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一种基于高频罐型铁氧体磁芯松耦合变压器的新型同时无线传能与数据传输系统设计与分析
Design and Analysis of a Novel Simultaneous Wireless Power and Data Transfer System With a High-Frequency Tank-Type Ferrite Core Loosely-Coupled Transformer
Yujing Guo · Xiang Xu · Ping Jin · Tianrui Zhou 等6人 · IEEE Transactions on Energy Conversion · 2025年3月
本文提出了一种采用高频罐式铁氧体磁芯松耦合变压器（LCT）的四绕组同时无线功率与数据传输（SWPDT）系统。针对该松耦合变压器，提出了一种完整的解析面积乘积（AP）设计方法，该方法同时考虑了边缘效应和趋肤效应，以优化同时进行功率和数据传输的配置。建立了整个同时无线功率与数据传输系统的高频电路模型，并采用解析方法计算了功率/数据通道中的电感参数和电压增益。在模型中引入了互感和交流电阻系数，以表征松耦合变压器绕组的高频效应。搭建了同时无线功率与数据传输系统的实验样机平台。通过仿真和实验结果验证了完整...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项四绕组同步无线电能与数据传输（SWPDT）技术具有显著的应用价值。该技术采用高频罐式铁氧体磁芯松耦合变压器，实现了电能传输与数据通信的集成化，这与我们在储能系统、电动汽车充电及分布式能源管理领域的战略布局高度契合。 在储能系统方面，该技术可优化模块化电池管理架构。传统...
风揭荷载作用下光伏与压型钢板一体化屋面支座节点的抗拔承载力与设计方法
Uplift Resistance and Design Method of Integrated Roof Support Joints for Photovoltaic and Profiled Steel Sheets under Wind Uplift Loads
吴函恒 · 邢梓瑄 · 王涛 · 周聪 等5人 · 太阳能学报 · 2025年1月 · Vol.46
为研究风揭荷载下光伏与压型钢板一体化屋面支座节点的抗拔性能，开展单节点静力拉伸试验，获得其破坏模式、承载力及荷载-位移曲线，暗扣支座承载力为锁边支座的1.96倍；通过足尺子结构试验揭示“光伏组件-压型钢板-支座-檩条”系统的失效机制，分析支座拉力分布，表明其呈非均匀分布，不均匀系数介于1.22～1.31；结合ABAQUS数值模拟，建议不均匀系数取1.3；基于容许应力法，提出支座节点的设计方法。
解读: 该研究对阳光电源分布式光伏系统的安装可靠性具有重要价值。针对工商业屋顶光伏项目，研究揭示的支座节点抗拔承载力特性和1.3倍不均匀系数设计准则，可直接应用于SG系列组串式逆变器配套的屋面安装系统优化。暗扣支座承载力达锁边支座1.96倍的结论，为阳光电源工商业光伏解决方案中压型钢板屋面的支架选型提供量化...
风力发电用90-kW高功率LLC变换器优化设计
Optimization Design of 90-kW High-Power LLC Converter for Wind Power Applications
Gesi Tang · Yibo Wang · Junlong Lu · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2024年10月
风电直流升压汇集技术是当前备受关注的研究方向，其中直流升压变换器被视为核心转换装置。LLC变换器因开关损耗低而具有应用潜力，但在宽输入电压范围内存在谐振电容电压应力大、开关器件电流应力高及磁性元件损耗显著等问题。为此，本文提出一种适用于风电直流汇集场景的高功率、高效率LLC变换器优化设计方法，综合考虑开关器件选型、磁性元件损耗、器件电压/电流应力及电路实际运行工况。研制了5 kV–90 kW样机，实验结果验证了该设计方法的有效性。
解读: 该LLC变换器优化设计技术对阳光电源储能和光伏产品线具有重要参考价值。其宽输入电压范围和高效率特性可直接应用于ST系列储能变流器的DC/DC级，优化PowerTitan大型储能系统的能量转换效率。同时，该设计方法在开关器件选型和磁性元件损耗优化方面的经验可用于SG系列光伏逆变器的功率级设计，特别是在...
