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利用具有显著介电极化的高介电常数BaTiO3提升常关型AlGaN/GaN MOS-HEMT性能
Enhanced performance of normally-off AlGaN/GaN MOS-HEMTs taking advantage of extreme-k BaTiO3 with prominent dielectric polarization
Lin Hao · Ke Xu · Hui Guo · Pengfei Shao 等5人 · Applied Physics Letters · 2025年1月 · Vol.127
本文报道了一种通过引入高介电常数（extreme-k）且具有显著介电极化的钛酸钡（BaTiO3）绝缘层来显著提升常关型AlGaN/GaN金属氧化物半导体高电子迁移率晶体管（MOS-HEMT）性能的新方法。BaTiO3的强极化效应有效增强了栅控能力，提高了器件的阈值电压稳定性和开关比。实验结果表明，该器件展现出优异的常关特性、低亚阈值摆幅和高跨导，同时漏电流抑制能力显著改善。该策略为实现高性能、高可靠性GaN基功率电子器件提供了新的技术路径。
解读: 该BaTiO3栅极工艺创新对阳光电源的GaN功率器件应用具有重要价值。通过提升GaN器件的阈值电压稳定性和开关特性,可显著优化SG系列光伏逆变器和ST系列储能变流器的高频开关性能,提高系统功率密度。特别是在1500V高压系统中,改进的漏电流抑制能力有助于提升产品可靠性。这种高介电常数栅极技术也可用于...
基于外壳温度波形相似性的SiC MOSFET加速功率循环试验在线老化监测
Case Temperature Waveform Similarity-Based Online Aging Monitoring for SiC MOSFETs of Accelerated Power Cycling Tests for DC-SSPCs
Bin Yu · Xingjian Shi · Ze Zhou · Enyao Xiang 等6人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2024年12月
针对直流固态功率控制器（dc-SSPC）中SiC MOSFET的在线状态监测对提升系统可靠性至关重要。传统电参数监测方法需高精度电路与复杂控制系统，易干扰正常运行。本文提出一种基于绝缘温度传感器测量的非电参量——外壳温度，用于在线监测SiC MOSFET老化状态。通过改进的余弦相似性分析温度波形，定义了meacosk与stdcosk两个老化特征参数，可有效追踪器件整体老化趋势，并灵敏反映键合线与焊料层严重老化，无需依赖电参数。实验验证了该方法的有效性，提升了无损、在线监测的实用性，为故障诊断与预...
解读: 该基于外壳温度波形相似性的SiC MOSFET在线老化监测技术对阳光电源ST系列储能变流器及SG系列光伏逆变器具有重要应用价值。相比传统电参数监测，该方法采用非侵入式温度传感器，无需高精度电路改造，可直接集成至PowerTitan储能系统的功率模块中，实现SiC器件键合线与焊料层老化的早期预警。me...
光伏渗透下电力与排水网络在长期积水风险下的综合鲁棒规划
Integrated Robust Planning of Photovoltaic-Penetrated Power and Drainage Networks Under Prolonged Waterlogging Risk
Yingping Cao · Bin Zhou · Chi Yung Chung · Jiayong Li 等6人 · IEEE Transactions on Sustainable Energy · 2025年3月
本文提出一种考虑光伏接入的电力与排水耦合网络综合鲁棒规划策略，以应对暴雨灾害下频发的积水风险。该策略通过优化固定与移动应急资源的投资组合，协调区域内外应急资源配置，实现配电网络与地下排水网络间的协同应急支援，最小化极端洪涝下的最严重负荷损失。基于元胞自动机原理构建了电力-排水耦合系统的积水脆弱性评估模型，识别地形与降雨变化复合影响下的薄弱环节。结合嵌套列与约束生成算法及多种线性化技术，降低了非线性规划问题的求解复杂度。算例验证了该策略在提升耦合系统抗灾韧性方面的有效性。
解读: 该光伏-排水耦合网络鲁棒规划技术对阳光电源应急电源系统具有重要应用价值。研究中的积水脆弱性评估模型可指导PowerTitan储能系统在洪涝易发区的选址与容量配置，通过固定储能与移动电源车的协同调度，提升极端天气下的供电韧性。基于元胞自动机的风险预测方法可集成至iSolarCloud平台，实现暴雨场景...
