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人工智能与数字孪生技术在交通领域电力变换器控制中的应用
Artificial Intelligence and Digital Twin Technologies for Power Converter Control in Transportation Applications: A Review
Zhen Huang · Jiawei Gong · Xuechun Xiao · Yuan Gao 等7人 · IET Power Electronics · 2025年2月 · Vol.18
本文综述了人工智能与数字孪生技术在电力电子变换器控制中的独特优势，旨在探索并实现更高水平的控制策略数字化。通过分析各类智能算法与数字孪生架构在交通电力系统中的协同作用，文章总结了其在提升动态响应、故障诊断与系统可靠性方面的潜力，为未来智能交通能源系统的优化控制提供了技术路径与研究方向。
解读: 该综述对阳光电源新能源汽车产品线具有直接应用价值。文中AI与数字孪生技术可应用于车载OBC充电机和电机驱动控制器的智能化升级：通过数字孪生建立功率变换器实时仿真模型，结合AI算法实现动态工况下的自适应控制优化，提升电机驱动系统的动态响应速度和效率。该技术可与阳光电源iSolarCloud平台融合，构...
考虑功率循环与热循环的IGBT功率模块多目标设计优化
Multiobjective Design Optimization of IGBT Power Modules Considering Power Cycling and Thermal Cycling
Bing Ji · Xueguan Song · Edward Sciberras · Wenping Cao 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2015年5月
IGBT功率模块在电力转换应用中至关重要，其可靠性是核心关注点。本文针对通用型模块设计不足的问题，提出了一种基于多目标优化技术的设计方法，旨在通过优化设计提升IGBT模块在复杂工况下的可靠性与性能表现。
解读: IGBT模块是阳光电源组串式/集中式光伏逆变器及PowerTitan、ST系列储能变流器（PCS）的核心功率器件。该研究提出的多目标优化方法，能够有效平衡功率模块的散热性能与寿命，对提升阳光电源产品在极端环境下的可靠性具有重要指导意义。建议研发团队将此多物理场耦合优化策略应用于下一代高功率密度逆变器...
基于POD算法的电力电子器件多时间尺度热网络模型
Multitimescale Thermal Network Model of Power Devices Based on POD Algorithm
Yao Zhao · Zhiqiang Wang · Dan Luo · Cuili Chen 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年4月
针对传统热网络模型难以准确预测电力电子器件多时间尺度温度信息的问题，本文提出了一种基于本征正交分解（POD）算法的热网络模型。以MOSFET为例，该模型通过POD算法有效捕捉了器件在不同时间尺度下的热响应特性，显著提升了温度预测的精度与效率，为电力电子系统的热设计提供了新方法。
解读: 该研究对于阳光电源的核心产品线（如组串式/集中式光伏逆变器、PowerTitan/PowerStack储能系统）具有极高的应用价值。在功率密度不断提升的背景下，精确的热管理是保证IGBT/SiC功率模块可靠性的关键。POD算法能够实现计算效率与精度的平衡，建议将其集成至iSolarCloud智能运维...
用于功率模块结温控制的液态金属磁流体泵
Liquid Metal Magnetohydrodynamic Pump for Junction Temperature Control of Power Modules
Yerasimos Yerasimou · Volker Pickert · Bing Ji · Xueguan Song · IEEE Transactions on Power Electronics · 2018年12月
功率模块是交通运输系统中功率变换器的主要故障点，高结温波动产生的热机械应力会显著降低其寿命。本文研究了利用液态金属作为冷却介质，通过磁流体动力学泵实现功率模块的结温控制，旨在降低热应力并提升系统可靠性。
解读: 该技术对阳光电源的组串式逆变器和PowerTitan/PowerStack储能系统具有重要参考价值。随着功率密度不断提升，传统风冷或液冷方案在应对极端工况下的结温波动已趋于瓶颈。液态金属冷却技术凭借高导热系数，可有效平抑功率模块的结温波动，显著延长IGBT/SiC模块在高温、高负载环境下的使用寿命。...