具有可重构负载独立E类逆变器的无线电能和数据同步传输系统
Simultaneous Wireless Power and Data Transfer System With Reconfigurable Class-E Inverter
Wenqi Zhu · Ayano Komanaka · Yutaro Komiyama · Hirotaka Koizumi 等5人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2024年11月
提出具有可重构负载独立E类逆变器的高频无线电能和数据同步传输(SWPDT)系统。通过可重构拓扑,逆变器可在两个输出电压电平间切换。进行电路分析并提出SWPDT系统设计方法,保证两个输出电平的负载独立条件。因此两个输出交流电压电平在负载变化下保持恒定,确保幅移键控(ASK)解调成功。在负载变化下两个输出电压电平实现零电压开关(ZVS)运行,提升MHz频率效率。6.78MHz、7.4W样机设计实现。不同负载条件下200kb/s数据传输成功验证。样机在负载变化下实现ZVS,额定负载功率传输效率达89....
解读: 该可重构无线电能和数据同步传输技术对阳光电源无线充电产品有创新应用价值。负载独立E类逆变器设计可应用于新能源汽车无线充电系统,实现充电和通信双功能集成。ZVS高频运行技术对阳光电源高效率无线电能传输产品有借鉴意义。该技术对户用储能系统的物联网数据传输和无线充电融合场景有应用潜力,可提升用户体验并降低...
并网应用中逆变器输出电流纹波分析及逆变器侧输出滤波电感设计
Analysis of Inverter Output Current Ripple and Design of Inverter-Side Output Filter Inductor for Grid-Connected Applications
Bishal Mondal · Arun Karuppaswamy B · IEEE Transactions on Industry Applications · 2024年10月
为并网逆变器（GCI）精确选择 <inline-formula xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink"><tex-math notation="LaTeX">$\bm {LCL}$</tex-math></inline-formula> 滤波器参数对于在减少硬件占用的情况下满足电网互联标准至关重要。文献中存在多种选择 <inline-formula xmln...
解读: 从阳光电源并网逆变器和储能系统的业务视角来看，该论文针对LCL滤波器中逆变器侧电感设计的深度研究具有重要的工程应用价值。 在光伏和储能逆变器产品开发中，LCL滤波器的参数设计直接影响系统的并网电能质量、硬件成本和功率密度。论文提出的基于纹波电流约束的逆变器侧电感（Li）设计方法，能够有效降低开关频...
一种通用的惯性响应保持型主动阻尼控制方法
A Generic Inertial-Response Preserved Active-Damping Control for Grid-Forming Inverters Emulating Synchronous Machines
Yun Yu · Yajuan Guan · Wenfa Kang · Juan C. Vasquez 等5人 · IEEE Transactions on Industrial Electronics · 2024年11月
摘要：主动维持系统频率和电压时，嵌入同步电机仿真的构网型（GFM）逆变器可能会与电网中的其他电压源产生相互作用，导致功率振荡阻尼不足。为增强振荡阻尼，人们已开展了大量研究。然而，现有的解决方案有时在本质上相互等效，或者主要集中于GFM控制的单一性能方面。本文首先提出了一种能够整合现有GFM控制方法的通用控制方案。随后，开发了两种设计方法，同时考虑了GFM控制的主要性能方面：参考跟踪、干扰抑制和惯性响应。采用所开发的带有设计方法的控制方案，可以依次对三个主要性能方面进行定量评估，同时保持与各自指标...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这篇关于构网型逆变器主动阻尼控制的研究具有重要的战略价值。随着我国"双碳"目标推进和新能源渗透率持续提升，电网正从传统同步发电机主导向高比例新能源系统转变，构网型（GFM）逆变器技术已成为解决弱电网支撑能力不足的关键突破口。 该论文提出的通用控制方案直接针对我司光伏和储能...
