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客座编辑部：通过器件与元件集成实现高功率密度电力变换器
Guest Editorial: High Power Density Power Converters Achieved by Device and Components Integration
Laili Wang · Alan Mantooth · Yan-Fei Liu · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2026年2月 · Vol.14
本文为IEEE JESTPE专题客座编辑部文章，聚焦高功率密度电力变换器的技术路径，强调通过功率半导体器件（如SiC/GaN）、无源元件、封装及热管理的深度集成来提升功率密度，涵盖多物理场协同设计、先进封装与系统级集成方法。
解读: 该文技术方向高度契合阳光电源ST系列PCS、PowerTitan储能系统的轻量化与高功率密度演进需求。SiC/GaN器件集成可降低PCS开关损耗，提升效率与功率密度；先进功率模块封装技术有助于组串式逆变器（如SG320HX）进一步缩小体积、增强散热能力。建议在下一代户用及工商业储能PCS中加速导入双...
LLC谐振变换器调制策略综述
Overview of Modulation Strategies for LLC Resonant Converter
Yuqi Wei · Quanming Luo · Alan Mantooth · IEEE Transactions on Power Electronics · 2020年10月
本文基于LLC谐振变换器的基波分析模型，将调制策略分为输入电压基波调制、谐振槽元件调制和二次侧等效阻抗调制三类，并详细阐述了各类策略的运行原理与控制框图。
解读: LLC谐振变换器是阳光电源储能系统（如PowerTitan、PowerStack系列）及直流快充桩中的核心DC-DC拓扑。该文章对调制策略的系统性梳理，有助于研发团队在宽电压范围下优化变换器效率，特别是在提升储能PCS的轻载效率及充电桩的功率密度方面具有重要参考价值。建议结合SiC器件特性，探索更先...
RPEM：可重构电力电子模块的设计与实现
RPEM: Design and Realization of Reconfigurable Power Electronic Modules
Rayna Alizadeh · H. Alan Mantooth · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年6月
本文提出了一系列新型外部可重构电力电子模块（RPEM），旨在提升功率模块的灵活性及应用范围。文章阐述了RPEM的概念、开关排列方式及基于功率模块的架构设计，并通过仿真分析与对比实验，验证了RPEM在提升系统灵活性方面的优势。
解读: 该技术通过模块化和可重构设计，能够显著提升阳光电源逆变器及储能PCS产品的硬件通用性。在组串式逆变器和PowerTitan/PowerStack储能系统中，应用可重构拓扑可根据不同电网环境或负载需求动态调整电路结构，从而优化效率与成本。建议研发团队关注该技术在多电平拓扑中的应用，以提升产品在复杂工况...
一种磁控单级AC-DC变换器
A Magnetically Controlled Single-Stage AC–DC Converter
Yuqi Wei · Quanming Luo · J. Marcos Alonso · Alan Mantooth · IEEE Transactions on Power Electronics · 2020年9月
本文提出了一种用于低功率应用的磁控单级AC-DC变换器。该拓扑通过在LLC谐振变换器与无桥图腾柱PFC之间共享开关管，实现了单级功率转换。通过优化PFC电路设计，实现了功率因数校正功能，具有结构紧凑、效率高等特点。
解读: 该技术提出的单级AC-DC拓扑通过开关管复用减少了器件数量，对阳光电源的户用光伏逆变器及电动汽车充电桩产品线具有重要参考价值。在户用储能与充电桩领域，减小体积和提升功率密度是核心竞争力，该方案有助于降低系统成本并提升转换效率。建议研发团队评估其在小功率充电模块中的应用潜力，重点关注磁集成技术对EMI...
LLC谐振变换器同步整流技术综述
Synchronous Rectification for LLC Resonant Converter: An Overview
Yuqi Wei · Quanming Luo · H. Alan Mantooth · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年6月
LLC谐振变换器凭借控制简单、电压增益调节范围宽及软开关特性，成为主流隔离型DC/DC变换器。为进一步提升转换效率与功率密度，同步整流（SR）技术被广泛应用。本文综述了LLC变换器中SR技术的最新研究进展，分析了其在提升系统整体能效方面的关键作用。
解读: LLC谐振变换器是阳光电源户用光伏逆变器及储能系统（如PowerStack、ST系列PCS）中DC/DC级电路的核心拓扑。同步整流技术的优化直接关系到产品在轻载和满载工况下的转换效率，对于提升户用及工商业储能产品的功率密度至关重要。建议研发团队关注该综述中关于SR控制策略的最新研究，特别是针对宽电压...