基于组合TSEP建模的SiC MOSFET负载无关结温估计
Load-Independent Junction Temperature Estimation via Combined TSEPs Modeling for SiC MOSFETs
Meng Luo · Kun Tan · Xi Tang · Cungang Hu 等8人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年1月
结温精确估计对SiC MOSFET的可靠性与安全运行至关重要。本文提出了一种基于温度敏感电参数（TSEPs）的负载无关结温估计方法，利用组合TSEP建模技术，实现了非侵入式、快速响应的在线热监测，有效提升了功率器件在复杂工况下的可靠性评估精度。
解读: 该技术对阳光电源的核心业务至关重要。随着公司在光伏逆变器（如组串式SG系列）和储能系统（如PowerTitan系列）中大规模应用SiC器件以提升功率密度和效率，结温的精确监测直接决定了系统的可靠性与寿命。该负载无关的TSEP估计方法可集成至iSolarCloud平台或逆变器控制固件中，实现对功率模块...
基于实时逐周期可变斜率补偿的交错式Boost变换器非线性分析与控制
Nonlinear Analysis and Control of Interleaved Boost Converter Using Real-Time Cycle to Cycle Variable Slope Compensation
Haimeng Wu · Volker Pickert · Damian Giaouris · Bing Ji · IEEE Transactions on Power Electronics · 2017年9月
开关变换器具有非线性及分段平滑特性，易产生不稳定运行，影响效率与寿命。本文提出一种非线性分析技术，利用单值矩阵研究系统参数对交错式Boost变换器稳定性的影响，并设计了实时逐周期可变斜率补偿控制策略，以提升系统稳定性。
解读: 该研究针对交错式Boost变换器的非线性稳定性分析，对阳光电源的组串式光伏逆变器（DC-DC升压级）及储能变流器（PCS）中的DC-DC环节具有重要参考价值。随着光伏组件功率提升及储能系统对高效率、高功率密度的要求，交错并联技术被广泛应用。文中提出的逐周期可变斜率补偿策略，能有效提升变换器在宽电压范...
基于问卷的电力电子多物理场有限元仿真软件探讨
Questionnaire-Based Discussion of Finite Element Multiphysics Simulation Software in Power Electronics
Xueguan Song · Volker Pickert · Bing Ji · R. T. Naayagi 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2018年8月
本文通过问卷调查分析了电力电子领域用户对多物理场有限元仿真软件（MPSS）的需求及未来期望。研究涵盖了工业界与学术界用户反馈，旨在探讨当前MPSS的功能现状及在电力电子应用中的改进方向。
解读: 多物理场仿真（热、电、磁、力耦合）是提升阳光电源产品可靠性的核心技术。在PowerTitan储能系统及组串式逆变器研发中，精确的有限元仿真能有效优化功率模块的散热设计与电磁兼容性，缩短研发周期并降低故障率。建议研发团队关注仿真软件在复杂工况下的精度验证，特别是针对高功率密度产品在极端环境下的热应力分...
用于独立光伏系统的三端口DC-DC变换器
Three-Port DC–DC Converter for Stand-Alone Photovoltaic Systems
Yihua Hu · Weidong Xiao · Wenping Cao · Bing Ji 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2015年6月
本文针对独立光伏系统，提出了一种基于改进型Flyback-Forward拓扑的新型三端口DC-DC变换器。该方案通过单级电路实现了优化的最大功率点跟踪（MPPT）、高升压比及电气隔离，有效提升了系统效率并降低了成本，为小型独立光伏应用提供了紧凑的解决方案。
解读: 该研究提出的三端口拓扑结构在提高功率密度和降低系统成本方面具有显著优势，与阳光电源户用光伏及微型逆变器产品线高度契合。通过单级电路实现多功能集成，有助于进一步优化阳光电源户用储能系统（如PowerStack）及小型组串式逆变器的前端DC-DC级设计，减少元器件数量，提升转换效率。建议研发团队关注该拓...
