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采用有源钝化技术抑制浮动Si衬底诱导背栅效应的900-V p-GaN栅HEMT
900-V active-passivation p-GaN gate HEMT with suppressed floating Si substrate induced back-gating effect
Hao Chang · Junjie Yang · Jingjing Yu · Jiawei Cui · Applied Physics Letters · 2025年1月 · Vol.126
本文报道了一种采用有源钝化技术的900-V p-GaN栅高电子迁移率晶体管（HEMT），有效抑制了由浮动Si衬底引起的背栅效应。通过引入深沟槽隔离与介质填充的有源钝化结构，显著降低了漏极对衬底的电场耦合，从而消除背栅导致的阈值电压不稳定性与动态导通电阻退化。器件在高压关断状态下表现出优异的可靠性与稳定性，同时保持良好的开关性能。该设计为高压p-GaN栅HEMT在功率集成应用中的性能优化提供了有效解决方案。
解读: 该900-V p-GaN栅HEMT的有源钝化技术对阳光电源功率器件应用具有重要价值。通过深沟槽隔离抑制背栅效应，解决了GaN器件阈值电压漂移和动态导通电阻退化问题，可直接应用于ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器的高频开关电路。900V耐压等级匹配1500V光伏系统和储能系统的母线电压需求，有源钝...
一种改进的双相移脉宽调制策略用于并联三电平逆变器抑制环流
A Modified DPS PWM Strategy for Parallel Three-Level Inverters to Suppress Circulating Current
Cunyu Fang · Mengmeng Jing · Haiyang Wang · Chang Liu 等6人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年6月
本文提出了一种改进的双相移脉宽调制（MDPS-PWM）策略，旨在抑制并联三电平逆变器中的环流。与传统双相移PWM不同，该方法引入了特定设计的相移角以抑制环流，通过降低共模电压差值的幅值有效减小环流幅值，同时不损害输出电流质量。此外，采用基于锯齿载波的调制策略简化了实现过程。仿真与实验结果验证了所提MDPS-PWM方法的有效性与优越性。
解读: 该改进的双相移PWM策略对阳光电源ST系列储能变流器和PowerTitan大型储能系统具有重要应用价值。并联三电平拓扑是阳光电源大功率储能系统的核心架构，环流抑制直接影响系统效率和可靠性。该MDPS-PWM方法通过优化相移角设计降低共模电压差，可有效减小并联模块间环流损耗，提升系统效率1-2%。基于...
一种用于配电网多逆变器协调的新型刚性共识方法
A Novel Rigid Consensus Method for Multi-Inverter Coordination in Distribution Networks
Chang Li · Yong Li · Yijia Cao · Can Wang 等6人 · IEEE Transactions on Industry Applications · 2025年7月
由于光伏发电（PV）能源对配电网稳定运行具有不利影响，导致电网出现严重的电压越限问题，因此将其大规模接入配电网已成为一项重大挑战。为应对这一挑战，本文提出了一种分布式电压调节策略，该策略为智能光伏逆变器采用了一种新型刚性一致性方法。所提出的控制策略将单个光伏逆变器视为智能体，并建立了一个多智能体刚性一致性框架。利用该框架，可确保多智能体一致性过程的高效收敛。利用实际数据对该算法进行了测试，仿真结果表明，该算法能够快速收敛并解决电压问题。因此，所开发的策略有望应用于高渗透率的低压光伏配电网，以有效...
解读: 该刚性共识分布式协调方法对阳光电源SG系列光伏逆变器及ST储能变流器的多机并联控制具有重要应用价值。当前配电网中多台SG逆变器并网运行时，传统集中式控制存在单点故障风险且扩展性差。该方法基于一致性算法实现无中央控制器的分布式协调，可直接应用于阳光电源iSolarCloud平台的多逆变器集群管理，提升...
考虑频率-电压耦合效应的并网型虚拟同步发电机振荡传播建模
Modeling for Oscillation Propagation With Frequency-Voltage Coupling Effect in Grid-Connected Virtual Synchronous Generator
Chang Li · Yaqian Yang · Yong Li · Yuxing Liu 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年9月
本文提出一种考虑频率 - 电压耦合效应的构网型虚拟同步发电机（GF - VSG）系统振荡传播机理阐释建模方法。具体而言，所提出的自稳定环模型和感应稳定环模型阐明了VSG频率与电压之间振荡传播的物理意义。所提出的模型和方法弥补了传统单输入单输出系统无法识别这种振荡传播现象的不足。研究还发现，尤其是在振荡传播受到抑制时，频率振荡并不总是与电压振荡耦合。最后，通过仿真和实验验证了所建模型和分析的有效性。
解读: 从阳光电源的业务视角来看，该论文针对构网型虚拟同步发电机（GF-VSG）的振荡传播建模研究具有重要的战略价值。随着我司在储能系统和新能源并网领域的深入布局，构网型控制技术已成为提升电网支撑能力的核心方向，而该研究恰好解决了这一技术路线中的关键稳定性问题。 论文提出的频率-电压耦合振荡传播机制对我司...