LLC谐振变换器完整的分步优化设计
A Complete Step-by-Step Optimal Design for LLC Resonant Converter
Yuqi Wei · Quanming Luo · Zhiqing Wang · Homer Alan Mantooth · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年4月
本文针对LLC谐振变换器提出了一种基于时域分析的完整分步优化设计方法。该方法在最恶劣工况下实施，旨在提升变换器的整体性能，为工业应用中的高效电源设计提供了系统性的理论指导与设计流程。
解读: LLC谐振变换器是阳光电源核心产品线中的关键拓扑，广泛应用于户用光伏逆变器的DC-DC级、电动汽车充电桩的功率模块以及储能系统（如PowerStack）的辅助电源或隔离变换环节。该文章提出的时域分析优化设计方法，能够有效提升变换器在全负载范围内的效率和功率密度。建议研发团队将其应用于充电桩模块的轻量...
碳化硅MOSFET的并联连接——挑战、机制与解决方案
Parallel Connection of Silicon Carbide MOSFETs—Challenges, Mechanism, and Solutions
Helong Li · Shuang Zhao · Xiongfei Wang · Lijian Ding 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年8月
为提升功率变换系统的额定电流，功率半导体器件常采用并联技术。然而，电路参数失配或制造工艺差异会导致并联器件电流不平衡，进而引发加速老化及可靠性问题。本文重点探讨了碳化硅（SiC）MOSFET因其极快的开关速度而在并联应用中面临的特殊挑战、电流不平衡机制及相应的工程解决方案。
解读: 随着阳光电源组串式逆变器及PowerTitan系列储能PCS向更高功率密度演进，SiC器件的应用已成为提升效率的关键。并联技术是实现大功率模块化设计的核心，但SiC的高开关速度对PCB布局及驱动电路提出了严苛要求。该研究对于优化阳光电源大功率逆变器和PCS的功率模块设计、降低并联均流风险、提升长期运...
用于保持时间运行的LLC变换器混合控制策略
Hybrid Control Strategy for LLC Converter With Reduced Switching Frequency Range and Circulating Current for Hold-Up Time Operation
Yuqi Wei · Quanming Luo · Alan Mantooth · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年8月
保持时间（Hold-up time）是分布式电源及服务器电源的关键要求。LLC谐振变换器因高效率和高功率密度被广泛应用。本文针对传统PFM控制LLC变换器在保持时间模式下频率范围过宽及环流损耗大的问题，提出了一种混合控制策略，有效优化了变换器的运行效率与频率特性。
解读: 该研究针对LLC变换器在宽输入电压范围下的效率优化，对阳光电源的户用光伏逆变器及储能系统（如ST系列PCS）具有重要参考价值。在户用储能和小型化逆变器设计中，通过优化LLC控制策略，可显著提升系统在极端工况下的保持时间性能，并降低环流损耗，从而提升整机效率和功率密度。建议研发团队关注该混合控制策略在...
基于实用攻击模型的网络弹性智能逆变器综述
An Overview of Cyber-Resilient Smart Inverters Based on Practical Attack Models
BoHyun Ahn · Taesic Kim · Seerin Ahmad · Sudip Kumar Mazumder 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年4月
随着分布式能源（DER）渗透率提高，智能逆变器作为连接可再生能源与电网的核心设备，其网络安全至关重要。本文综述了针对智能逆变器的实用攻击模型，分析了其在电网自动化与去中心化趋势下的脆弱性，并探讨了提升电力电子设备网络弹性的关键技术与防御策略。
解读: 随着阳光电源PowerTitan储能系统及组串式逆变器在全球电网中大规模应用，设备接入电网的安全性已成为核心竞争力。本文提出的网络弹性架构对iSolarCloud智能运维平台的安全升级具有重要参考价值。建议在产品研发中引入文中提到的抗攻击模型，强化逆变器与储能变流器（PCS）在通信协议、控制算法层面...
一种基于可变电感的LCL滤波器在大规模微电网中的应用
A Variable Inductor Based LCL Filter for Large-Scale Microgrid Application
Yusi Liu · Homer Alan Mantooth · Juan Carlos Balda · Chris Farnell · IEEE Transactions on Power Electronics · 2018年9月
针对微电网中可再生能源波动导致的变负载工况，传统固定电感LCL滤波器难以在全功率范围内实现最优谐波抑制。本文提出一种基于可变电感的LCL滤波器设计方案，通过动态调整电感值，有效提升了高功率变换器在宽负载范围下的谐波衰减性能，优化了微电网系统的并网电能质量。
解读: 该技术对阳光电源的核心业务具有高度参考价值。在阳光电源的组串式逆变器（如SG系列）及大型储能PCS（如PowerTitan系列）中，LCL滤波器是实现高效率与低谐波输出的关键部件。随着电网环境日益复杂，尤其是在弱电网或微电网场景下，采用可变电感技术可显著提升系统在宽功率范围内的适应性，降低滤波器体积...
