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间接矩阵谐振型电力电子变压器高频环节特性分析与开关频率设计方法
Analysis of High-Frequency Link Characteristics and Switching Frequency Design Method for Indirect Matrix Resonant Power Electronic Transformers
赵聪 · 胡钰杰 · 胡洋 · 高范强 等6人 · 中国电机工程学报 · 2025年1月 · Vol.45
串联谐振型直流变换器(SRC)是电力电子变压器的核心,但其直流侧电容等无源元件体积制约了功率密度提升。当直流电容减小至与谐振电容相当,传统SRC的高频电流特性发生显著变化。本文对比分析半桥、全桥及混合型SRC在不同电容比下的高频环节电流特性,推导实现软开关条件下三种拓扑开关频率需满足的超越方程,并获得开关频率与谐振频率比的解析表达式,进而提出相应的开关频率设计方法。实验结果验证了理论分析的正确性与设计方法的有效性。
解读: 该谐振型DC-DC变换器优化技术对阳光电源ST系列储能变流器和PowerTitan大型储能系统具有重要应用价值。通过减小直流侧电容并优化开关频率设计,可显著提升功率密度,这与阳光电源储能PCS追求高集成度的目标高度契合。研究提出的半桥、全桥及混合型SRC软开关条件解析方法,可直接应用于隔离型DC-D...
基于耦合滤波电感的电流源型双有源桥式直流变换器的研究
A Current-Source Dual Active Bridge DC-DC Converter Based on Coupled Filter Inductors
赖臻 · 曾君 · 刘俊峰 · 电源学报 · 2025年3月 · Vol.23
针对储能系统中电流源型双有源桥变换器存在的电流应力大、软开关范围受限等问题,结合耦合电感技术,提出一种储能侧电流纹波小且软开关范围宽的改进拓扑。该变换器储能侧采用两个并联的电流源全桥结构,有效降低开关器件的电流应力。通过调节并联全桥间的移相角,抑制储能侧电流纹波;合理设计耦合滤波电感,利用其互感电流拓展软开关实现范围。本文详细分析了变换器的工作原理与稳态特性,并研制了400 W实验样机,实验结果验证了所提方案的可行性与优越性。
解读: 该耦合电感DAB变换器技术对阳光电源ST系列储能变流器和PowerTitan大型储能系统具有直接应用价值。其并联电流源全桥结构可降低功率器件电流应力,契合阳光电源SiC模块应用场景,提升器件利用率;耦合电感技术拓展的软开关范围能显著降低储能变流器开关损耗,提升系统效率;储能侧电流纹波抑制技术可延长电...
航天器供电系统用组合型非隔离三端口变换器
Integrated Non-isolated Three-Port Converter for Spacecraft Power Supply Systems
王蓓蓓 · 吴建超 · 王力 · 董晓锋 等5人 · 电源学报 · 2025年7月 · Vol.23
组合型非隔离三端口变换器(TPC)作为航天器供电系统的能量管理单元,可实现太阳能光伏、蓄电池与负载三端口间的高效电能传输与变换,具备高功率密度、高效率、系统易集成及在轨可维护性等优势。该拓扑通过交错双向Buck/Boost变换器与半有源全桥整流器的堆叠结构,实现任意两端口间单级功率转换,并采用脉宽调制与移相调制协同策略,完成双端口独立功率控制。本文详细分析其工作原理、调制与控制方法,提出关键设计准则,并通过实验验证其性能。
解读: 该非隔离三端口变换器技术对阳光电源储能与光伏产品具有重要应用价值。其光伏-储能-负载三端口单级功率转换架构可直接应用于ST系列储能变流器的PCS-BMS-DC bus集成设计,减少变换级数提升系统效率。交错双向Buck/Boost拓扑与PWM-移相协同控制策略可优化SG系列光伏逆变器的MPPT与储能...
