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集成热管屏蔽的隔离型DC-DC变换器高频变压器设计：电磁-热协同优化
Heat-Pipe-Integrated Shielding for High-Frequency Transformers in Isolated DC-DC Converters: An Electromagnetic-Thermal Holistic Design
Gaojia Zhu · Hongxue Lu · Tao Liu · Baoshan Zhao 等6人 · IEEE Transactions on Industry Applications · 2025年8月
高频变压器（HFT）是隔离式直流 - 直流转换器中的关键组件。在高频变压器的构建过程中，最小化漏磁通以减轻电磁干扰（EMI）至关重要。然而，为此目的常用的外部磁屏蔽可能会阻碍冷却气流。因此，找到具有最佳热性能的有效屏蔽解决方案至关重要。本研究提出了一种屏蔽设置：采用热管作为电磁屏蔽条的笼式结构，其外表面涂覆硅钢片，利用磁电感效应提高屏蔽效能。在运行过程中，外部气流可以自由穿过热管之间的空间。此外，热管卓越的传热能力确保了热量从蒸发器高效传递到冷凝器。安装在冷凝器上的散热片有助于有效散热。为了平衡...
解读: 该热管集成屏蔽技术对阳光电源的高频隔离型DC-DC产品具有重要应用价值。可直接应用于ST系列储能变流器的DC/DC级、SG系列组串逆变器的高频变压器模块以及车载OBC充电机等产品线。通过热管与屏蔽的一体化设计，既解决了高频变压器的EMI问题，又提升了散热性能，有助于提高产品功率密度。这种电磁-热协同...
具有分数匝交错结构的CLLC谐振变换器中三维矩阵电感-变压器
3D-Matrix Inductor-Transformer with Fractional-Turn Interleaving in a CLLC Resonant Converter for Bidirectional Onboard Chargers
Hans Wouters · Wout Vanderwegen · Cédric Keibeck · Marek Ryłko 等6人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年7月
平面磁元件因其紧凑性被广泛应用于高频隔离型DC-DC变换器，如电动汽车充电机。印刷电路板绕组可显著降低成本并提升可制造性。本文提出一种三维矩阵电感-变压器（3D-MIT），融合了以往被认为不兼容的两种平面磁设计方法。首先，采用新型三维磁芯与绕组结构，集成CLLC谐振变换器的串联谐振电感与变压器；其次，引入分数匝交错结构，使绕组周围涡流感应场强较全交错结构降低50%，显著减少高频下的铜损。二者结合实现了首个可完全交错绕组的集成电感-变压器方案。文中给出了建模与设计方法，并配套提供软件实现。所研制的...
解读: 该3D-MIT磁集成技术对阳光电源车载充电机产品线具有重要应用价值。文中提出的分数匝交错结构可使高频铜损显著降低，结合GaN器件在500kHz开关频率下实现4.0kW/L功率密度和97.5%峰值效率，直接适用于阳光电源OBC产品的小型化设计。该磁集成方案将CLLC谐振电感与变压器合一，可减少磁性元件...
基于级联H桥和双有源桥固态变压器中高频变压器的主动热控制
Active Thermal Control of High-Frequency Transformers in Cascaded H-Bridge and Dual Active Bridge Based Solid State Transformer
Jianxiong Yu · Jing Sheng · Rui Lu · Heya Yang 等6人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年5月
采用级联H桥有源前端（AFE）和双有源桥（DAB）隔离型DC-DC变换器的固态变压器（SST）在超大规模电力应用中日益受到关注。然而，AFE引起的二倍工频波动会导致高频变压器（HFT）产生额外功率损耗与温升，威胁其可靠性与寿命。本文通过解析方法推导了HFT损耗特性，提出一种基于三次谐波注入的主动热控制策略，以重构HFT电流频谱并降低绕组损耗。推导了谐波注入后的损耗解析表达式，并优化了注入谐波的幅值与相位。在2MW/10kVac输入/800Vdc输出的SST样机上进行了仿真与实验验证，结果表明，优...
解读: 该主动热控制技术对阳光电源ST系列储能变流器和PowerTitan大型储能系统具有重要应用价值。文中针对级联H桥+DAB拓扑的二倍工频波动导致的高频变压器热应力问题，提出的三次谐波注入策略可直接应用于阳光电源1500V储能系统中的隔离型DC-DC变换器设计。通过优化电流频谱降低17%绕组损耗、实现3...