热界面材料对半导体功率模块中器件热耦合影响的研究
Impact of Thermal Interface Materials on the Device Thermal Coupling in Semiconductor Power Modules
Xiang Li · Guiqin Chang · Matthew Packwood · Qiang Xiao 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年11月
本文研究了不同热界面材料（TIMs）对半导体功率模块内部器件间热耦合的影响。具体而言，针对配备续流快速恢复二极管（FRDs）的绝缘栅双极型晶体管（IGBT）功率模块，采用两种热界面材料，即导热硅脂和石墨片进行研究。首先对功率模块内部芯片间的热耦合进行了理论分析，随后给出了数值模拟和实验测试结果。结果之间的一致性验证了热界面材料的热导率越低，芯片间的热耦合越强。由于自热热阻和耦合热阻均取决于热界面材料的热导率，因此对二者在总热阻中的贡献比例变化进行了量化。此外，还表征了热界面材料对IGBT芯片和F...
解读: 作为全球领先的光伏逆变器和储能系统供应商，阳光电源的核心产品高度依赖IGBT功率模块的热管理性能。该论文针对导热界面材料（TIM）对功率半导体器件热耦合影响的研究，对我司产品可靠性提升具有重要参考价值。 在大功率光伏逆变器和储能变流器中，IGBT与续流二极管（FRD）的热耦合效应直接影响系统的功率...
直接驱动D模氮化镓高电子迁移率晶体管的开关特性及关断损耗降低
Direct Drive D-Mode GaN HEMT Switching Characteristics and Turn-Off Loss Reductions
Jih-Sheng Lai · Hsin-Che Hsieh · Ching-Yao Liu · Wei-Hua Chieng 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年11月
本文旨在通过直接驱动门控和双脉冲测试来评估耗尽型氮化镓高电子迁移率晶体管（d 型 GaN HEMT）的开关能量。门极驱动电路采用了改进的共源共栅结构以实现“常关”操作，并配备了一个电荷泵电路，用于在关断操作时提供负的门极电压。本文从理论上阐述了这些特性，并通过实验结果进行了验证。与增强型功率 MOSFET 或 HEMT 类似，调节门极驱动电阻会影响开关速度和相关损耗，但 d 型 GaN HEMT 还具有通过门极电压控制降低关断损耗的额外特性。因此，本文的主要贡献在于提出并验证了采用直接驱动方法可...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于耗尽型GaN HEMT直接驱动技术的研究具有重要的战略价值。该技术通过改进的级联结构实现"常关"运行，并利用电荷泵电路提供负栅极电压，在关断损耗降低方面展现出显著优势，这与我们在光伏逆变器和储能变流器领域对高效率功率器件的需求高度契合。 对于阳光电源的核心产品而言...
基于STDR/SSTDR阻抗特征的IGBT故障诊断研究
Research on IGBT Fault Diagnosis Based on STDR/SSTDR Impedance Signatures
Weiyu Yuan · Shu Cheng · Chang Liu · Chaoqun Xiang 等5人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年9月
绝缘栅双极型晶体管（IGBT）的可靠故障检测对提升电力电子系统可靠性与性能至关重要。本文提出一种改进的序列/扩频时域反射法（STDR/SSTDR），通过交叉相关分析与多元线性回归提取反映器件状态的阻抗特征，并实现空间位置与阻抗响应的同步识别。引入信号频率与直流偏置的双调节机制，利用高频扩频信号增强主反射峰可辨性以精确定位，结合低频正偏激励抑制寄生效应，有效获取导通状态下IGBT芯片的阻抗特征。实验结果表明，该方法在多种IGBT开路故障检测中具有高精度与强鲁棒性，尤其在信号严重重叠与结构复杂条件下...
解读: 该STDR/SSTDR阻抗特征诊断技术对阳光电源功率器件可靠性提升具有重要价值。可直接应用于ST系列储能变流器、SG系列光伏逆变器及车载OBC的IGBT模块在线监测，通过双调节机制（高频定位+低频偏置）实现导通状态下芯片级故障精准识别，突破传统方法在复杂拓扑中的局限。该技术可集成至iSolarClo...