三电平双向全桥多谐振DC-DC变换器研究
Three-Level Bidirectional Full-Bridge Multiresonant DC-DC Converter
张纯江李旭明刘明郭忠南阚志忠 · 电源学报 · 2025年1月 · Vol.23
针对储能系统中直流母线电压高、电池侧电压低且变化范围宽的问题,提出一种三电平双向全桥多谐振DC-DC变换器。高压侧采用三电平结构以降低开关管电压应力,谐振腔采用对称LLCLC多谐振结构,实现正反向功率传输的对等控制。结合改进的同步变频控制策略,确保高低压侧开关管在全范围内实现零电压开通。相比传统LLC拓扑,该拓扑在较窄频率范围内可获得更宽电压增益,并通过优化谐振参数,利用基波与3次谐波共同传输功率,提升高频段效率。2 kW样机实验验证了理论分析的正确性。
解读: 该三电平双向全桥多谐振DC-DC变换器技术对阳光电源ST系列储能变流器和PowerTitan大型储能系统具有重要应用价值。其三电平拓扑与阳光电源现有三电平技术路线高度契合,可有效降低1500V高压母线侧开关管应力;LLCLC多谐振结构实现的宽范围电压增益特性,能够适配储能系统中电池200-900V的...
基于E类逆变器的机器人直流电机无线供电系统软开关
Soft-Switching of Wireless Power Transfer System for Robotic DC Motor Based on Class-E Inverter
毛玲 · 左孝磊 · 尹伊凡 · 赵晋斌 等5人 · 电工技术学报 · 2025年7月 · Vol.40
针对E类逆变器在机器人直流电机起动过程中因负载动态变化导致的持续硬开关问题,提出一种副边电容动态匹配方法,实现全时域零电压导通。通过分析电机起动至稳态运行等效负载特性,研究副边电容调节对负载的影响,确定E类逆变器软开关的工作区间,并提出动态匹配策略以维持起动全过程软开关状态。实验搭建50 W样机,结果验证了该方法在系统启动至稳定运行期间均能有效实现软开关,提升了系统效率与可靠性。
解读: 该研究的软开关技术对阳光电源的车载OBC和充电桩产品线具有重要参考价值。E类逆变器的副边电容动态匹配方法可优化车载充电机的无线充电模块,提升充电效率和可靠性。研究中的全时域零电压导通技术可应用于高频隔离DC-DC变换环节,有助于降低OBC和充电桩的开关损耗。此外,该负载动态匹配策略对SG系列光伏逆变...
关于“高频软开关损耗宽禁带技术比较”一文的勘误
Erratum to “Comparison of Wide-Band-Gap Technologies for Soft-Switching Losses at High Frequencies”
Armin Jafari · Mohammad Samizadeh Nikoo · Nirmana Perera · Halil Kerim Yildirim 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年2月
本文是对IEEE电力电子汇刊中关于高频软开关损耗下宽禁带半导体技术对比研究论文的勘误说明,主要修正了原论文中的相关技术数据。
解读: 宽禁带半导体(SiC/GaN)是阳光电源提升逆变器及储能PCS功率密度的核心技术。随着组串式逆变器和PowerTitan等储能系统向高频化、小型化发展,软开关技术下的损耗评估至关重要。该勘误虽为修正性内容,但提醒研发团队在评估SiC/GaN器件在高频应用中的效率时,必须确保基础数据与模型参数的严谨性...
基于二极管断路开关的重频高压纳秒脉冲发生器
High-frequency high-voltage nanosecond pulse generator based on diode opening switch
袁琪 · 孙国祥 · 丁卫东 · 薛浩睿 等5人 · 高电压技术 · 2025年2月 · Vol.51
相较于电容储能型电路,电感储能型电路在高电压、快前沿、短脉宽、高重频输出及装置紧凑化方面具有显著优势,是低温等离子体驱动的有力候选方案。然而,受限于高频高功率断路开关与泵浦电路的设计难题,其实际应用报道较少。本文采用自研二极管断路开关(DOS),结合IGBT软开关技术与双脉冲变压器,构建正反向泵浦电路,研制出输出电压36 kV、上升沿6 ns、脉宽8.2 ns、重复频率3 kHz(75 Ω负载)的高压纳秒脉冲源,并成功驱动大气下板-板电极等离子体放电,为电感储能型脉冲源的设计提供了可行路径。
解读: 该电感储能型纳秒脉冲技术对阳光电源功率电子产品具有重要参考价值。文中IGBT软开关技术与双脉冲变压器的正反向泵浦设计,可借鉴至ST储能变流器的快速断路保护与能量双向流动控制,提升系统响应速度和安全性。二极管断路开关(DOS)的高频高功率特性,为SG光伏逆变器在直流侧故障隔离、SiC/GaN器件驱动电...