利用系统特征向量的模块化DC-DC变换器通用控制方法
A Universal Control Methodology for Modular DC-DC Converters Utilizing System Eigenvectors
Niklas Fritz · Daniel Baggen · Rik W. De Doncker · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年4月
模块化电力电子变换器在电气隔离型DC-DC变换器中优势显著，可通过串并联灵活扩展电压或电流等级。然而，此类系统在保证稳定性的同时实现总体功率传输与单元间功率分配的精确控制仍具挑战。现有方法多局限于特定连接方式、拓扑子类或调制策略。本文提出并实验验证了一种通用控制方法，适用于任意拓扑结构与工作原理，涵盖所有可能的互连形式，可独立调控各变量且无交叉耦合，物理意义明确，易于实现，有助于提升模块化电力电子系统的灵活性与可扩展性。
解读: 该通用控制方法对阳光电源模块化产品具有重要应用价值。在PowerTitan大型储能系统中，可实现多模块PCS并联时的精确功率分配与解耦控制，提升系统扩展性；在车载OBC和充电桩的多相交错并联DC-DC变换器中，该特征向量控制法能独立调控各相电流均流与总功率传输，消除交叉耦合，简化控制器设计；对ST系...
高频利兹线变压器漏感快速计算方法
A Fast Calculation Method for Leakage Inductance of High-Frequency Litz Wire Transformers
陈天缘赵志刚郑宇萱王凯 · 电工技术学报 · 2025年4月 · Vol.40
高频变压器漏感是影响隔离型DC-DC变换器运行模式与功率传输特性的重要参数。利兹线可有效降低高频涡流损耗，但其复杂结构给漏感精确预测带来挑战。本文基于镜像原理与网格化处理，精确提取磁心窗口各区域磁场能量；引入相对复数磁导率实现多股利兹线的等效建模，揭示宽频下磁场能量衰减规律，并通过坐标变换表征扭转结构，建立计及利兹线频变特性与结构特征的漏感预测模型。实验结果表明，该方法最大误差不超过4%，计算时间约20秒，具有较高精度与效率。
解读: 该利兹线变压器漏感快速计算方法对阳光电源隔离型DC-DC变换器设计具有重要价值。在ST储能变流器的双向DC-DC模块中，精确预测漏感可优化软开关ZVS范围，提升20kHz以上高频工况效率；在SG光伏逆变器的Boost升压电路及隔离型拓扑中，该方法可缩短变压器设计迭代周期至分钟级，支持1500V高压系...
具有低输入电流纹波和宽范围软开关能力的隔离型高升压电流馈电DC-DC变换器
Isolated High Step-Up Current-Fed DC-DC Converter With Low Input Current Ripple and Wide Full-Soft-Switching Capability
Parham Mohseni · Saeed Pourjafar · Oleksandr Matiushkin · Oleksandr Husev 等5人 · IEEE Transactions on Industry Applications · 2025年2月
本文提出了一种电流馈电型隔离式高升压直流 - 直流变换器，该变换器的功率开关管承受的电压应力较低。所提出的拓扑结构利用高频（HF）变压器实现了输入与输出之间的电气隔离。变压器的漏感被用于在功率开关管导通期间实现零电压开关（ZVS），并在较宽的工作范围内使功率二极管实现零电流开关（ZCS）。此外，在该拓扑结构中，功率开关管之间采用适当的调制方式（移相调制（PSM）或移相调制与脉冲频率调制（PFM）相结合），可使初级功率开关管实现软关断。另外，通过这种调制技术，输入电感所经历的有效频率是功率开关管开...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项电流馈电型隔离高升压DC-DC变换器技术具有重要的应用价值。该技术针对低压侧到高压侧的能量转换场景，与我司光伏储能系统、氢能电解制氢等业务存在天然契合点。 在技术价值层面，该拓扑实现了20-50V低压输入到360V高压输出的大幅升压，这对于我司分布式储能系统中的电池侧...
一种多模式整流器系列
A Family of Multi-Mode Rectifiers
Qunfang Wu · Wenjie Zhao · Qin Wang · Lan Xiao · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年10月
针对光伏系统和车载电源对隔离型DC/DC变换器在增益范围、效率及功率密度方面的高要求，本文提出了一种新型多模式整流器派生方法。该方法旨在解决传统变换器在输入电压失配时增益受限及效率显著下降的问题，为提升电力电子变换器的性能提供了新的拓扑架构。
解读: 该研究提出的多模式整流拓扑对阳光电源的核心业务具有极高价值。在光伏逆变器（尤其是组串式逆变器）和储能系统（如PowerTitan系列）中，宽输入电压范围下的高效率转换是提升系统发电量和降低度电成本的关键。该多模式技术可优化DC/DC变换级，显著提升在极端电压工况下的转换效率，有助于进一步缩小产品体积...