基于扰动观测器与漏斗控制的VSC-MTDC并网海上风电场暂态频率-电压支撑策略
Transient Frequency-Voltage Support Strategy for VSC-MTDC Integrated Offshore Wind Farms Based on Perturbation Observer and Funnel Control
Wen Gao · Kaishun Xiahou · Yang Liu · Zhigang Li 等6人 · IEEE Transactions on Sustainable Energy · 2025年2月
针对基于电压源换流器的多端直流系统（VSC-MTDC）并网的低惯量海上风电场（OWFs）所面临的暂态频率与电压稳定性问题，提出一种基于非线性扰动观测器与漏斗控制的暂态频率-电压支撑（PFTFVS）策略。该策略通过改进观测器的扰动估计能力与漏斗控制器的自适应特性，提升系统的暂态支撑能力及抗干扰性能。方案包含三部分：风电机组的自适应暂态频率与转速控制、利用直流电容储能特性的换流站频率支撑控制，以及基于快速功率调节能力的换流站电压支撑控制。仿真验证了所提策略的有效性与鲁棒性。
解读: 该暂态频率-电压支撑策略对阳光电源ST系列储能变流器和PowerTitan大型储能系统具有重要应用价值。文章提出的扰动观测器与漏斗控制方法可直接应用于构网型GFM控制技术优化，提升储能系统在弱电网下的暂态支撑能力。其直流电容储能特性的频率支撑控制思路可借鉴至SG系列光伏逆变器的直流侧能量管理，增强光...
光伏-电池混合系统中双直流端口直-交流变换器的泄漏电流抑制
Leakage Current Suppression for Dual-DC-Port DC–AC Converter in PV-Battery Hybrid System
Zhaonan Li · Xiangyang Xing · Chunshui Du · Xiangjun Li 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年1月
由于单级功率变换具有高效率和低成本优势，双直流端口直-交变换器被广泛应用于光伏-电池混合系统。然而，受共模电压（CMV）抑制与功率分配耦合特性的影响，该结构中的泄漏电流抑制面临挑战。本文提出一种基于大、中、小矢量非对称调制并降低CMV跳变的方法。首先在不同电压条件下计算并排序电压矢量的CMV；随后依据排序关系，在开关序列中相邻矢量间最多切换一次以减少CMV跳变。此外，高CMV的小矢量和中矢量序列可作为独立功率控制序列，实现电池充放电调节。最后，提出新型功率控制策略，通过电池功率补偿光伏功率波动，...
解读: 该双直流端口变换器的泄漏电流抑制技术对阳光电源ST系列储能变流器和SG系列光储一体机具有重要应用价值。通过非对称调制降低共模电压跳变，可直接应用于阳光电源光储融合系统，有效解决非隔离型拓扑中光伏侧对地寄生电容引起的泄漏电流问题，满足VDE-AR-N 4105等并网标准。该技术实现的功率解耦控制策略，...
电网-connected BESS中功率转换系统的主动显式模型预测电流控制
Active Explicit Model Predictive Current Control of Power Conversion System in Grid-Connected BESS
Mingming Zhang · Chang Liu · Mian Li · IEEE Transactions on Energy Conversion · 2025年3月
针对并网电池储能系统（BESS）中的功率转换系统（PCS），开发了一种主动显式模型预测电流控制器（APCC）。推导了PCS的精确离散时间模型，系统矩阵和输入矩阵均表示为缩放旋转矩阵，显著简化了控制器设计。将考虑BESS直流母线电压变化的电流参考跟踪问题表述为一个多参数二次规划问题，其中可行电流域被划分为多个临界区域。结果表明，每个区域的最优控制律是电流跟踪误差的分段仿射函数，并且可以显式地预先计算，从而能够在工业电力驱动中实现高效的实时控制。将干扰观测器与显式预测控制器相结合以抑制集中干扰，并且...
解读: 从阳光电源储能系统业务视角来看，这项主动显式模型预测电流控制（APCC）技术具有重要的应用价值。该技术针对并网电池储能系统功率转换系统的核心痛点，通过将系统矩阵表示为旋转矩阵形式简化了控制器设计，并将最优控制律预先计算为分段仿射函数，显著降低了实时计算负担，这与阳光电源追求高性能、低成本的工业化路线...