一种具有两个自由度的新型软开关双向DC-DC变换器
A Novel Soft-Switching Bidirectional DC–DC Converter With Two Degrees of Freedom
Hamid Radmanesh · Morteza Jamei · IET Power Electronics · 2025年8月 · Vol.18
提出了一种具有两个自由度的新型软开关双向DC-DC变换器。该拓扑通过引入额外的控制自由度,实现了全负载范围内的零电压开通和近似零电流关断,显著降低了开关损耗,提高了变换效率。电路在双向能量传输过程中均能保持软开关特性,适用于储能系统与电动汽车等需要高效能量双向流动的场合。通过优化磁性元件设计与控制策略,进一步提升了动态响应与功率密度。实验样机验证了理论分析的正确性与性能优势。
解读: 该双自由度软开关双向DC-DC变换器技术对阳光电源储能与充电产品线具有重要应用价值。在ST系列储能变流器中,双向能量流动的软开关特性可显著降低电池充放电过程的开关损耗,提升系统效率至98%以上,延长功率器件寿命。对于PowerTitan大型储能系统,全负载范围的ZVS/ZCS特性可优化轻载效率,提升...
非谐振软开关DC-DC变换器
Nonresonant Soft-Switching DC–DC Converter
Qimeng Liao · Zhilei Yao · IEEE Transactions on Power Electronics · 预计 2026年5月
传统谐振软开关变换器因变频控制导致滤波器设计困难,而增加辅助开关又使控制复杂化。本文提出一种新型非谐振软开关结构,旨在实现恒定开关频率下的软开关特性,从而简化控制逻辑并优化滤波器设计。
解读: 该非谐振软开关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具有重要价值。在储能PCS中,双向DC-DC变换器是核心环节,该技术通过恒频软开关方案,能有效降低开关损耗并提升功率密度,同时简化EMI滤波器设计,有助于进一步缩小设备体积。建议研发团队评估...
低MOSFET数量隔离型DC-AC变换器
Low MOSFET Count Isolated DC–AC Converter
Parthasarathy Nayak · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年4月
本文提出了一种新型软开关单级隔离式DC-AC变换器拓扑。从工业应用角度看,该拓扑相比传统的循环变流器型(CCT)隔离式DC-AC变换器,显著减少了MOSFET的使用数量。实验表明,该方案在降低占空比损耗、提升转换效率及优化电磁干扰(EMI)性能方面具有明显优势。
解读: 该拓扑通过减少MOSFET数量实现高效率与低EMI,对阳光电源的核心业务具有极高价值。在组串式光伏逆变器(如SG系列)和储能变流器(如PowerTitan/PowerStack)中,降低功率器件数量可直接优化成本、减小体积并提升功率密度。该技术路线有助于进一步优化阳光电源产品的单级变换架构,特别是在...
用于汽车LED驱动器的负载无关混合谐振变换器
Load-Independent Hybrid Resonant Converter for Automotive LED Driver Applications
Navid Molavi · Hosein Farzanehfard · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年7月
本文提出了一种用于汽车照明的混合谐振LED驱动器。采用的LCC谐振网络实现了负载无关的输出电流特性,并在预定输入电压范围内实现了功率器件的全软开关。该设计通过恒频控制和非脉动输入电流,优化了变换器性能。
解读: 该文章研究的LCC混合谐振拓扑在实现高效率软开关和负载无关特性方面具有显著优势。对于阳光电源而言,该技术虽主要针对LED驱动,但其核心的谐振网络设计与软开关控制策略可迁移至电动汽车充电桩(EV Charger)及户用储能系统的DC-DC变换模块中。建议研发团队关注其在宽输入电压范围下的稳流控制方法,...