一种用于光伏应用的新型并网非对称多电平变换器
A New Grid-Connected Asymmetrical Multilevel Converter for PV Application
Shayan Pourfarrokh · Jafar Adabi · Firuz Zare · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年9月
本文介绍了一种用于光伏系统的非对称多电平逆变器（MLI）。通过在系统输入端采用单向隔离型DC-DC变换器，不仅提升了光伏电压等级，还防止了反向功率流，适用于高功率应用。此外，该变换器通过高频变压器实现了光伏源与电网的电气隔离。
解读: 该研究提出的非对称多电平拓扑及隔离型DC-DC架构，与阳光电源的组串式逆变器及集中式逆变器技术路线高度契合。通过高频变压器实现电气隔离，可有效提升光伏系统的安全性，并优化高压直流输入侧的效率。对于阳光电源而言，该拓扑在提升功率密度、降低输出谐波以及满足大型地面电站对高压并网需求方面具有参考价值。建议...
一种用于储能应用的多模式全桥/改进型堆叠开关结构CLLC谐振变换器
A Multi-Mode Full-Bridge/Modified-Stacked- Switches Structured CLLC Resonant Converter for Energy Storage Applications
Reza Emamalipour · John Lam · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年5月
本文提出了一种用于储能系统的新型多模式全桥/改进型堆叠开关CLLC隔离谐振变换器。通过在逆变和整流侧采用拓扑重构技术，该变换器实现了宽电压增益调节，在保证输出电压稳定的同时，优化了系统效率与功率密度。
解读: 该技术直接契合阳光电源PowerTitan及ST系列储能变流器（PCS）的核心需求。通过拓扑重构实现宽电压增益，能够有效应对电池组在不同荷电状态（SOC）下的电压波动，提升系统在全工况下的转换效率。建议研发团队关注该多模式控制策略，将其应用于下一代高功率密度储能变流器设计中，以减小磁性元件体积并降低...
用于储能系统中两级逆变器的具有二次谐波电流抑制功能的电流型移相全桥变换器
Current-Fed Phase-Shifted Full-Bridge Converter With Secondary Harmonic Current Reduction for Two-Stage Inverter in Energy Storage System
Ta-Wei Huang · Huang-Jen Chiu · Guan-Chi Wang · Yu-Chen Chang · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年9月
针对低压大电流、隔离型DC-DC变换器应用，电流型移相全桥（CFPSFB）变换器相比DAB或LLC具有更低的变压器RMS电流，能实现更高效率。本文提出了一种CFPSFB变换器，通过抑制二次谐波电流，优化了储能系统中两级逆变器的性能，实现了全范围零电压开关（ZVS）。
解读: 该技术对阳光电源的ST系列PCS及PowerTitan/PowerStack储能系统具有极高的应用价值。储能变流器在电池侧通常面临低压大电流工况，CFPSFB拓扑通过降低变压器RMS电流，能显著提升系统转换效率并减小磁性元件体积，助力产品实现更高功率密度。文中提出的二次谐波抑制技术对于延长电池寿命、...
全运行范围内模块化多有源桥变换器的无功功率最小化
Reactive Power Minimization for Modular Multi-Active-Bridge Converter With Whole Operating Range
Di Mou · Yuxuan Dai · Liqiang Yuan · Quanming Luo 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年7月
多端口电力电子变压器（PET）在现代电力系统中广泛应用。针对“源-荷-储”宽范围运行工况下，PET中隔离型DC-DC变换器效率优化困难的问题，本文提出了一种针对模块化多有源桥（MAB）变换器的无功功率最小化控制策略，旨在提升全工况下的运行效率。
解读: 该研究直接关联阳光电源的核心储能业务（如PowerTitan、PowerStack系列）。多有源桥（MAB）拓扑是实现多端口能量变换的关键，通过优化无功功率控制，可显著提升储能变流器（PCS）在宽电压范围下的转换效率，降低损耗。建议研发团队参考该无功优化策略，将其集成至iSolarCloud智能运维...
