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通过线路波形控制实现并网能量缓冲器的能量与尺寸缩减
Energy and Size Reduction of Grid-Interfaced Energy Buffers Through Line Waveform Control
Alex J. Hanson · Andreea F. Martin · David J. Perreault · IEEE Transactions on Power Electronics · 2019年11月
具备功率因数校正（PFC）功能的并网变换器通常需要大容量缓冲电容以维持恒定功率输出。这些电容占据了系统20%-30%的体积，且无法通过提高开关频率等常规手段缩减。本文研究了一种通过线路波形控制来优化能量缓冲需求的方法，旨在显著减小缓冲电容的尺寸。
解读: 该技术对阳光电源的组串式逆变器及储能变流器（PCS）产品线具有重要价值。目前，电解电容是限制逆变器功率密度提升的关键瓶颈，且其寿命往往成为系统可靠性的短板。通过线路波形控制技术，可以在不增加开关损耗的前提下减小缓冲电容容量，从而提升PowerTitan等储能系统及户用光伏逆变器的功率密度。建议研发团...
模块化低损耗高频电感结构的设计灵活性
Design Flexibility of a Modular Low-Loss High-Frequency Inductor Structure
Rachel S. Yang · Alex J. Hanson · Charles R. Sullivan · David J. Perreault · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年11月
电力电子设备的微型化与效率提升受限于磁性元件，其在高频（3-30 MHz）下难以实现小型化。本文提出一种利用场整形、准分布式气隙和模块化结构的电感设计，无需利兹线即可实现高频低损耗。该研究旨在验证此类结构在不同应用场景下的有效性与设计灵活性。
解读: 该研究关注的高频磁性元件设计对阳光电源的产品迭代具有重要参考价值。在组串式逆变器和户用光伏产品中，高频化是实现功率密度提升的关键，该模块化电感结构有助于减小磁性元件体积，降低高频损耗，从而优化整机散热与空间布局。对于PowerTitan等储能系统，该技术可提升PCS模块的功率密度，优化系统集成度。建...
镍锌
NiZn）电感器的核心能量电容
Zhan Shen · Wu Chen · Hongbo Zhao · Long Jin 等9人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年4月
在高频（3-30 MHz）应用中，NiZn磁芯因其低磁导率和介电常数被广泛使用。传统基于理想导体假设的电容模型在NiZn磁芯中不再适用。本文提出了一种通用的核心能量电容模型，用于精确描述高频下的寄生参数特性。
解读: 随着阳光电源组串式逆变器及储能PCS向高功率密度和高频化方向演进，磁性元件的寄生参数对EMI及效率的影响日益显著。该研究提出的NiZn磁芯电容模型，有助于优化高频变换器中的磁性元件设计，减少寄生振荡，提升系统电磁兼容性（EMC）表现。建议研发团队在开发下一代高频化户用光伏逆变器及小型化储能模块时，引...
一种用于高频应用的高效电感结构及设计指南
A Low-Loss Inductor Structure and Design Guidelines for High-Frequency Applications
Rachel S. Yang · Alex J. Hanson · Bradley A. Reese · Charles R. Sullivan 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2019年10月
在高频（3–30 MHz）下运行有助于电力电子设备的微型化，但面临趋肤效应、邻近效应及磁芯边缘磁场损耗的挑战。本文提出了一种低损耗电感结构及相应设计准则，旨在有效降低高频下的磁性元件损耗，提升功率密度与转换效率。
解读: 随着阳光电源组串式逆变器及户用储能系统向更高功率密度演进，开关频率的提升是减小磁性元件体积、实现轻量化的关键路径。该文献提出的低损耗电感设计方法，对于优化PowerTitan等储能变流器及户用光伏逆变器中的高频磁性元件设计具有重要参考价值。建议研发团队结合GaN/SiC宽禁带半导体技术，应用该结构优...
高频下磁性材料的测量与性能因子比较
Measurements and Performance Factor Comparisons of Magnetic Materials at High Frequency
Alex J. Hanson · Julia A. Belk · Seungbum Lim · Charles R. Sullivan 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2016年11月
本文针对3-30 MHz高频段功率磁性元件设计缺乏性能数据和理论支撑的问题，测量并展示了多种商用磁性材料的磁芯损耗数据，并扩展了相关设计理论，旨在提升高频功率变换器的设计效率与可靠性。
解读: 随着阳光电源组串式逆变器及PowerTitan系列储能系统向更高功率密度演进，开关频率的提升成为减小磁性元件体积、降低系统成本的关键。本文提供的高频磁芯损耗数据及理论模型，对于优化高频磁性元件设计、降低损耗具有重要参考价值。建议研发团队在下一代基于SiC/GaN的宽禁带半导体功率模块设计中，引入该高...
空心磁性元件应在什么频率下使用？
At What Frequencies Should Air-Core Magnetics Be Used?
Michael Solomentsev · Alex J. Hanson · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年3月
功率转换中的磁性元件（电感和变压器）通常采用磁芯设计以减少匝数和铜损。然而，在高频应用中，磁芯损耗增加且材料性能受限，使得空心磁性元件更具优势。本文探讨了磁芯与空心磁性元件在不同频率下的损耗权衡及应用边界。
解读: 随着阳光电源组串式逆变器及PowerTitan储能系统向更高功率密度和更高开关频率（如SiC技术应用）演进，磁性元件的设计面临严峻挑战。本文提出的空心磁性元件应用边界分析，对优化高频变换器中的电感设计、降低磁芯损耗及提升整机效率具有重要参考价值。建议研发团队在下一代高频化PCS及微型逆变器开发中，针...
同步开关有源EMI滤波器
Synchronously Switched Active EMI Filter
Duy T. Nguyen · Elijah Maximus Macias · Alex J. Hanson · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年10月
本文提出了一种与功率变换器同步的开关模式有源EMI滤波器（AEF）。相比无源EMI滤波器，该方案显著降低了储能需求；相比传统线性放大器AEF，其效率更高。该方案无需反馈控制，避免了带宽和衰减限制问题。
解读: 电磁兼容（EMC/EMI）是阳光电源组串式逆变器、PowerTitan储能系统及充电桩产品研发中的核心挑战。传统无源滤波器体积大、成本高，而线性有源滤波器效率较低。该同步开关模式AEF技术通过高效率的开关控制替代线性放大，能显著减小滤波器体积，提升系统功率密度，这对阳光电源追求极致轻量化和高功率密度...
重新思考电感寄生电容建模的基本假设
Rethinking Basic Assumptions for Modeling Parasitic Capacitance in Inductors
Hongbo Zhao · Shaokang Luan · Zhan Shen · Alex J. Hanson 等9人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年7月
本文重新审视了电感寄生电容解析建模中的常用假设，重点分析了集总电容网络法和能量守恒法。研究指出集总电容网络法在计算等效寄生电容时存在局限性，并对相关物理建模方法进行了修正与优化，旨在提升高频功率变换器中电感设计的准确性。
解读: 电感是阳光电源光伏逆变器（如组串式、集中式）及储能系统（如PowerTitan、ST系列PCS）的核心磁性元件。随着功率密度提升和开关频率增加，寄生电容对EMI性能及高频损耗的影响愈发显著。本文提出的建模优化方法有助于研发团队在设计阶段更精确地预测磁性元件的高频行为，减少样机调试迭代次数。建议在iS...