一种用于低风力发电预测的自监督预学习方法
A Self-Supervised Pre-Learning Method for Low Wind Power Forecasting
Weiye Song · Jie Yan · Shuang Han · Ning Zhang 等6人 · IEEE Transactions on Sustainable Energy · 2025年1月
随着风电在电力系统中占比提升，其出力间歇性导致的低功率风险日益突出，准确预测低风力发电对缓解电力短缺至关重要。然而，由于低风速事件稀少，传统方法面临样本不足难题，制约了预测精度提升。为此，本文提出一种自监督预学习方法，通过挖掘低出力样本间的相似性与差异性，分别预测低风力发电事件（LWPE）的发生时段和低风力发电过程（LWPP）的功率序列。针对LWPE预测，设计基于对比学习的孪生残差收缩网络，利用样本对进行特征预学习以缓解样本不平衡；对于LWPP预测，构建基于模式识别的嵌入式预测框架，将典型波动模...
解读: 该自监督预学习方法对阳光电源储能与风电产品线具有重要应用价值。可将其集成至ST系列储能变流器的EMS能量管理系统，提升风储联合运行策略的精准度；应用于PowerTitan大型储能系统的调度优化，实现对低风力时段的精准响应。该技术可优化iSolarCloud平台的预测算法，提高风电场群的运维效率。特别...
基于共模电流模式的逆变器馈电电机线端和内部线圈绝缘在线状态监测
Online Condition Monitoring of Line-end and Internal Coils Insulation for Inverter-fed Machines Based on Common-mode Current Modes
Shanhu Li · Chang Wang · Tianrui Fang · Xinhao Ding 等6人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年10月
针对实际应用中电缆绝缘参数影响,提出使用共模电流模式评估逆变器馈电电机线端和内部线圈绝缘状态的在线方法。建立包含电缆绝缘参数的共模等效模型,分析共模阻抗特性揭示共模电压阶跃下共模电流的主导模式和路径。得出高频共模电流振荡频率(fHFCM)与线端线圈绝缘的关系,以及变化电缆电感下中频振荡频率(fMFCM)与线端和内部线圈绝缘的耦合关系。采用变分模态分解(VMD)算法克服经典FFT和EMD局限性获得fHFCM和fMFCM。监测策略采用fHFCM确定线端线圈绝缘退化,结合电缆电感和线端线圈绝缘退化条件...
解读: 该共模电流绝缘监测技术对阳光电源电机驱动产品的预测性维护有重要应用价值。VMD算法在线监测方法可应用于新能源汽车电机驱动系统的绝缘状态评估,实现早期故障预警并延长电机寿命。共模等效模型对ST储能系统电机的绝缘退化机理研究有参考意义,可优化绝缘设计并提高可靠性。该技术对阳光电源智能运维平台的电机健康管...
基于“动态匹配与在线建模”策略的超短期风功率预测
Ultra-Short-Term Wind Power Forecasting Based on the Strategy of “Dynamic Matching and Online Modeling”
Yuhao Li · Han Wang · Jie Yan · Chang Ge 等6人 · IEEE Transactions on Sustainable Energy · 2024年8月
超短期风功率预测对电力系统实时调度、频率调节和日内市场交易具有重要意义。由于天气系统复杂性、机组老化及风电场控制策略等因素，风功率序列的时间依赖关系时变（即概念漂移），导致常用离线建模方法预测精度偏低。在线建模可利用流式数据最新信息捕捉动态变化规律，但现有方法难以满足电网对预测时效性的要求。为此，本文提出“动态匹配与在线建模”策略，通过幅值与波动特征相似性动态筛选训练样本，提升样本代表性并缩短训练时间；同时在匹配过程中引入数值天气预报风速信息以提高预测精度。基于中国三个风电场运行数据的实验结果表...
解读: 该风功率预测技术对阳光电源储能产品线具有重要应用价值。可直接应用于ST系列储能变流器和PowerTitan大型储能系统的调度控制,通过准确预测风电出力波动,优化储能系统的充放电策略,提升调峰调频性能。'动态匹配'方法可集成到iSolarCloud平台,为储能系统提供更精准的调度指令。该技术的在线建模...
碳化硅MOSFET瞬态解析建模方法简要综述
A Brief Review of SiC MOSFET Transient Analytical Modeling Methods: Principles, Current Status, and Parameters Modeling
Lina Wang · Zezhuo Yuan · Junming Chang · Zaiqia Wu 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年8月
在评估和优化半导体器件开关瞬态性能领域，解析建模方法因其简单、直观和实际适用性等优点而受到越来越多的关注。与相同功率等级的硅基功率器件相比，碳化硅（SiC）金属 - 氧化物 - 半导体场效应晶体管（MOSFET）的开关速度更快，这使得其开关瞬态过程对电路中寄生参数的影响极为敏感。这导致出现更复杂的瞬态特性，给 SiC MOSFET 开关瞬态的解析建模带来了挑战。本文综述了现有的用于分析 SiC MOSFET 与二极管对开关瞬态的解析建模方法。介绍了解析建模过程中采用的几种简化措施，并根据简化程度...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这篇关于SiC MOSFET开关瞬态分析建模方法的综述论文具有重要的战略参考价值。作为全球领先的光伏逆变器和储能系统供应商，阳光电源正处于功率半导体技术从硅基向碳化硅转型的关键阶段，而精确的瞬态建模能力直接关系到产品性能优化和市场竞争力提升。 该论文系统梳理的分段线性模型...