软开关固态变压器
Soft-Switching Solid-State Transformer (S4T)
作者未知 · IEEE Transactions on Power Electronics · 日期未知
本文提出了一种全双向软开关固态变压器(S4T)的新型拓扑。该拓扑结构精简,仅需12个主功率器件和一个高频变压器,无需中间直流母线,即可实现输入输出电压的正弦化。S4T可灵活配置,适用于多端直流、单相或多相交流系统的接口应用。
解读: S4T技术通过取消中间直流环节,显著提升了功率密度和转换效率,这对阳光电源的储能系统(如PowerTitan系列)及下一代光伏并网技术具有重要参考价值。该拓扑在多端能源互联和微电网应用中展现出极高的灵活性,有助于优化阳光电源在工商业及电网侧储能系统的PCS架构设计,减少器件数量并降低损耗。建议研发团...
降低导通损耗的软开关固态变压器
Soft-Switching Solid-State Transformer With Reduced Conduction Loss
Liran Zheng · Rajendra Prasad Kandula · Deepak Divan · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年5月
固态变压器(SST)在光伏、风电、储能及电动汽车快充等领域应用前景广阔。传统三级式SST(级联整流器+DAB变换器)存在无源器件体积大、效率低等问题。本文提出一种新型软开关SST拓扑,旨在通过优化开关策略降低导通损耗,提升系统整体功率密度与转换效率。
解读: 该技术对阳光电源的核心业务具有高度战略价值。首先,SST拓扑优化直接赋能PowerTitan及PowerStack系列储能PCS,通过降低DAB级损耗,可显著提升系统能效并减小散热器体积,从而提高整机功率密度。其次,在电动汽车快充领域,该软开关技术能有效提升充电桩的转换效率,降低运营成本。建议研发团...
用于电磁加热设备的双输出扩展功率范围准谐振逆变器
Dual-Output Extended-Power-Range Quasi-Resonant Inverter for Induction Heating Appliances
Hector Sarnago · Jose M. Burdio · Oscar Lucia · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年3月
电磁加热技术因其高效可靠的特性,在工业、家用及生物医学领域广泛应用。本文提出了一种适用于家用电磁加热设备的双输出扩展功率范围准谐振逆变器,旨在实现高性能与高性价比的平衡,以满足现代家电对功率调节范围和转换效率的严苛要求。
解读: 该文献研究的准谐振逆变器拓扑主要针对电磁加热应用,与阳光电源的核心业务(光伏逆变器、储能系统)在应用场景上存在差异。然而,其涉及的软开关技术、高频功率变换及宽功率范围调节策略,在阳光电源的户用逆变器及小型化功率变换模块设计中具有一定的参考价值。建议研发团队关注该拓扑在提升功率密度和降低开关损耗方面的...
无桥星型功率因数校正架构
Bridgeless Star Power Factor Correction Architecture
Lei Wang · Sinan Li · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年5月
两级无桥功率因数校正(PFC)架构广泛应用于高功率AC/DC领域。然而,该架构前端常面临连续导通模式(CCM)下开关损耗高,或在临界导通模式及其他软开关模式下导通与磁损耗大的挑战,限制了系统效率与功率密度的进一步提升。
解读: 该技术对阳光电源的户用光伏逆变器及电动汽车充电桩业务具有重要参考价值。随着充电桩向高功率密度和高效率演进,无桥PFC架构的优化直接关系到产品体积与散热成本。建议研发团队关注该架构在降低开关损耗方面的潜力,并结合SiC/GaN等宽禁带半导体器件的应用,进一步提升充电桩及户用储能系统前端AC/DC变换级...
一种带同步整流的软开关非对称飞跨电容升压变换器
A Soft-Switched Asymmetric Flying-Capacitor Boost Converter With Synchronous Rectification
Guillaume Lefevre · Stefan V. Mollov · IEEE Transactions on Power Electronics · 2016年3月
本文分析了用于非对称电压运行的多电平飞跨电容升压变换器,通过利用不同电压等级的MOSFET实现损耗优化。文章提出了一种低成本的零电压零电流开关(ZVZCS)缓冲电路,显著减小了电感体积,并实现了同步整流运行。
解读: 该技术对阳光电源的组串式逆变器及户用储能产品线具有重要参考价值。非对称飞跨电容拓扑结合同步整流,能有效提升DC-DC升压级的转换效率并降低功率器件损耗,这对于追求高功率密度的户用储能PCS及小型组串式逆变器至关重要。通过引入ZVZCS缓冲电路减小电感体积,有助于进一步优化产品结构设计,降低物料成本。...