圆柱形锂离子电池串联电弧的演化规律及诱发失效研究
Study on the evolution laws and induced failure of series arcs in cylindrical lithium-ion batteries
Wenqiang Xu · Kai Zhou · Yalun Li · Bin Gao 等10人 · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.377
摘要 随着储能与动力电池系统电压等级的提升，电池系统的电气安全问题受到广泛关注。电池系统中因连接松动等电气故障引发的串联电弧问题日益严重。然而，目前针对电池系统中串联电弧的研究仍处于初级阶段。因此，为探究电池相关的电弧灾害问题，本研究搭建了模拟串联电弧故障的实验平台。以正极接线端电弧为重点研究对象，探讨了不同条件下电池相关电弧的演化规律，并分析了其对电池造成的危害效应。结果表明，当系统电压为200 V、电路电流为2C时，不同荷电状态（SOC）的电池均可产生稳定的电弧。同时，电弧可熔穿电池外壳形成...
解读: 该研究揭示的200V系统串联电弧演化规律对阳光电源储能系统安全设计具有重要参考价值。针对ST系列PCS及PowerTitan储能系统,建议在电池簇连接处集成电弧检测算法,通过监测电流波动特征实现早期预警。研究中电弧导致的电池壳体熔穿、电解液泄漏等失效模式,可指导iSolarCloud平台开发基于温升...
一种考虑极端降雨时空特性的混合数据与知识驱动的分布式光伏系统风险预测方法
A Hybrid Data and Knowledge Driven Risk Prediction Method for Distributed Photovoltaic Systems Considering Spatio-Temporal Characteristics of Extreme Rainfalls
Yuxuan Wang · Bin Zhou · Cong Zhang · Siu Wing Or 等6人 · IEEE Transactions on Industry Applications · 2024年7月
本文提出一种结合基于知识与数据驱动的电气安全风险（ESR）预测方法，该方法考虑了极端降雨的时空特征，旨在识别因内涝导致高停机风险的分布式光伏系统（DPVS）。首先，建立了分布式光伏系统内涝的二维水动力偏微分模型，以推导极端降雨在时空异质性条件下淹没深度的动态分布。开发了一种基于快速图像分割的风险分区算法，以提取暴雨及内涝的非均匀空间分布和时间波动性，从而将分布式光伏系统划分为具有不同电气安全风险程度的多个区域。然后，从数学角度提出了一种基于知识的、考虑淹没深度和寄生电容的泄漏电流分析方法，以揭示...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项针对分布式光伏系统极端降雨风险预测的研究具有重要的工程应用价值。当前我国分布式光伏装机规模快速增长，但极端天气导致的系统停机和电气安全事故已成为影响发电效率和资产安全的关键因素。该研究提出的知识与数据混合驱动方法，通过二维流体动力学模型模拟积水深度的时空演化，并结合漏电...
由杂散微波能量驱动的智能超构器件：一种屏蔽外部干扰与探测的绿色方法
Smart meta-device powered by stray microwave energies: A green approach to shielding external interference and detection
Yong Jin Zhou · Xiong Bin Wua · Xiao Dong Caia · Hong Xin Xua 等8人 · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.378
摘要 保护敏感电子设备免受外部杂散微波的干扰对于多种实际应用至关重要。当前的屏蔽装置，如滤波器和频率选择表面，由于其机制依赖于通过频率选择响应滤除带外信号，因此对带内频率的有害信号仍然脆弱。本研究提出一种由杂散微波能量驱动的智能超构器件，能够在无需外部电源或人工干预的情况下，自主屏蔽外部干扰与探测。该类超构器件集成了可重构的超原子阵列以及感知-供能模块，构成一个感知-供能-反馈闭环系统，从而实现对高功率微波的实时感知，并自动从高透射状态切换至屏蔽或吸收外部有害微波能量的状态。本文研制并表征了一个...
