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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...
100 kW, 10 kHz中频变压器设计优化与实验验证
100 kW, 10 kHz Medium-Frequency Transformer Design Optimization and Experimental Verification
Marko Mogorovic · Drazen Dujic · IEEE Transactions on Power Electronics · 2019年2月
本文提出了一种针对中压大功率电力电子应用(如固态变压器)中中频变压器(MFT)的创新型模型驱动设计优化方法。该流程使设计人员能够以直观、交互的方式选择最优设计方案,同时在参数选择上保持高度灵活性。
解读: 中频变压器(MFT)是阳光电源PowerTitan系列储能系统及大功率组串式逆变器中DC-DC变换环节的核心磁性元件。该论文提出的模型驱动优化方法,有助于提升阳光电源在兆瓦级储能PCS中高频磁性元件的功率密度与效率,降低损耗与温升。建议研发团队引入该设计流程,优化变压器绕组与磁芯结构,以进一步提升P...
固态变压器中频变压器设计的灵敏度分析
Sensitivity Analysis of Medium-Frequency Transformer Designs for Solid-State Transformers
作者未知 · IEEE Transactions on Power Electronics · 日期未知
本文探讨了中压大功率应用及固态变压器(SST)中中频变压器设计面临的技术挑战与权衡。通过专用设计优化算法,针对模块化DC-DC固态变压器的电气需求,生成了所有可行变压器设计方案集,并分析了设计参数的灵敏度。
解读: 该研究关注的中频变压器设计优化对阳光电源的储能系统(如PowerTitan、PowerStack)及大功率DC-DC变换模块具有重要参考价值。随着储能系统向高压化、高功率密度方向发展,固态变压器技术是实现电气隔离与电压变换的关键。建议研发团队借鉴文中的灵敏度分析方法,优化变压器磁芯损耗与散热设计,提...
基于有限元统计数据驱动的中频变压器设计优化建模方法
FEM-Based Statistical Data-Driven Modeling Approach for MFT Design Optimization
Marko Mogorovic · Drazen Dujic · IEEE Transactions on Power Electronics · 2020年10月
本文提出了一种受神经网络启发的统计数据驱动建模方法,专门用于中频变压器(MFT)的设计优化。该模型在保持足够精度(误差在5-10%以内)的同时,计算速度比有限元分析(FEM)快3-4个数量级,且具有良好的数值稳定性。
解读: 中频变压器(MFT)是阳光电源PowerTitan、PowerStack等储能系统及组串式逆变器中隔离型DC-DC变换器的核心磁性元件。传统FEM仿真耗时极长,限制了多目标优化迭代效率。该方法提出的数据驱动模型能显著提升设计阶段的仿真效率,助力研发团队在功率密度提升与温升控制之间取得最优平衡。建议在...
考虑功率循环与热循环的IGBT功率模块多目标设计优化
Multiobjective Design Optimization of IGBT Power Modules Considering Power Cycling and Thermal Cycling
Bing Ji · Xueguan Song · Edward Sciberras · Wenping Cao 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2015年5月
IGBT功率模块在电力转换应用中至关重要,其可靠性是核心关注点。本文针对通用型模块设计不足的问题,提出了一种基于多目标优化技术的设计方法,旨在通过优化设计提升IGBT模块在复杂工况下的可靠性与性能表现。
解读: IGBT模块是阳光电源组串式/集中式光伏逆变器及PowerTitan、ST系列储能变流器(PCS)的核心功率器件。该研究提出的多目标优化方法,能够有效平衡功率模块的散热性能与寿命,对提升阳光电源产品在极端环境下的可靠性具有重要指导意义。建议研发团队将此多物理场耦合优化策略应用于下一代高功率密度逆变器...