硅/碳化硅混合开关的功率损耗模型与器件选型优化
Power Loss Model and Device Sizing Optimization of Si/SiC Hybrid Switches
Zongjian Li · Jun Wang · Bing Ji · Z. John Shen · IEEE Transactions on Power Electronics · 2020年8月
本文研究了由硅IGBT与碳化硅MOSFET并联组成的混合开关技术。该方案在保持SiC器件大部分性能优势的同时，显著降低了全SiC方案的成本。通过优化混合开关的SiC芯片尺寸，可在满足结温限制的前提下，实现总功率损耗的最小化。
解读: 该技术对阳光电源的核心产品线（如组串式/集中式光伏逆变器、PowerTitan/PowerStack储能变流器）具有极高的应用价值。在当前碳化硅成本依然较高的背景下，Si/SiC混合开关方案是实现高效率与高性价比平衡的有效路径。建议研发团队在下一代大功率PCS及逆变器设计中，评估该拓扑在降低开关损耗...
基于场路耦合的SiC MOSFET电热耦合建模及其在浪涌结温计算中的应用
Electrical-Thermal Coupling Modeling of SiC MOSFETs Based on Field-Circuit Coupling and Its Application in Junction Temperature Calculation During Surges
Yao Zhao · Zhiqiang Wang · Jinjun Wang · Yingbo Tang 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年2月
芯片温度对于评估SiC MOSFET的浪涌可靠性至关重要。与常规工况下依赖虚拟结温不同，评估浪涌条件下芯片内部的非均匀温度分布对于提升器件鲁棒性和现场可靠性至关重要。本文提出了一种基于场路耦合的SiC MOSFET电热耦合建模新方法，用于精确计算浪涌过程中的结温分布。
解读: 该研究直接服务于阳光电源核心产品线（如组串式逆变器、PowerTitan储能系统及风电变流器）中SiC器件的选型与可靠性设计。随着公司产品向高功率密度、高效率演进，SiC器件在极端浪涌工况下的热应力分析成为提升系统鲁棒性的关键。该电热耦合建模方法可应用于研发阶段的功率模块仿真，优化散热设计与驱动保护...
一种不受键合线故障影响的动态结温估算TSEP方法
IGBT Junction Temperature Estimation Using a Dynamic TSEP Independent of Wire Bonding Faults
Wuyu Zhang · Lei Qi · Kun Tan · Bing Ji 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年4月
针对现有IGBT结温估算方法易受器件老化及工况影响的问题，本文提出一种新型动态温度敏感电参数（TSEP）。该方法通过解耦老化状态（特别是键合线故障）与结温变化，实现了在复杂工况下对IGBT结温的精确在线监测，为电力电子器件的可靠性评估提供了新方案。
解读: 结温监测是提升阳光电源核心产品可靠性的关键。该技术可深度集成于组串式逆变器（如SG系列）及大型储能系统（如PowerTitan）的功率模块中。通过引入不受键合线老化干扰的TSEP估算方法，阳光电源可实现更精准的功率器件寿命预测与健康管理（PHM），从而优化iSolarCloud平台的运维策略。建议研...
电动汽车驱动中IGBT模块焊料疲劳的原位诊断与预测
In Situ Diagnostics and Prognostics of Solder Fatigue in IGBT Modules for Electric Vehicle Drives
Bing Ji · Xueguan Song · Wenping Cao · Volker Pickert 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2015年3月
本文提出了一种用于电动汽车IGBT模块焊料疲劳的原位诊断与预测（D&P）技术。通过监测IGBT的热阻和结温作为健康指标，利用终端特性测量实现全生命周期的状态监测（CM），旨在提升功率模块在严苛工况下的可靠性。
解读: 该技术对阳光电源的功率模块可靠性设计具有重要参考价值。在电动汽车充电桩及光伏/储能逆变器中，IGBT模块是核心易损件，焊料疲劳直接影响产品寿命。通过引入原位热阻监测与结温预测技术，阳光电源可优化iSolarCloud平台的运维策略，实现从‘事后维修’向‘预测性维护’的转型。建议将此诊断算法集成至Po...