解读: 该自供能电磁屏蔽技术对阳光电源储能系统和充电桩产品具有重要应用价值。ST系列PCS和PowerTitan储能系统在高压变流环节面临电磁干扰风险,该技术可利用杂散微波能量自主实现智能屏蔽,无需外部供电,契合储能系统免维护需求。对于大功率充电站密集部署场景,可保护敏感控制电路免受高功率微波干扰,提升系统...
考虑运动学与动力学约束的独立计量电液系统自适应鲁棒约束运动控制
Adaptive Robust Constrained Motion Control of an Independent Metering Electro-Hydraulic System Considering Kinematic and Dynamic Constraints
Yong Zhou · Bobo Helian · Zheng Chen · Bin Yao · IEEE Transactions on Industrial Informatics · 2025年4月
独立计量系统（IMS）凭借高功率密度、大输出力和高控制自由度，在液压工业应用中展现出卓越的性能。然而，安全阀和补油阀等机械安全结构的存在引入了复杂的约束条件，这极大地限制了独立计量系统的性能提升。若违反这些约束条件，系统将出现气穴、溢流和压力冲击等不良现象，导致系统失去精度和稳定性。本文提出了一种双环控制策略，将外环约束轨迹规划器与内环自适应鲁棒运动控制器（ARC）相结合，以实现独立计量系统的约束运动控制。在外环中，运动学和动力学约束条件均被转化为对重新规划轨迹的时变约束，这些约束基于状态反馈进...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项独立计量电液系统的自适应鲁棒约束控制技术具有重要的跨领域应用价值。虽然该研究聚焦于液压系统，但其核心控制理念与我司在新能源领域面临的约束优化问题高度契合。 在储能系统领域，该技术的双环控制架构对我司具有直接借鉴意义。外环轨迹规划器处理运动学和动力学约束的方法，可类比应...
用于抑制谐波与共模电压的三电平逆变器供电双三相PMSM驱动容错MPC
Fault-Tolerant MPC for Three-Level Inverters Fed Dual Three-Phase PMSM Drives with Harmonic and Common Mode Voltage Suppression
Hao Zhou · Xuewei Xiang · Hui Li · Bin Yuan 等5人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年8月
针对T型三电平逆变器驱动的双三相永磁同步电机在单相开路故障下控制自由度降低、谐波转矩冲突及电流谐波增大的问题，提出一种抑制谐波与共模电压的容错模型预测控制策略。该方法采用降阶空间矢量解耦变换重构故障后电机模型，结合双矢量合成技术生成零谐波电压的虚拟矢量，并动态调整序列以抑制电流谐波。通过分类选取低共模电压的大矢量并交替使用，实现全速域共模电压主动抑制。设计的无权重混合代价函数协同优化开关频率与中点电压平衡。实验验证了该策略的有效性。
解读: 该容错MPC技术对阳光电源电动汽车驱动产品线具有重要应用价值。T型三电平拓扑的单相开路容错控制可直接应用于车载电机驱动系统，提升系统可靠性。其谐波抑制与共模电压抑制技术可借鉴至ST系列储能变流器，降低EMI滤波器成本并改善电网侧电能质量。双矢量合成的零谐波电压虚拟矢量技术与阳光现有MPPT算法优化思...
