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多相PWM变换器耦合电感统一模型
Unified Models for Coupled Inductors Applied to Multiphase PWM Converters
Minjie Chen · Charles R. Sullivan · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年12月
本文对多相耦合电感的电路模型进行了总结、比较与统一。将多绕组磁结构分类为并联耦合与串联耦合结构，并详细探讨了电感矩阵模型、扩展悬臂模型、磁路模型及多绕组变压器模型之间的数学关系，旨在优化多相变换器的设计与分析。
解读: 耦合电感技术在阳光电源的高功率密度组串式逆变器及大功率储能变流器（如PowerTitan系列）中具有重要应用价值。通过采用统一的磁路建模方法，研发团队可以更精确地优化多相交错并联变换器的磁集成设计，有效降低电流纹波，减小磁性元件体积，从而提升整机功率密度。建议将该统一模型集成至研发仿真平台，以指导大...
未来电力电子技术中多种潜在无源元件技术的根本性研究
Fundamental Examination of Multiple Potential Passive Component Technologies for Future Power Electronics
Phyo Aung Kyaw · Aaron L. F. Stein · Charles R. Sullivan · IEEE Transactions on Power Electronics · 2018年12月
本文针对电力电子变换器小型化需求，从数量级角度分析了多种储能机制，旨在寻找传统无源元件（特别是磁性元件）的替代方案，以解决高功率密度与高频化带来的设计挑战。
解读: 无源元件（电感、电容）是阳光电源组串式逆变器及PowerTitan/PowerStack储能系统中的核心成本与体积占比单元。随着公司产品向更高功率密度（如更高单机功率的组串逆变器）和更高开关频率（SiC器件应用）演进，磁性元件的设计瓶颈日益凸显。本文的研究有助于研发团队在下一代高频变换器设计中评估新...
包含利兹线的电感和变压器绕组热建模
Thermal Modeling of Inductor and Transformer Windings Including Litz Wire
Phyo Aung Kyaw · Mylene Delhommais · Jizheng Qiu · Charles R. Sullivan 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2020年1月
本文提出了一种针对电感和变压器绕组（含利兹线）的热阻近似解析模型。该模型仅需材料热属性和几何尺寸参数，即可实现磁性元件电学与热学性能的协同优化，从而助力高功率密度电力变换器的设计。
解读: 磁性元件是阳光电源组串式逆变器、PowerTitan及PowerStack储能变流器中的核心损耗源。该解析模型能够显著提升研发阶段磁性元件热设计的精度与效率，减少对耗时有限元仿真（FEA）的依赖。在追求高功率密度的产品迭代中，该方法有助于优化绕组结构，降低温升，从而提升逆变器和PCS在高温环境下的输...
平面磁性元件阻抗与电流分布建模的系统化方法
A Systematic Approach to Modeling Impedances and Current Distribution in Planar Magnetics
Minjie Chen · Mohammad Araghchini · Khurram K. Afridi · Jeffrey H. Lang 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2016年1月
本文提出了一种针对PCB绕组平面磁性元件的系统化建模方法。该方法旨在解决高开关频率下系统集成面临的挑战，通过精确且快速的建模手段，优化平面磁性元件的阻抗特性与电流分布，从而提升电力电子变换器的功率密度与效率。
解读: 平面磁性元件是阳光电源组串式光伏逆变器及PowerStack/PowerTitan储能系统高功率密度设计的核心。随着开关频率的提升，传统的磁性元件设计方法已难以满足高效率与高集成度的要求。该研究提出的系统化建模方法，能够有效优化PCB绕组的电流分布，降低高频损耗，并提升热管理性能。建议研发团队将其应...
锰锌铁氧体磁芯磁导率、介电常数及磁芯损耗的高频表征测量方法
Measurement Methods for High-Frequency Characterizations of Permeability, Permittivity, and Core Loss of Mn-Zn Ferrite Cores
Marcin Kacki · Marek S. Rylko · John G. Hayes · Charles R. Sullivan · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年12月
锰锌铁氧体是高频大功率磁性元件的首选材料。由于厂商提供的规格书往往不足以支持高性能设计，本文探讨了针对磁导率、介电常数及功率损耗的高频测量方法，旨在为磁性元件的精确设计与优化提供理论支撑。
解读: 磁性元件是阳光电源组串式逆变器、PowerTitan/PowerStack储能变流器及车载充电机的核心损耗源。随着功率密度提升和开关频率增加，铁氧体在高频下的非线性特性对效率和热设计至关重要。本文提出的高频表征方法能有效提升研发团队对磁性材料的选型精度，优化高频变压器与电感设计，从而降低整机损耗，提...
锰锌铁氧体磁芯高频磁通分布的分析与实验研究
Analysis and Experimental Investigation of High-Frequency Magnetic Flux Distribution in Mn-Zn Ferrite Cores
Marcin Kacki · Marek S. Rylko · John G. Hayes · Charles R. Sullivan · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年1月
本文全面研究了锰锌铁氧体环形磁芯中的高频磁通分布。通过实验获取新特性并用于磁通建模，利用一维解析模型、传输线模型及有限元分析方法对磁通分布进行了预测，旨在深入理解高频磁性元件的损耗与性能。
解读: 磁性元件是阳光电源组串式逆变器、PowerTitan储能变流器及充电桩中电感和变压器的核心。随着产品向高功率密度和高频化演进，磁芯损耗与热分布成为设计的瓶颈。本文提出的高频磁通分布建模方法及有限元分析手段，可直接应用于阳光电源研发中心对磁性元件的优化设计，有助于降低高频工作下的磁芯温升，提升整机效率...
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...