PowerSynth：一种功率模块布局生成工具
PowerSynth: A Power Module Layout Generation Tool
Tristan M. Evans · Quang Le · Shilpi Mukherjee · Imam Al Razi 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2019年6月
PowerSynth是一款用于功率半导体模块快速设计与验证的多目标优化工具。通过利用降阶模型计算布局的电气寄生参数及器件间的热耦合，该工具能在实现最优走线布局与芯片放置的同时，比传统有限元分析（FEA）技术快几个数量级。
解读: 该工具对阳光电源的功率模块设计具有重要参考价值。在组串式逆变器和PowerTitan/PowerStack储能变流器（PCS）的研发中，功率模块的寄生参数优化与热管理是提升功率密度和可靠性的核心。PowerSynth提供的降阶模型优化方案，能够显著缩短研发周期，替代部分繁琐的FEA仿真，有助于优化I...
功率模块架构设计与系统兼容性及其对电力电子系统影响综述
A Review of Architectural Design and System Compatibility of Power Modules and Their Impacts on Power Electronics Systems
Rayna Alizadeh · H. Alan Mantooth · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年10月
本文综述了功率模块的架构设计及其对系统性能的影响。重点分析了模块布局如何通过辅助低感母线设计优化系统表现，并探讨了系统级应用对架构设计方法的影响，提出了一种协同设计方法论。
解读: 功率模块是阳光电源组串式/集中式逆变器及PowerTitan/PowerStack储能系统的核心部件。文章强调的低感母线设计与模块架构协同，直接关系到高功率密度产品的电磁兼容性与开关损耗优化。对于阳光电源而言，在SiC等宽禁带半导体应用日益广泛的背景下，该研究提出的协同设计方法论有助于提升逆变器与P...
一种简单的基于开关事件的高频采样方法
A Simple Switching-Event Dependent High-Frequency Sampling Method for Power Conversion System
Liyang Du · Hui Cao · Zahra Saadatizadeh · Yue Zhao 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年6月
针对高频电力电子系统数字控制中电流与电压采样精度不足的问题，本文提出了一种基于开关事件的采样方法。该方法利用功率器件的重复开关特性，通过低速ADC和数字控制器实现等效的高频信号采样，有效提升了控制系统的性能。
解读: 该技术对阳光电源的组串式逆变器及PowerTitan/PowerStack储能变流器（PCS）具有显著价值。随着功率密度提升，开关频率不断提高，传统采样方案受限于ADC带宽，难以捕捉高频纹波。该方法无需昂贵的高速ADC即可实现高精度采样，有助于提升阳光电源产品的电流环控制带宽和动态响应速度，特别是在...
面向宽禁带器件的Ω型电流传感器多目标优化与增强设计
Multiobjective Optimization and Enhanced Design of an Ω-Shaped Current Sensor for WBG Devices
Xia Du · Liyang Du · Yuxiang Chen · Andrea Stratta 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年5月
宽禁带（WBG）器件的快速发展对电流传感器的带宽、尺寸及积分器设计提出了挑战。本文提出了一种由Ω型铜管、罗氏线圈和外部积分器组成的高带宽Ω型电流传感器，旨在实现精确的开关电流测量，并简化了结构设计。
解读: 该技术对阳光电源的SiC/GaN功率模块应用具有重要价值。随着公司组串式逆变器和PowerTitan储能系统向更高开关频率、更高功率密度演进，传统的电流检测方案难以满足WBG器件的高频噪声抑制和带宽需求。该Ω型传感器结构紧凑且带宽极高，可集成于阳光电源的高频功率模块中，用于实时监测开关电流，从而提升...
一种用于功率模块集成的集成式碳化硅CMOS栅极驱动器
An Integrated SiC CMOS Gate Driver for Power Module Integration
Matthew Barlow · Shamim Ahmed · A. Matt Francis · H. Alan Mantooth · IEEE Transactions on Power Electronics · 2019年11月
随着高温功率器件的应用，高效运行所需的配套电路（如栅极驱动器）成为完整高温解决方案的关键。本文提出了一种采用1.2μm CMOS工艺设计的集成式碳化硅（SiC）栅极驱动器，通过引入可调驱动强度，实现了外部元件的最小化，提升了功率模块的集成度与高温适应性。
解读: 该技术对阳光电源的核心业务具有极高价值。在PowerTitan及PowerStack等储能系统和组串式光伏逆变器中，SiC功率器件的广泛应用已成为提升功率密度和效率的关键。集成式栅极驱动器能有效减小驱动回路寄生电感，抑制开关振荡，对于提升高频化逆变器及PCS的功率密度、降低高温环境下的散热压力至关重...