一种考虑故障穿越能力及交流微网稳定支持的并网储能灵活双模式切换策略
A Flexible Dual-Mode Switching Strategy for Grid-Connected Energy Storage Considering Fault Ride Through Capability and Support for AC Microgrid Stability
Li Wang · Ningting Zhou · Yi Shu · Xiangjun Zeng 等6人 · IEEE Transactions on Energy Conversion · 2025年2月
摘要：可再生能源，特别是光伏发电大规模接入电网，逐渐削弱了电网强度。针对这一挑战，本文提出了一种具有电网跟随（GFL）/电网形成（GFM）控制结构的光伏储能系统新型切换控制方法。利用积分器和状态跟随法，实现了这两种控制模式之间的平滑切换控制策略，确保了系统在不同电网强度下的稳定运行。通过采用库拉托莫模型和盆地稳定性方法，划定了GFM控制下微电网的参数稳定域，并基于短路比确定了切换边界。此外，考虑到电网故障时光伏储能系统稳定运行的要求，提出了一种具有负序电流抑制策略的故障穿越控制方法，该方法能有效...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项双模式切换控制技术对我们的光储一体化系统具有重要战略价值。该技术通过GFL（跟网型）/GFM（构网型）的灵活切换，直接解决了当前高比例新能源接入导致电网强度减弱的核心痛点，这与我们在全球市场推广的1+X模块化逆变器和液冷储能系统的应用场景高度契合。 技术层面上，该方案...
储能电站并网线路距离保护的性能分析与协调控制改进方法
Performance analysis and control-coordinated improvement method for distance protection of energy storage station grid-connected lines
Jiawei He · Ningjing Bu · Weijie Wen · Bin Li 等7人 · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.388
摘要 集中式储能电站对于抑制可再生能源功率波动、调节系统电压等方面具有重要作用。众所周知，能够快速且有选择性地识别故障的保护装置对电力系统至关重要。然而，储能电站的四象限运行特性对距离保护的性能具有独特影响。本文分析了在储能电站四象限运行特性下相位比较式距离保护的动作性能，推导出相位比较结果与储能变流系统（PCS）正序和负序d-q轴电流之间的严格数学关系。此外，还分析了正序和负序q轴电流对相位比较结果及系统电压的影响。在此基础上，提出了一种故障后适用于储能PCS的q轴电流优化注入策略（QCOIS...
解读: 该研究针对储能电站四象限运行特性对距离保护的影响,提出q轴电流优化注入策略,可将过渡电阻耐受能力从1Ω提升至6Ω。对阳光电源ST系列PCS及PowerTitan储能系统具有重要价值:可优化PCS故障后电流控制策略,通过正负序d-q轴电流协调控制,提升并网线路保护可靠性,同时不影响故障穿越能力。该方法...
面向280 Ah棱柱形储能电池热管理的液冷板多目标拓扑优化设计
Multi-objective topology optimization design of liquid-based cooling plate for 280 Ah prismatic energy storage battery thermal management
Xiang-Wei Lin · Ming-Yu Shi · Zhifu Zhou · Bin Chen 等6人 · Energy Conversion and Management · 2025年1月 · Vol.325
摘要：基于锂离子电池构建储能系统已成为缓解可再生能源间歇性问题、提高其利用效率的有前景途径。在此背景下，热管理技术需在不消耗大量功率的前提下维持电池的温度水平与热均匀性。然而，传统冷板通常采用试错法设计，存在热性能与流动阻力之间的权衡难题。本研究针对电池模组提出了一种融合电化学、流体动力学和传热场的多物理场耦合模型，同时引入多目标拓扑优化方法，在给定约束条件下自由演化嵌入冷板内的流体域分布。多目标函数采用归一化加权求和方法构建。在此基础上，通过响应面法建立设计参数（即雷诺数和权重系数）与冷板性能...
解读: 该多目标拓扑优化冷却技术对阳光电源ST系列储能系统及PowerTitan产品具有重要应用价值。研究针对280Ah大容量棱柱电池的液冷板优化,通过多物理场耦合模型和遗传算法实现热管理性能与压降的最优平衡,相比传统直通式冷板换热能力提升15.6-42.2%。该方法可直接应用于阳光电源液冷储能系统的冷板设...