人工智能在电力电子系统高频磁性元件设计中的应用综述
Artificial Intelligence Applications in High-Frequency Magnetic Components Design for Power Electronics Systems: An Overview
Xiaobing Shen · Yu Zuo · Jiaze Kong · Wilmar Martinez · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年7月
本文综述了人工智能(AI)在电力电子高频磁性元件(电感与变压器)设计中的应用,涵盖专家系统、模糊逻辑、元启发式算法及机器学习四大类。文章重点探讨了AI模型在损耗估计、参数优化及设计自动化方面的应用,旨在提升高频电力电子系统的设计效率与性能。
解读: 磁性元件(电感、变压器)是阳光电源组串式逆变器、PowerTitan储能变流器及充电桩的核心功率密度瓶颈。引入AI辅助设计可显著缩短高频磁性元件的研发周期,优化损耗模型,助力提升产品功率密度。建议研发团队利用机器学习算法替代传统的繁琐有限元仿真,在PowerTitan等大功率储能产品中实现磁性元件的...
一种基于图论的电力变换器拓扑简化方法
A Graph-Modeling Approach to Topology Simplification in Power Converters
Guidong Zhang · Yukai Liao · Samson Shenglong Yu · Yun Zhang · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年7月
本文提出了一种基于图论的电力变换器拓扑简化方法(TSM),旨在优化变换器设计。通过建立有向图模型并推导出变换器邻接矩阵(CAM),结合电力电子电路的电气特性,制定了电路简化规则,为新型变换器拓扑的开发与优化提供了理论支持。
解读: 该研究提出的拓扑简化方法对于阳光电源的产品研发具有重要价值。在组串式光伏逆变器和PowerTitan/PowerStack储能变流器(PCS)的开发中,通过图论方法进行拓扑简化,有助于在保证功率密度和转换效率的前提下,减少元器件数量,降低系统复杂度和故障率。此外,该方法可辅助研发团队快速评估新型多电...
感应电能传输系统中松耦合PCB螺旋线圈的建模与设计优化
Modeling and Design Optimization of Loosely Coupled PCB Spiral Coils in Inductive Power Transfer Systems
Xiaotong Du · Drazen Dujic · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年11月
本文探讨了感应电能传输系统(IPT)中线圈绕组的设计优化问题。为实现高功率传输效率与功率密度的平衡,需进行多物理场建模。文章重点研究了模型复杂度与优化效率之间的权衡,为IPT系统的高效设计提供了理论与仿真方法支持。
解读: 该技术主要针对无线充电(IPT)领域,与阳光电源的电动汽车充电桩业务具有潜在技术关联。随着无线充电技术在电动汽车及工业自动化领域的应用前景明朗,文中提到的PCB线圈多物理场建模与优化方法,可用于提升充电桩内部功率传输模块的集成度与效率。建议研发团队关注该建模方法,以优化未来无线充电产品的电磁兼容性(...
基于KNN-GRU-DNN模型的正激变换器变压器高效设计方法
Efficient Design Method for a Forward-Converter Transformer Based on a KNN–GRU–DNN Model
Gang Seok Lee · Sanha Kim · Sungwoo Bae · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年1月
本文提出了一种基于人工智能的正激变换器变压器(FCT)高效设计方法。传统FCT设计过程繁琐且效率低下,为此,本文应用K-近邻(KNN)、门控循环单元(GRU)和深度神经网络(DNN)模型进行设计优化,显著提升了设计估计的准确性与效率。
解读: 该研究提出的AI辅助磁性元件设计方法对阳光电源的产品研发具有重要参考价值。在光伏逆变器(尤其是户用及组串式产品)和储能变流器(PCS)中,变压器是核心磁性元件,其设计优化直接影响功率密度与效率。通过引入KNN-GRU-DNN模型,研发团队可缩短磁性元件的迭代周期,减少繁琐的试错过程,从而加速新一代高...
推挽式Class Φ2变换器优化设计的新简化方法与设计准则
A New Simplified Method and Design Guidelines for the Optimization of Push–Pull Class Φ2 Converters for Wireless Power Transfer Applications
Yining Liu · Prasad Jayathurathnage · Jorma Kyyrä · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年8月
Class Φ2拓扑复杂的谐振特性给精确设计与性能优化带来挑战。本文通过频率谐波分析,突破了传统方法中占空比固定的局限,拓宽了推挽式Class Φ2变换器的设计自由度,并提出了新的优化设计准则,旨在充分挖掘该类变换器的性能潜力。
解读: 该研究聚焦于高频谐振变换器拓扑的优化设计,虽然目前主要应用于无线电能传输(WPT),但其核心的谐波分析法和拓扑优化思路对阳光电源的电力电子研发具有参考价值。在阳光电源的产品线中,该技术可探索性地应用于未来高频化、小型化的户用光伏逆变器或电动汽车充电桩的DC-DC级设计。通过提升变换效率和功率密度,有...