水力发电系统中的一次调频性能：宽范围运行下的精确量化与整体提升
Primary frequency regulation performance in hydropower systems: Precise quantification and holistic enhancement under wide-range operation
Xueding Lu · Chaoshun Li · Hao Chang · He Wang 等8人 · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.389
摘要 随着大量水电机组转向宽范围运行（WRO，即水头变化超过额定水头的7%，功率调节范围超过额定功率的50%），导致其在电网一次调频（PFR）考核中不达标的风险显著增加。为实现PFR性能的精确量化与整体提升，本文首先构建了一个具备模块化子系统切换功能的灵活水轮机调节系统（HTRS）仿真平台，以支持多种工况模拟与对比研究。其次，引入Prony辨识方法确定复杂非线性HTRS的稳定运行范围，相较于传统方法可节省90%以上的计算时间，且精度更高。在此基础上，分析了运行工况及主要非线性因素对系统稳定性的影...
解读: 该水电一次调频优化技术对阳光电源储能调频系统具有重要借鉴价值。研究中的Prony辨识法可应用于ST系列PCS的宽工况稳定域快速评估,节省90%计算时间;提出的调节上升时间、稳定时间及综合电量等性能指标体系,可直接移植到PowerTitan储能系统的调频性能量化评估中;针对低负荷工况的参数优化策略,对...
基于动态dv/dt开关模型的GaN HEMT三阶段最小切换损耗有源栅极驱动策略
Minimal Switching Loss Three-Stage Active Gate Driving Strategy Based on Dynamic dv/dt Switching Model for GaN HEMT
Shuo Zhang · Chang Liu · Xinyu Li · Desheng Zhang 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年11月
氮化镓高迁移率晶体管（GaN HEMT）的快速开关会导致高 $dv/dt$ 和严重的电磁干扰（EMI）问题，这需要在开关功率损耗之间进行权衡。三级栅极驱动（TSGD）可以缓解开关速度和损耗之间的矛盾，但由于 GaN HEMT 的非线性寄生电容，在现有的 TSGD 策略下实现最小开关损耗具有挑战性。为解决这一问题，本文提出了一种基于动态 $dv/dt$ 开关（DVTS）模型的最小开关损耗 TSGD 策略，该策略能够实现最小开关损耗。首先，基于电荷守恒原理，计算了 GaN HEMT 寄生电容的分段线...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于动态dv/dt开关模型的GaN HEMT三阶段主动栅极驱动技术具有显著的战略价值。GaN器件的高频快速开关特性是提升光伏逆变器和储能变流器功率密度的关键路径，但其带来的高dv/dt和严重EMI问题一直制约着实际应用。该技术通过电荷守恒原理建立分段线性等效模型，精确刻...
计及电池参数不一致性的35 kV大容量无变压器储能系统主电路参数优化设计
Main Circuit's Parametric Optimal Design Counting Inconsistent Battery Parameters and Control of 35 kV Large-Capacity Transformer-Less BESS
Chang Liu · Xianqiang Shi · Rui Li · Xu Cai · IEEE Transactions on Energy Conversion · 2024年8月
基于级联 H 桥变流器（CHBC）的 35 kV 大容量无变压器电池储能系统（LCTL - BESS）各相需要大量电池单体，且电池单体参数存在不一致性。在主电路参数设计中应充分考虑电池参数的不一致性，以提高系统对其的适应性，从而延缓电池的老化速度，确保电池全生命周期内的安全高效利用。系统每相功率模块的级联数量是系统最重要的主电路参数，对系统性能有显著影响，应综合考虑系统效率和安全性对其进行优化。由于系统效率和安全性评估模型与电池参数的不一致性密切相关，无法基于每个电池单体的详细参数在不同功率模块...
解读: 从阳光电源储能系统业务视角来看，这项针对35kV大容量无变压器级联H桥储能系统的研究具有重要的战略参考价值。该技术方案与我司PowerTitan等高压储能产品的技术路线高度契合，为进一步提升系统性能提供了理论支撑。 论文的核心创新在于将电池单体参数不一致性纳入主电路参数设计的全生命周期考量。这对阳...