Si/SiC混合开关在宽功率范围下结温平衡的主动栅极延迟时间控制
Active Gate Delay Time Control of Si/SiC Hybrid Switch for Junction Temperature Balance Over a Wide Power Range
Zongjian Li · Jun Wang · Linfeng Deng · Zhizhi He 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2020年5月
本文研究了Si/SiC混合开关的栅极延迟时间控制策略。针对传统固定延迟时间方案在不同工况下性能受限的问题，提出了一种主动控制方法，旨在优化混合开关的电气与热性能，实现宽功率范围内的结温平衡，从而提升功率变换器的可靠性与效率。
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）具有重要参考价值。随着碳化硅（SiC）器件在高性能逆变器中的渗透率提升，Si/SiC混合封装方案是平衡成本与效率的有效路径。通过主动栅极延迟控制实现结温平衡，可显著提升功率模块的可靠性，延长产品寿命，并优化...
一种结合灰色模型与遗传算法的锂离子电池荷电状态估计新方法
A Novel State-of-Charge Estimation Method of Lithium-Ion Batteries Combining the Grey Model and Genetic Algorithms
Lin Chen · Zhengzheng Wang · Zhiqiang Lu · Junzi Li 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2018年10月
为保障电动汽车电池安全运行并优化能量利用，准确估计荷电状态（SoC）至关重要。本研究提出了一种基于灰色模型（GM）与遗传算法（GA）的SoC估计新方法，无需依赖高计算复杂度的电池高保真模型，实现了高效的SoC预测。
解读: 该研究提出的轻量化SoC估计算法对阳光电源的储能业务具有重要价值。在PowerTitan和PowerStack等大型储能系统中，BMS的计算资源有限，该方法无需高保真模型即可实现高精度SoC估计，有助于提升电池组的一致性管理和全生命周期利用率。建议研发团队评估该算法在嵌入式BMS控制器中的移植可行性...
栅极-发射极预阈值电压作为高压多芯片IGBT功率模块芯片故障监测的健康敏感参数
Gate–Emitter Pre-threshold Voltage as a Health-Sensitive Parameter for IGBT Chip Failure Monitoring in High-Voltage Multichip IGBT Power Modules
Richard Mandeya · Cuili Chen · Volker Pickert · R. T. Naayagi 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2019年9月
本文提出了一种名为栅极-发射极预阈值电压（VGE(pre-th)）的新型健康敏感参数，用于监测多芯片IGBT功率模块中的芯片故障。该方法通过在栅极驱动电路中测量VGE瞬态过程中的固定时刻电压来实现。研究通过理论分析和实验验证了该方法在检测IGBT芯片失效方面的有效性。
解读: 该研究对于阳光电源的核心产品线（如组串式/集中式光伏逆变器、PowerTitan/PowerStack储能系统及风电变流器）具有极高的应用价值。这些产品广泛使用高压多芯片IGBT模块，其可靠性直接影响系统寿命。通过在驱动电路中集成VGE(pre-th)监测功能，阳光电源可实现对IGBT芯片早期退化或...
使用乙基肼甲酸盐抑制二价锡氧化以实现高性能全钙钛矿叠层太阳能电池
Minimizing tin(Ⅱ)oxidation using ethylhydrazine oxalate for high-performance all-perovskite tandem solar cells
Jianhua Zhang1Xufeng Liao1Weisheng Li1Yutian Tian1Qinyang Huang1Yitong Ji1Guotang Hu2Qingguo Du3Wenchao Huang1Donghoe Kim4Yi-Bing Cheng5Jinhui Tong1 · 半导体学报 · 2025年5月 · Vol.46
全钙钛矿叠层太阳能电池（ATSCs）有望突破传统单结器件的Shockley-Queisser效率极限。然而，作为其关键子电池的锡铅混合钙钛矿太阳能电池（PSCs）性能与稳定性仍显著落后于纯铅基器件，主要受限于钙钛矿快速结晶及Sn²⁺易氧化导致的粗糙形貌和p型自掺杂。本文在钙钛矿界面引入乙基肼甲酸盐（EDO），有效抑制Sn²⁺氧化并提升结晶质量。经EDO修饰的锡铅PSCs实现了21.96%的光电转换效率，且重现性优异。进一步将EDO用于叠层电池中的锡铅子电池界面钝化，获得了27.58%的高效ATS...