利用高Q值自谐振结构进行无线电能传输
Wireless Power Transfer Utilizing a High-Q Self-Resonant Structure
Aaron L. F. Stein · Phyo Aung Kyaw · Charles R. Sullivan · IEEE Transactions on Power Electronics · 2019年7月
无线电能传输（WPT）系统的传输距离和效率受限于谐振线圈的品质因数。传统线圈在高频下受趋肤效应和邻近效应影响导致损耗严重。本文提出一种多层自谐振结构，作为一种低成本实现高Q值线圈的方法，有效提升了高频下的传输性能。
解读: 该技术主要针对无线电能传输领域，虽然目前阳光电源的核心业务集中在光伏逆变器、储能系统及有线充电桩，但随着电动汽车充电技术向无线化、高频化方向演进，该高Q值自谐振结构研究可作为阳光电源充电桩业务的前瞻性技术储备。特别是在提升充电效率、降低高频损耗方面，该方案对未来开发高效无线充电模块具有参考价值，建议...
为何选择MagNet：量化功率磁性材料特性建模的复杂性
Why MagNet: Quantifying the Complexity of Modeling Power Magnetic Material Characteristics
Diego Serrano · Haoran Li · Shukai Wang · Thomas Guillod 等10人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年11月
本文探讨了开发先进数据驱动模型以描述功率磁性材料特性的必要性。磁芯损耗和磁滞回线是磁性元件设计的关键，但其物理机制复杂且难以直接应用。由于损耗和磁滞回线受材料特性及电气运行条件影响显著，本文旨在通过量化建模复杂性，推动数据驱动方法在磁性元件设计中的应用。
解读: 磁性元件（电感、变压器）是阳光电源光伏逆变器及储能PCS的核心组件，直接决定了产品的功率密度、效率及热性能。随着PowerTitan等大功率储能系统及组串式逆变器向更高功率密度演进，传统经验公式已难以满足高频化设计需求。本文提出的数据驱动建模方法，有助于研发团队在iSolarCloud运维数据支撑下...
一种利用电压镜像变压器表征功率磁性元件的简化直流偏置注入方法
A Simplified DC-Bias Injection Method for Characterizing Power Magnetics Using a Voltage Mirror Transformer
Shukai Wang · Haoran Li · Diego Serrano · Thomas Guillod 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年6月
本文提出了一种利用电压镜像变压器配置的简化直流偏置注入电路，旨在提升设备适用性与测量精度。通过镜像变压器，该方法有效降低了反射激励电压对直流源的影响，提升了直流偏置注入的质量，优化了功率磁性元件的测试流程。
解读: 磁性元件（电感、变压器）是阳光电源组串式/集中式光伏逆变器及PowerTitan/PowerStack储能变流器中的核心功率密度瓶颈。该方法通过优化直流偏置注入，能更精确地获取磁性元件在实际工作电流下的电感特性，有助于研发团队在设计阶段更精准地进行磁性元件选型与损耗评估。这对于提升逆变器和PCS的整...
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...
垂直堆叠LEGO-PoL CPU电压调节器
Vertical Stacked LEGO-PoL CPU Voltage Regulator
Jaeil Baek · Youssef Elasser · Kaladhar Radhakrishnan · Houle Gan 等10人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年6月
本文提出了一种用于超大电流微处理器的48-1V混合开关电容变换器，采用线性可扩展组负载点（LEGO-PoL）架构。该设计结合了3D堆叠封装与耦合电感技术，实现了小型化、高响应速度及垂直功率传输，具有极高的模块化与可扩展性。
解读: 该技术主要针对高性能计算（HPC）及数据中心服务器的供电需求，属于高功率密度DC-DC变换领域。虽然阳光电源目前的核心业务聚焦于光伏、储能及充电桩，但该研究中涉及的“高功率密度”、“3D堆叠封装”及“模块化设计”理念，对阳光电源未来的iSolarCloud智能运维平台配套的高性能计算中心供电方案，以...
MagNet：用于建模功率磁性材料特性的机器学习框架
How MagNet: Machine Learning Framework for Modeling Power Magnetic Material Characteristics
Haoran Li · Diego Serrano · Thomas Guillod · Shukai Wang 等12人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年12月
本文提出了一种名为MagNet的开源机器学习框架，用于功率磁性材料建模。该框架整合了超过50万个实验测量的激励数据点，涵盖多种材料及运行工况。文章详细阐述了数据采集与质量控制流程，并展示了机器学习在提升磁性元件建模精度与效率方面的应用潜力。
解读: 磁性元件（电感、变压器）是阳光电源光伏逆变器和储能PCS的核心损耗源。MagNet框架提供的机器学习建模方法，可显著提升磁性元件在高频、复杂工况下的损耗预测精度，有助于优化PowerTitan等储能系统及组串式逆变器的磁性设计，实现更优的功率密度和效率。建议研发团队引入该数据库进行磁性材料特性拟合，...
迷你LEGO CPU电压调节器
Mini-LEGO CPU Voltage Regulator
Youssef Elasser · Jaeil Baek · Kaladhar Radhakrishnan · Houle Gan 等11人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年3月
本文提出了一种小型化48V转1V、240A的线性可扩展LEGO架构CPU电压调节模块（VRM）。该Mini-LEGO转换器采用垂直供电技术，体积仅为30mm×11.2mm×8.4mm，峰值效率达87.1%，满载效率84.1%，功率密度高达1390 W/in³。
解读: 该文章探讨的超高功率密度垂直供电技术主要应用于数据中心服务器电源领域。虽然阳光电源目前的核心业务聚焦于光伏、储能及充电桩，与该类低压大电流CPU供电技术存在差异，但其高功率密度设计理念和垂直供电架构对阳光电源的iSolarCloud服务器机架电源优化、以及未来储能系统内部BMS与控制单元的微型化设计...