一种基于双极对称移相调制策略的高效率高功率密度集成两级DC-DC变换器
A High Efficiency and High Power Density Integrated Two-Stage DC-DC Converter Based on Bipolar Symmetric Phase Shift Modulation Strategy
Zhiwei Wang · Zongheng Wu · Teng Liu · Cai Chen 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年4月
本文提出了一种集成两级Buck-Boost-LLC隔离型DC-DC变换器，适用于宽电压调节范围、高频及高效率应用场景。针对传统调制策略下Buck-Boost级电感电流注入LLC级导致的谐振电流非正弦化及次级电流不对称问题，文章提出了双极对称移相调制策略，有效优化了变换器性能。
解读: 该拓扑对阳光电源的储能系统（如PowerTitan、PowerStack）及组串式光伏逆变器具有重要参考价值。储能变流器（PCS）通常面临宽电池电压范围与高效率的双重挑战，该集成两级变换器方案能有效提升功率密度并优化变换效率。建议研发团队关注其双极对称移相调制策略，以解决多级变换中的电流谐波与不对称...
一种具有高电压增益和宽输入电压范围的新型双向隔离DC-DC变换器
A Novel Bidirectional Isolated DC-DC Converter With High Voltage Gain and Wide Input Voltage
Yu-En Wu · Yao-Ting Ke · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年7月
本文提出了一种适用于双向功率转换系统的新型双向隔离DC-DC变换器。该拓扑由双向Buck-Boost变换器和正激-反激变换器组合而成，具有高电压增益的优势，且低压侧端口具备连续电流特性，适用于光伏储能等双向功率流应用场景。
解读: 该拓扑结构对阳光电源的储能系统（如PowerTitan、PowerStack系列）及光储一体化产品具有极高的参考价值。其高电压增益和宽输入电压特性，能够有效提升储能变流器（PCS）在电池组电压波动较大时的效率，并简化系统设计。建议研发团队评估该拓扑在提升系统功率密度和降低低压侧电流纹波方面的潜力，特...
一种具有直接功率传输能力的新型DC-DC变换器
New DC–DC Converter With Direct Power Transfer Capability
Milad Zareie · Behzad Poorali · Suzan Eren · Majid Pahlevani · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年5月
本文提出了一种新型隔离式DC-DC变换器拓扑，在宽运行范围内表现出卓越性能。该拓扑的核心优势在于具备直接功率传输（DPT）能力、输入电流准矩形波特性，以及在宽工况下的软开关性能。
解读: 该拓扑的直接功率传输（DPT）特性可显著降低变换器的损耗，提升转换效率，这对阳光电源的组串式光伏逆变器及PowerStack/PowerTitan储能变流器（PCS）具有极高的应用价值。通过减少功率变换级数，该技术有助于进一步优化产品功率密度，降低散热压力，从而提升系统可靠性。建议研发团队评估该拓扑...
双有源桥变换器中零电压开关
ZVS）的完整分析
Yu Yan · Handong Gui · Hua Bai · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年2月
本文针对双有源桥（DAB）隔离型DC-DC变换器，深入分析了宽禁带器件在高频应用下的零电压开关（ZVS）实现机制。指出传统基于半桥的分析忽略了关键影响因素，通过对八个开关管的完整建模，为实现全范围ZVS提供了更精确的理论支撑。
解读: DAB拓扑是阳光电源储能系统（如PowerTitan、PowerStack系列）及直流耦合光储一体化方案中双向DC-DC变换的核心。该研究对实现全范围ZVS的深度解析，有助于优化PCS模块的软开关控制策略，从而提升变换效率并降低开关损耗。在当前高频化、高功率密度的设计趋势下，该分析方法可直接指导Si...
一种用于高功率密度、内置滤波器的隔离型双向DC-DC变换器设计
Design of an Isolated Bidirectional DC–DC Converter With Built-in Filters for High Power Density
Shuntaro Inoue · Masanori Ishigaki · Atsuhiro Takahashi · Takahide Sugiyama · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年1月
本文旨在实现一种高功率密度、高效率且低噪声的隔离型DC-DC变换器。尽管双有源半桥（DAHB）变换器效率较高，但通常需要额外的输入输出低通滤波器来抑制纹波和开关噪声，这限制了其功率密度的提升。本文提出了一种集成滤波功能的新型拓扑结构，有效减小了系统体积。
解读: 该技术对阳光电源的储能系统（如PowerTitan、PowerStack系列）及PCS产品线具有极高价值。通过在双向DC-DC变换器中集成滤波功能，可显著减小储能变流器的体积与重量，提升整机功率密度，这对于追求极致空间利用率的工商业及电网侧储能产品至关重要。同时，该方案在抑制纹波和噪声方面的优势，有...