解读: 该全钙钛矿叠层电池技术对阳光电源光伏产品线具有前瞻性价值。27.58%的叠层电池效率突破单结极限，为SG系列逆变器未来适配高效率组件提供技术储备。EDO抑制Sn²⁺氧化提升稳定性的思路，可借鉴至PowerTitan储能系统的电芯界面钝化设计，延长循环寿命。叠层电池的宽光谱吸收特性需要MPPT算法优化...
基于联合TSEPs建模的负载无关结温估计方法研究
Load-Independent Junction Temperature Estimation via Combined TSEPs Modeling for SiC MOSFETs
Meng Luo · Kun Tan · Xi Tang · Cungang Hu 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年10月
高精度的结温估计对于碳化硅（SiC）金属 - 氧化物 - 半导体场效应晶体管（MOSFET）的可靠性和安全运行至关重要。利用对温度敏感的电参数（TSEPs）的方法在监测中被广泛采用，具有非侵入性和热响应快的优点。本文提出了一种与负载无关的结温模型，该模型结合了三个TSEPs，即漏极电压峰值（$V_{DS,pk}$）、漏极电流峰值（$I_{D,pk}$）和导通延迟时间（$t_{d,on}$）。与其他依赖单个或较少TSEPs的方法相比，该模型消除了负载电压和电流的影响，从而提高了估计精度和抗干扰能力...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于多参数融合的SiC MOSFET结温估算技术具有重要的应用价值。作为全球领先的光伏逆变器和储能系统供应商，阳光电源产品中大量采用SiC功率器件以实现更高的功率密度和转换效率，而精确的结温监测是保障系统可靠性和延长器件寿命的关键技术。 该论文提出的多温敏参数（TSE...
一种基于漏极电压摆动的SiC MOSFET快速短路检测方法
A Fast Short Circuit Detection Method for SiC MOSFETs Based on Drain Voltage Swing
Zekun Li · Bing Ji · Kun Tan · Puzhen Yu 等6人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年3月
尽管碳化硅（SiC）MOSFET性能优越，但其热容量小、开关速度快，对短路保护提出了更高要求。本文提出一种基于漏源电压（V<sub>DS</sub>）摆动的快速可靠短路保护方法，可在器件达到临界损伤前迅速检测并关断。该方法在150 ns和24 ns内分别实现Type-I与Type-II短路的超快检测；利用现有RC缓冲电路实现短路检测与主电路保护的集成，不改变其原有功能；结合低成本数字栅极驱动器中的新型采样保持（S/H）电路，提升工况适应性。实验平台验证了该方案的有效性与重复性。
解读: 该SiC MOSFET快速短路检测技术对阳光电源ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器具有重要应用价值。其150ns超快检测响应可显著提升功率模块可靠性，特别适用于PowerTitan大型储能系统中高频开关场景的器件保护。基于Vds摆动的检测方法与现有RC缓冲电路集成，无需额外硬件成本，可直接应用于...
基于半桥子模块的MMC中IGBT非接触式关断时间测量方法
Non‐Contact Turn‐Off Time Measurement Method for IGBTs in the Half‐Bridge Submodule Configuration of MMC
Jiyun Liu · Bowen Gu · Tianqi Li · Jian Luo 等8人 · IET Power Electronics · 2026年1月 · Vol.19
本文提出一种基于负载共模电流衰减的非接触式IGBT关断时间测量方法，适用于模块化多电平换流器（MMC）。该方法无需额外传感器，利用现有电流监测实现在线健康评估，可有效监测结温变化与器件老化，实验验证了其在电容电压、负载电流及温度关联分析中的可行性。
解读: 该方法对阳光电源ST系列储能变流器（PCS）、PowerTitan液冷储能系统及风电变流器中IGBT模块的状态监测具有直接应用价值。MMC拓扑广泛用于高压大容量储能并网场景，精准关断时间监测可提升IGBT寿命预测精度，支撑iSolarCloud平台开展功率器件级预测性维护。建议在下一代高可靠性PCS...