一种容错型混合级联H桥多电平逆变器
A Fault-Tolerant Hybrid Cascaded H-Bridge Multilevel Inverter
Haider Mhiesan · Yuqi Wei · Yam P. Siwakoti · H. Alan Mantooth · IEEE Transactions on Power Electronics · 2020年12月
级联H桥（CHB）逆变器是可再生能源领域极具吸引力的多电平拓扑。由于其组件数量庞大，故障率较高，降低了系统可靠性。本文提出了一种CHB逆变器的容错运行方案，通过新特性确保了系统在故障情况下的可靠与稳健运行。
解读: 该研究针对级联H桥（CHB）拓扑的可靠性问题，对于阳光电源的大型地面光伏电站及高压大功率储能系统（如PowerTitan系列）具有重要参考价值。CHB拓扑常用于中高压并网场景，通过引入容错控制策略，可以在单个功率模块故障时维持系统运行，显著提升电站的可用率（Availability）和运维效率。建议...
基于数据手册的碳化硅功率MOSFET紧凑模型
包含第三象限特性
Arman Ur Rashid · Md Maksudul Hossain · Asif Imran Emon · Homer Alan Mantooth · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年10月
本文提出了一种碳化硅（SiC）功率MOSFET仿真模型，在保证第一象限精度的同时，能准确预测静态和动态的第三象限行为。该模型具备非对称第三象限特性，对于同步整流仿真至关重要，且仅需基于数据手册参数即可构建，提升了电力电子系统设计的仿真效率与准确性。
解读: 随着阳光电源在组串式逆变器及PowerTitan、PowerStack等储能系统中全面推进SiC器件的应用，该模型具有极高的工程价值。SiC MOSFET的第三象限特性直接影响同步整流效率及死区时间设置，对提升系统整体转换效率至关重要。该模型通过数据手册驱动，能够显著缩短研发周期，降低仿真与实测的偏...
一种具有钳位功能及定量设计方法的SiC MOSFET开关振荡抑制技术
A Switching Oscillation Suppression Method With Clamping Function and Quantitative Design for SiC MOSFETs
Jian Chen · Wensheng Song · Jianping Xu · Hao Yue 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年6月
SiC MOSFET凭借高开关速度与低损耗优势，在电力电子领域应用广泛。然而，其高频切换易引发严重的开关振荡与电磁干扰，威胁器件安全。本文提出一种具备钳位功能的开关振荡抑制方案，并给出了定量设计方法，有效提升了SiC器件运行的可靠性。
解读: 该技术对阳光电源的核心产品线具有极高的应用价值。随着公司组串式光伏逆变器及PowerTitan/PowerStack储能变流器（PCS）向更高功率密度和更高开关频率演进，SiC器件已成为提升效率的关键。该振荡抑制方案能有效解决高频SiC应用中的电压尖峰与EMI难题，不仅能优化逆变器输出质量，还能降低...
一种具有优化系统接口和电场分布的10 kV SiC MOSFET功率模块
A 10 kV SiC MOSFET Power Module With Optimized System Interface and Electric Field Distribution
Xiaoling Li · Yuxiang Chen · Hao Chen · Riya Paul 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年8月
本文提出了一种针对10 kV碳化硅（SiC）MOSFET功率模块的系统化设计方法。通过多目标优化，实现了电场分布的增强、共模寄生电容的最小化以及系统级寄生电感的降低，为高压功率模块的设计提供了创新技术路径。
解读: 该研究聚焦于高压SiC功率模块的封装与电磁优化，对阳光电源的核心业务具有极高价值。10 kV SiC器件是实现中压直挂（MV-grid）光伏逆变器和储能PCS的关键，能显著减少变压器体积并提升系统效率。该模块的电场优化与寄生参数控制技术，可直接应用于PowerTitan等大功率储能系统及集中式光伏逆...
使用倒装芯片键合碳化硅功率器件的3D无键合线开关单元
3-D Wire Bondless Switching Cell Using Flip-Chip-Bonded Silicon Carbide Power Devices
Sayan Seal · Michael D. Glover · H. Alan Mantooth · IEEE Transactions on Power Electronics · 2018年10月
本文提出了一种基于碳化硅（SiC）功率器件的3D无键合线功率模块。传统键合线存在寄生电感，限制了高频开关性能，导致SiC器件潜力无法完全发挥。该设计通过倒装芯片技术消除了键合线，旨在降低寄生参数，提升高频开关效率。
解读: 该技术对阳光电源的核心产品线具有极高的战略价值。随着光伏逆变器和储能PCS（如PowerTitan、ST系列）向高功率密度和高频化演进，降低功率模块的寄生电感是提升系统效率和减小体积的关键。无键合线封装技术能显著改善SiC器件的散热性能与开关特性，有助于阳光电源在下一代组串式逆变器及储能变流器中实现...
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