LED改造灯泡的潮流分析与关键设计问题
Power Flow Analysis and Critical Design Issues of Retrofit Light-Emitting Diode (LED) Light Bulb
Sinan Li · Huanting Chen · Siew-Chong Tan · S. Y. Hui 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2015年7月
本文针对受外形尺寸限制的商用LED改造灯泡,定量分析了其在替换E27白炽灯过程中的关键设计挑战。研究重点探讨了在紧凑空间约束下,LED驱动电路的功率流特性、热管理及性能优化问题,为高功率密度电力电子变换器的设计提供了参考。
解读: 该文章虽侧重于小功率LED照明驱动,但其核心研究方法——即在严苛空间约束下的功率密度优化、热管理设计及可靠性分析,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。随着户用逆变器向更小体积、更高功率密度演进,文章中关于紧凑型拓扑的功率流分析思路,可辅助研发团队在有限散热空间内优化PCB布局与...
评估LCL滤波器光伏逆变器中谐振电流引起的可靠性退化
Evaluating the Reliability Degradation Caused by Resonant Current in Photovoltaic Inverters With LCL Filters
Xinyue Zhang · Jiacheng Sun · Zhongzheng Zhou · Zhen Kang 等6人 · IEEE Transactions on Industry Applications · 2025年9月
随着光伏(PV)系统部署数量的不断增加,LCL 型并网逆变器因其卓越的谐波衰减能力而变得十分普遍。然而,传统的可靠性评估往往忽略了由控制回路不稳定或参数漂移引起的谐振电流的影响,而这种谐振电流会显著加速关键组件的老化。本文提出了一个全面的 LCL 型光伏逆变器可靠性评估框架,该框架能更好地反映实际运行条件。开发了一个电热模型,该模型考虑了与温度相关的功率损耗、绝缘栅双极型晶体管(IGBT)热耦合以及电容器老化。采用蒙特卡罗模拟和威布尔分布来推导逆变器在年度任务剖面下的使用寿命。实验验证证实,谐振...
解读: 该研究对阳光电源SG系列光伏逆变器和ST储能变流器的可靠性设计具有重要价值。LCL滤波器谐振电流导致的IGBT热应力问题直接关联功率模块寿命,研究提出的电热耦合模型与雨流计数疲劳分析方法可应用于:1)SG系列逆变器功率模块热设计优化,通过主动阻尼控制抑制谐振电流,降低结温波动;2)ST储能变流器在频...
碳化硅MOSFET中分裂栅结构对单粒子栅氧损伤的影响
Effect of Split-Gate Structure in SiC MOSFET on Single-Event Gate Oxide Damage
Leshan Qiu · Yun Bai · Yan Chen · Yiping Xiao 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年2月
本研究设计了一种碳化硅(SiC)分裂栅金属氧化物半导体场效应晶体管(SG - MOSFET),以评估分裂栅(SG)结构对重离子辐照下单事件栅氧化层损伤的影响。通过氪($^{84}$Kr$^{+18}$)离子辐照实验与传统金属氧化物半导体场效应晶体管(C - MOSFET)进行比较,结果表明,SG - MOSFET在单事件漏电流(SELC)退化方面没有显著改善。然而,在漏极偏置为100 V的条件下进行辐照后,SG - MOSFET在辐照后栅极应力(PIGS)测试中达到电流限制时的栅极偏置增加了约6...
解读: 从阳光电源的业务视角来看,这项关于SiC MOSFET分栅结构抗单粒子辐射损伤的研究具有重要的战略参考价值。SiC MOSFET作为光伏逆变器和储能变流器的核心功率器件,其可靠性直接影响系统的长期稳定运行,尤其在航空航天、高海拔或强辐射环境应用场景中。 研究表明,分栅结构(SG-MOSFET)能够...