）的影响。在 5 兆...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于封装嵌入式集成稳压器环形电感器的金属填料改性研究具有重要的战略意义。该技术针对AI和数据中心应用中DC-DC转换器的高功率密度需求，通过优化Fe-6.5wt%Si与BCB聚合物复合材料的金属填料特性，实现了15.4-18.67的磁导率和0.016-0.032的低损耗...