重复控制器与多谐振控制器在单相逆变器中应用的等效关系分析与设计
Equivalence Relation Analysis and Design of Repetitive Controllers and Multiple Quasi-Resonant Controllers for Single-Phase Inverters
Qiangsong Zhao · Hongwei Zhang · Yuanqing Xia · Qiang Chen 等5人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年1月
基于内模原理的重复控制器（RC）和多准谐振控制器（MQ-RSC）因对正弦参考信号具有高跟踪精度及优异的谐波抑制能力，广泛应用于单相逆变器的交流电压/电流控制。然而，二者在参数设计复杂度、收敛速度或稳定裕度方面各有优劣。本文系统建立了多种RC与MQ-RSC之间的数学等效关系，揭示了RC内模系数与MQ-RSC等效谐振带宽之间的内在联系。基于该等效关系，提出一种增强频率鲁棒性的新型RC设计方法，并给出简化的MQ-RSC设计策略。1.5 kW单相并网逆变器实验结果验证了等效关系的准确性及其在控制器设计中...
解读: 该研究揭示的RC与MQ-RSC等效关系对阳光电源单相产品线具有重要应用价值。在ST系列单相储能变流器中，可基于等效关系简化谐波抑制控制器设计，提升电网电压畸变工况下的并网电流质量；在SG系列单相光伏逆变器（如SG3-10KTL户用机型）中，新型频率鲁棒RC设计方法可增强电网频率波动适应性，降低THD...
电能储存在波浪能硬件在环测试平台中的集成
Integration of Electrical Energy Storage in Wave Energy Hardware-in-the-Loop Test Rigs
Paula B. Garcia-Rosa · Rene A. Barrera-Cardenas · Giacomo Alessandri · Federico Gallorini 等6人 · IEEE Transactions on Sustainable Energy · 2025年2月
本文提出一种将电能存储单元集成到波浪能转换器（WEC）硬件在环（HIL）测试平台的设计方法。WEC的功率输出通常具有低频大幅波动和远高于平均值的峰值，测试平台需复现此类特性以实现真实工况模拟。为此，电网连接容量须满足峰值需求，且需采取措施避免对邻近负载及电压质量造成干扰。引入电能存储可平抑功率波动，降低安装与运行成本。该设计方法指导如何根据测试类型与时长合理配置储能容量与技术路线。针对双HIL测试平台及三种WEC运行工况的仿真结果表明，当储能寿命短于设备日历寿命时，年利用率和加速测试程度显著影响...
解读: 该波浪能HIL测试平台的储能集成方法对阳光电源ST系列储能变流器和PowerTitan系统具有重要参考价值。波浪能的低频大幅功率波动特性与光伏、风电的间歇性出力类似，文章提出的储能容量配置方法可直接应用于新能源并网场景的功率平抑设计。特别是针对峰值功率远超平均值的工况，通过储能削峰填谷降低电网连接容...
量化电容功率传输应用中开关电容逆变器的电荷共享损耗
Quantifying Charge Sharing Loss in Switched Capacitor Inverters for Capacitive Power Transfer Applications
Christopher S. Johnson · Tyler Marcrum · Michael Tidwell · William Stump 等6人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2024年11月
现代电子应用要求逆变器在更高频率下运行并具有更低的总谐波失真（THD）。串联/并联开关电容（SPSC）逆变器已被证明可降低THD，并支持更高的开关速度。现有文献中的损耗分析主要集中于晶体管开关及寄生元件引起的损耗，然而当SPSC系统驱动容性负载时，电路中会产生电荷共享损耗。本文推导了稳态与暂态响应下的电荷共享损耗，暂态分析揭示了基于开关速度的分岔运行模式。提出了一种抑制该固有损耗的设计方法，并构建了1 Hz–7 MHz宽带简化的SPSC逆变器实验验证两种分岔模式，在6–7 MHz实现74%效率（...
解读: 该开关电容逆变器电荷共享损耗量化技术对阳光电源高频功率变换产品具有重要参考价值。在ST储能变流器中，精确量化电荷共享损耗可优化SiC/GaN器件的高频开关设计，提升6-7MHz频段硬开关效率至74%水平。对SG光伏逆变器的1500V高压系统，该分岔模式分析方法可指导MPPT算法在容性负载下的损耗抑制...