一种抑制频率变化的谐振正激-反激变换器方案
A Scheme of a Resonant Forward-Flyback Converter With Suppressed Frequency Variation
Ting Qian · Qichen Wu · IEEE Transactions on Power Electronics · 2018年5月
本文提出了一种实现隔离变换器软开关的低成本方案。该电路通过共享功率变压器和主开关管,将谐振正激变换器与反激变换器相结合。其中,谐振正激模式实现了主开关的软开关,而反激模式通过直接功率传输实现了变压器的磁复位。
解读: 该拓扑结构通过集成正激与反激模式,在简化电路复杂度的同时实现了软开关,有助于提升功率密度和转换效率。对于阳光电源的户用光伏逆变器及小型储能变流器(PCS)产品线,该方案可作为优化DC-DC变换级、降低系统成本与体积的潜在技术路径。建议研发团队评估其在小功率隔离型变换器中的应用潜力,特别是在追求高效率...
一种用于CLLC谐振变换器的轻量化人工神经网络启动控制器
A Lightweight Artificial Neural Network Start-Up Controller for CLLC Resonant Converters
Ziheng Xiao · Xinze Li · Yi Tang · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年11月
CLLC谐振变换器在启动过程中面临高浪涌电流和电压尖峰的挑战。传统控制策略往往通过保守参数牺牲启动速度。本文研究了最优启动序列,并提出了一种轻量化人工神经网络控制器,旨在实现快速、平稳的启动过程,有效抑制谐振电流。
解读: 该技术对阳光电源的储能系统(如PowerTitan、PowerStack)及电动汽车充电桩业务具有重要应用价值。CLLC拓扑是双向DC-DC变换器的核心,广泛应用于储能PCS及直流快充模块中。通过引入轻量化神经网络替代传统控制,不仅能解决启动时的浪涌电流问题,提升系统的可靠性与安全性,还能显著缩短启...
一种无需电流采样的LLC变换器恒定谐振电流限制策略
Constant Resonant Current Limiting Strategy for LLC Converter Without Current Sensing
Qiqi Li · Bangyin Liu · Ruichang Zheng · Shanxu Duan · IEEE Transactions on Power Electronics · 2016年9月
LLC谐振变换器在启动和过载时存在较大的电流冲击。传统的开环限流方法效果有限且设计复杂,而闭环限流方法则需要额外的电流采样。本文基于状态轨迹分析,研究了谐振电流、输出电压与开关频率之间的关系,提出了一种无需电流传感器的恒定谐振电流限制策略,有效解决了LLC变换器的过流保护问题。
解读: 该研究直接优化了LLC变换器的控制逻辑,对阳光电源的储能变流器(PCS,如ST系列、PowerTitan)及户用光伏逆变器中的DC-DC级具有重要参考价值。在储能系统中,LLC变换器常用于实现高效的DC-DC变换,该策略通过无需电流采样即可实现精确限流,不仅能降低硬件成本(减少电流传感器),还能提升...
单电感多输出LED驱动器的软开关技术
Soft-Switching Techniques for Single-Inductor Multiple-Output LED Drivers
Yong Qu · Zeng Wang · IEEE Transactions on Power Electronics · 2020年12月
针对现有单电感多输出(SIMO)LED驱动器在无人机应用中效率与重量的局限,本文提出了一种单片式RGBW LED驱动器。通过采用软开关技术,该驱动器实现了高功率密度与高转换效率,有效解决了资源受限场景下的电源管理难题。
解读: 该文章探讨的SIMO拓扑及软开关技术主要针对小型化、高功率密度的LED驱动场景,与阳光电源目前核心的兆瓦级光伏逆变器、大型储能系统(PowerTitan/Stack)及风电变流器业务关联度较低。然而,其在提升功率密度和转换效率方面的设计思路,对于阳光电源户用光伏逆变器及iSolarCloud配套的微...
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