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一种用于中压电力牵引驱动的100 kHz内并联Si+SiC混合多电平变换器的设计与验证
Design and Validation of a 100 kHz Inner-Paralleled Si+SiC Hybrid Multilevel Converter for Medium-Voltage Electric Traction Drives
Feng Guo · Fei Diao · Zhuxuan Ma · Pengyu Lai 等6人 · IEEE Transactions on Industry Applications · 2025年8月
本文针对 3 kV 直流母线的电力牵引驱动系统，设计并开发了一种新型的带有内部并联（IP）半桥（HB）的中压（MV）混合式多电平逆变器。在该提出的混合式拓扑结构中，每相由一个有源中性点钳位（ANPC）三电平（3 - L）单元和一个 IP 单元组成，其中 ANPC 三电平单元采用工作在基频的 3.3 kV 硅（Si）绝缘栅双极型晶体管（IGBT），而 IP 单元采用定制的 3.3 kV H 桥碳化硅（SiC）金属 - 氧化物 - 半导体场效应晶体管（MOSFET），工作频率为 50 kHz。通过线...
解读: 该100kHz Si+SiC混合多电平技术对阳光电源多条产品线具有重要应用价值。在新能源汽车业务中，可直接应用于电机驱动系统，高频运行特性能显著提升功率密度，降低车载系统体积重量。对于ST系列储能变流器和SG光伏逆变器，内并联混合拓扑可优化现有三电平方案，通过Si/SiC器件协同工作实现开关损耗与成...
具有短路保护功能的串联中压SiC MOSFET双通道栅极驱动器
Advanced Dual-Channel Gate Driver With Short-Circuit Protection for Series-Connected Medium-Voltage SiC MOSFETs
Rui Wang · Drazen Dujic · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年6月
双通道栅极驱动器（D - GD）在工业中被广泛应用，以支持半桥功率模块的大规模使用。随着碳化硅（SiC）器件在中压（MV）场景中日益普及，与传统硅基器件相比，SiC 器件具有卓越的开关性能。本文提出了一种专门针对中压 SiC MOSFET 半桥功率模块的全面 D - GD 设计方案。在高压应用中，功率器件的额定电压有限，为克服这一限制，与传统互补切换两个器件的 D - GD 不同，所提出的 D - GD 设计为同步切换这两个器件，将半桥模块等效为一个额定电压翻倍的单器件。为此，不仅需要保证两个串...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，该论文提出的中压SiC MOSFET双通道栅极驱动技术具有重要的战略价值。当前我们在大功率光伏逆变器和储能变流器领域正面临从1500V向更高电压等级演进的趋势，该技术通过串联同步开关方式将半桥模块整合为倍压单元，为突破单管电压限制提供了创新路径，这与我们3.3kV以上中压产...
通过针对性优化封装提升压接式IGBT模块的短路耐受能力
Improving Short-Circuit Withstand Capability by Targeted Optimization Package for Press-Pack IGBT Module
Renkuan Liu · Hui Li · Xiaorong Luo · Ran Yao 等10人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年10月
本文针对压接式IGBT（PP-IGBT）模块提出了一种电-热-机械（ETM）多物理场瞬态有限元模型，并设计了一种针对性优化封装（TOP）以提升其短路耐受能力（SCWC）。通过对3.3kV/50A PP-IGBT的建模与耦合关系分析，验证了该优化方案在极端工况下的可靠性提升效果。
解读: 压接式IGBT（PP-IGBT）因其高可靠性和失效短路特性，是阳光电源大功率集中式光伏逆变器及PowerTitan系列大型储能PCS的核心功率器件。本文提出的ETM多物理场耦合建模方法，能够精准评估高压大功率器件在短路故障下的热机械应力，对提升阳光电源核心产品的极端工况可靠性具有重要指导意义。建议研...
基于无源开通延迟时间积分器的中压SiC MOSFET在线高精度结温测量
High-Accuracy Online Junction Temperature Measurement of Medium-Voltage SiC MOSFETs Based on Passive Turn-On Delay Time Integrator
作者未知 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年12月
本信函介绍了一种基于无源导通延迟时间（$t_{d,on}$）积分器的新型非侵入式高精度中压碳化硅（SiC）金属 - 氧化物 - 半导体场效应晶体管（MOSFET）在线结温（$T_j$）测量方法。与以往研究不同，所提出的基于无源$t_{d,on}$积分器的方法无需使用大栅极电阻即可实现高精度的在线$T_j$测量。此外，该方法倾向于跟踪多芯片功率模块中所有芯片的最高$T_j$。最后，在自主研发的 3.3 kV 半桥 SiC MOSFET 模块上进行的实验验证了所提方法的有效性。实验结果表明，所提方法...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于被动开通延迟时间积分器的中压SiC MOSFET结温在线测量技术具有重要的应用价值。在我们的光伏逆变器和储能变流器产品中，功率器件的热管理一直是影响系统可靠性和寿命的关键因素，特别是随着3.3kV及以上中压SiC器件在1500V光伏系统和中压储能系统中的广泛应用。 ...
用于电流源零电压开关变换器的3.3 kV反向阻断SiC模块特性研究
Characterization of 3.3-kV Reverse-Blocking SiC Modules for Use in Current-Source Zero-Voltage-Switching Converters
Xiangyu Han · Liran Zheng · Rajendra Prasad Kandula · Karthik Kandasamy 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年1月
本文研究了3.3 kV至15 kV碳化硅（SiC）MOSFET在高性能变换器中的应用。针对电压源变换器中高dv/dt带来的电磁干扰问题，探讨了电流源零电压开关（ZVS）变换器配置。通过对反向阻断SiC模块的特性表征，验证了其在固态变压器等中压应用中降低开关损耗及提升系统可靠性的潜力。
解读: 该研究聚焦于高压SiC功率模块，对阳光电源的中压储能系统（如PowerTitan系列）及未来高压组串式逆变器的技术演进具有重要参考价值。随着光伏与储能系统向更高直流电压等级（1500V及以上）发展，SiC器件在提升功率密度和转换效率方面至关重要。建议研发团队关注反向阻断型SiC模块在电流源型拓扑中的...
用于牵引逆变器的3.3kV Si-SiC混合功率模块特性研究
Characterization of a 3.3-kV Si-SiC Hybrid Power Module in Half-Bridge Topology for Traction Inverter Application
Daohui Li · Xiang Li · Guiqin Chang · Fang Qi 等10人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2020年12月
本文介绍了一种用于下一代轨道交通牵引逆变器的3.3kV/450A混合功率模块。该模块采用半桥拓扑，通过结合硅(Si)IGBT与碳化硅(SiC)肖特基势垒二极管(SBD)芯片，在同等电压等级下实现了性能优化，有效提升了功率密度与效率。
解读: 该研究涉及的高压Si-SiC混合功率模块技术对阳光电源的集中式光伏逆变器及大型储能系统（如PowerTitan系列）具有重要参考价值。随着光伏与储能系统向更高直流电压等级（如1500V及以上）演进，利用SiC SBD替代传统硅二极管以降低开关损耗和反向恢复损耗，是提升系统效率和功率密度的关键路径。建...