交错式与传统模块化多电平变换器在电力传输与分配中的比较分析与优化设计
Comparative Analysis and Optimal Design of Interleaved Versus Classical Modular Multilevel Converters in Power Transmission and Distribution
Hui Hwang Goh · Hengfu Zhu · Wei Dai · Hui Liu 等5人 · IEEE Transactions on Power Delivery · 2025年5月
具有交错半桥子模块的模块化多电平变换器（ISM-MMC）因具备扩展电流能力与提升电能质量的优势，有望成为新型电力传输与分配装置。然而，其应用受成本、效率与可靠性等多重因素制约，当前尚缺乏对ISM-MMC经济性与可靠性的量化评估方法，且与传统MMC的拓扑选型及参数设计仍具挑战。本文提出一种融合成本、效率与可靠性的ISM-MMC综合设计方法，并建立参数优化模型，实现两类拓扑间的选型指导。通过合理配置器件额定值与交错模组数，可在性能与经济性间取得平衡。仿真表明，ISM-MMC适用于大电流场景，最优交错...
解读: 该ISM-MMC综合设计方法对阳光电源ST系列储能变流器和PowerTitan大型储能系统具有重要应用价值。研究提出的成本-效率-可靠性量化评估模型可直接指导大电流储能场景下的拓扑选型，特别是在MW级储能系统中，通过2-3组交错模组配置可有效降低电流应力并提升电能质量。该方法与阳光电源现有SiC器件...
确保被动电流平衡交错多相双向DC-DC变换器在相参数失配下实现ZVS的设计方法
Design Method to Ensure ZVS Achievement Under Phase Parameters Mismatches for Passive Current Balancing Interleaved Multiphase Bidirectional DC-DC Converter
Minh-Quang Ngo · Duc-Manh Dang · Quang-Huy Nguyen · Khuong-Duy Le 等6人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年7月
在高频三角电流模式TCM下运行的交错多相双向DC-DC变换器中，实现零电压开关ZVS和管理电流不平衡对系统可靠性和鲁棒性至关重要。为满足这些要求，被动电流平衡仅使用单个低速电流传感器和电流控制环路提供了经济高效的解决方案。然而其性能对相参数失配（如栅极驱动延迟偏差和相电感差异）敏感，可能导致电流不平衡和ZVS失效。虽然完美电流平衡并非严格要求，但保持ZVS至关重要，因为失去ZVS会导致大量开关损耗和热应力。本文提出一种在被动平衡固有的最坏情况失配条件下确保ZVS的设计方法。该方法允许可接受限度内...
解读: 该交错多相双向DC-DC变换器ZVS设计研究对阳光电源储能变流器可靠性提升有重要参考价值。在39.5%相电流偏差下仍保持ZVS的鲁棒性设计方法与阳光ST系列储能变流器在大批量生产中面临的元件参数分散性高度契合。被动电流平衡使用单电流传感器降低成本的方案可应用于阳光PowerTitan储能系统的双向D...
针对通信时延下网络物理电力系统的鲁棒矩匹配负荷频率控制策略
Robust moments-matching load frequency control strategy for cyber–physical power system amid communication time delay
Akash Kumar Deep · G. Lloyds Raj · Gagan Deep Meen · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.382
摘要 在现代网络物理电力系统中，存在显著通信时延（CTD）情况下的虚假数据注入（FDI）型网络威胁是一个严峻问题，严重影响系统的频率稳定性和控制性能。当电力系统存在非线性特性以及可再生能源渗透时，频率控制问题变得更加复杂。为确保安全可靠的电力供应，实际应用中亟需一种简单且鲁棒的负荷频率控制策略。为此，本文提出了一种新的单参数解析型比例–积分–微分（PID）设计方法，适用于具有较大通信时延的互联系统双区域火电厂（TPP）。该方法利用火电厂模型的脉冲响应来获取PID控制器参数，从而避免了现有解析PI...
解读: 该负荷频率控制技术对阳光电源储能系统(ST系列PCS、PowerTitan)具有重要价值。文中提出的抗时延PID控制策略可直接应用于储能系统的一次调频功能,增强电网频率稳定性。针对虚假数据注入攻击的防护机制可集成到iSolarCloud平台的网络安全模块。所提出的脉冲响应建模方法可优化VSG虚拟同步...