基于热力学指标的热管理系统多目标运行参数虚拟标定技术研究
Research on virtual calibration technology for multi objective operating parameters of thermal management system based on thermodynamic indicators
Haoyuan Chen · Kunfeng Liang · Chunyan Gao · Yunpeng Zhang 等9人 · Energy Conversion and Management · 2025年1月 · Vol.332
摘要 随着纯电动汽车的快速发展，相关技术问题仍然存在，高效可靠的热管理系统是提升整车性能的核心挑战之一。本研究提出一种多模式直接冷却热管理系统，旨在满足温度控制需求的同时，优化能源效率、成本及环境影响。建立了系统的实验与仿真平台作为数据来源，并构建了包含三个指标的热力学分析框架，利用实验数据评估不同运行参数对系统性能的影响。结果表明，系统蒸发温度升高5 °C时，在两种模式下总能量损失降低约12.6%，环境影响减少4.65%，但成本均增加约12%；系统在不同运行模式下均存在一组最优运行参数。在热力...
解读: 该热管理多目标优化技术对阳光电源电动汽车充电及储能热管理系统具有重要价值。研究中的热力学三指标评估体系(能效、成本、环境影响)可应用于ST系列PCS和PowerTitan储能系统的温控优化,通过遗传算法实现参数虚拟标定,提升18.2%火用效率同时降低30.9%环境影响。该方法可指导阳光电源OBC车载...
集成液冷与翅片增强相变材料的混合系统在大容量储能电池包中的热管理性能及优化
Thermal management performance and optimization of a hybrid system integrating liquid cooling and fin-enhanced phase change material for large-capacity energy storage battery pack
Xiang-Wei Lin · Zhifu Zhou · Maochang Liu · Bin Chen 等7人 · Energy Conversion and Management · 2025年1月 · Vol.336
摘要 电池储能系统在应对可再生能源间歇性方面正变得日益重要，但其广泛应用仍受到热管理问题的制约。然而，单一的热管理策略难以保障储能电池系统的整体性能。本研究针对280 Ah锂离子电池包，提出了一种结合拓扑翅片结构、相变材料与主动液冷的混合热管理策略。建立了流-热-相变耦合的数值模型，并通过实验验证了其准确性。同时，定义了一种新的综合评价参数，用于表征热管理系统整体性能。基于此，开展了对比研究，评估了三种冷却策略的效率。尽管混合设计带来了额外质量，但拓扑翅片结构不仅在相变材料中构建了高效的导热通路...
解读: 该混合热管理技术对阳光电源PowerTitan等大容量储能系统具有重要应用价值。研究中的拓扑翅片-相变材料-液冷三重耦合方案,可直接应用于ST系列PCS配套的280Ah电芯模组热管理优化。其综合评价参数降低0.2-0.273的性能提升,为iSolarCloud平台的预测性维护提供热模型支撑。代理模型...
基于半经验模型驱动协同仿真下集成式固体氧化物燃料电池冷热电联供系统的多目标优化与后验多准则决策
Multi-objective optimization and posteriori multi-criteria decision making on an integrative solid oxide fuel cell cooling, heating and power system with semi-empirical model-driven co-simulation
Bin Gao · Yuekuan Zhou · Energy Conversion and Management · 2025年1月 · Vol.325
在绿色建筑中，利用副产水电解制氢的集成式固体氧化物燃料电池冷热电联供系统可推动碳中和转型。然而，关于冷热电联供系统设备容量配置的基本机理及其对系统技术经济性的影响尚未明确，尤其是在考虑相关设备动态退化特性和效率变化的情况下。本研究建立了基于MATLAB-TRNSYS协同仿真的多软件优化平台，用于开展参数化容量配置分析，在建模复杂性与计算效率之间实现了良好平衡。构建了一个自给型冷热电联供系统模型，并集成了固体氧化物燃料电池的半经验代理模型，以高效地与其他电站辅助设备类型进行交互。通过各组件（电池、...
解读: 该SOFC冷热电联供系统的多目标优化方法对阳光电源氢能储能系统具有重要借鉴价值。研究中的MATLAB-TRNSYS协同仿真平台可应用于ST系列储能变流器与氢储能设备的容量配置优化,特别是电解槽、燃料电池与PowerTitan储能系统的协调控制策略开发。其半经验代理模型方法可降低iSolarCloud...