基于SiC-MOSFET/SBD H桥模块的850-V 100-kW 16-kHz双向隔离DC-DC变换器的设计与性能
Design and Performance of the 850-V 100-kW 16-kHz Bidirectional Isolated DC–DC Converter Using SiC-MOSFET/SBD H-Bridge Modules
Ryo Haneda · Hirofumi Akagi · IEEE Transactions on Power Electronics · 2020年10月
本文设计并测试了一款采用最新1.2-kV 400-A SiC-MOSFET/SBD H桥模块的850-V 100-kW 16-kHz双向隔离DC-DC变换器，重点在于提升效率。文章提出了一种在部分负载下采用连续电流模式（CCM）的间歇运行策略，以降低开关损耗。实验结果验证了该方案的有效性。
解读: 该技术对阳光电源的储能系统（如PowerTitan、PowerStack）及大功率组串式逆变器具有极高的参考价值。SiC H桥模块的应用能显著提升变换器的功率密度和转换效率，符合阳光电源追求极致能效的研发方向。文中提出的CCM间歇运行策略可优化储能变流器（PCS）在轻载工况下的效率表现，有助于提升产...
用于隔离型DC-DC变换器共模EMI噪声分析的双电容变压器绕组电容模型
Two-Capacitor Transformer Winding Capacitance Models for Common-Mode EMI Noise Analysis in Isolated DC–DC Converters
Huan Zhang · Shuo Wang · Yiming Li · Qinghai Wang 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2017年11月
针对隔离型DC-DC变换器，变压器绕组间寄生电容是共模（CM）噪声的主要传播路径。为简化CM噪声分析，本文提出了一种双电容变压器绕组电容模型。该模型基于通用条件推导，适用于多种隔离型变换器拓扑，有助于提升电力电子系统的电磁兼容性设计水平。
解读: 该研究对阳光电源的组串式逆变器、PowerTitan/PowerStack储能变流器及隔离型DC-DC变换器设计具有重要指导意义。在高功率密度设计中，变压器寄生电容引起的EMI问题是产品认证的难点。通过应用该双电容模型，研发团队可在设计阶段更精准地预测和抑制共模噪声，减少后期EMC整改成本，缩短研发...
具有低浪涌电流和稳定功率控制的双有源桥变换器双移相控制策略
Novel Dual-Phase-Shift Control With Bidirectional Inner Phase Shifts for a Dual-Active-Bridge Converter Having Low Surge Current and Stable Power Control
X. Liu · Z. Q. Zhu · David A. Stone · Martin P. Foster 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2017年5月
针对双有源桥（DAB）变换器在轻载下采用传统双移相（DPS）控制时，因外移相角微小波动导致电流、损耗及效率剧烈变化的问题，本文提出了一种新型双移相控制策略。该方法通过引入双向内移相，有效拓宽了外移相角的操作区域，实现了轻载下的恒定功率传输，降低了浪涌电流并提升了控制稳定性。
解读: 该技术直接应用于阳光电源的储能变流器（PCS）产品线，如PowerTitan和ST系列。DAB拓扑是实现电池侧与直流母线高效能量转换的核心电路。通过优化双移相控制策略，可以显著降低PCS在轻载或待机模式下的电流应力和损耗，提升系统全功率范围内的转换效率。此外，该方法改善的功率控制稳定性有助于提升储能...
大功率高压高频变压器宽带机理模型与参数提取
Wideband Mechanism Model and Parameter Extracting for High-Power High-Voltage High-Frequency Transformers
Chen Liu · Lei Qi · Xiang Cui · Zhiyuan Shen 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2016年5月
大功率高压高频变压器（H3T）是开发隔离型大功率DC-DC变换器的关键设备。本文提出了一种宽带机理模型，用于分析H3T的外部行为。该模型详细考虑了变压器的磁效应和电容效应，包括绕组间的静电耦合及磁芯特性等。
解读: 该研究直接服务于阳光电源储能系统（如PowerTitan、PowerStack）及光伏直流升压环节中核心磁性元件的设计。随着高压大功率DC-DC变换器向高频化发展，变压器的寄生参数对系统效率和电磁兼容性（EMC）影响显著。该宽带模型有助于优化变压器绕组结构与磁芯设计，提升PCS功率密度，减少损耗。建...
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