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客座编辑评述:构网型可再生能源发电的分析与控制
Guest Editorial: Analysis and Control for Grid-Forming Renewable Power Generation
Jiabing Hu · Yuanzhu Chang · Dong Chen · Yongning Chi 等6人 · IEEE Transactions on Energy Conversion · 2025年8月
本文综述了构网型可再生能源发电系统的分析与控制领域的最新研究进展。通过初步评估与全文同行评审相结合的方式,总结了各篇投稿在技术方法与创新见解方面的贡献,涵盖系统建模、稳定性分析、控制策略设计及实际应用验证等方面,旨在推动高比例可再生能源电网的可靠运行与动态性能提升。
解读: 该构网型可再生能源发电分析与控制研究对阳光电源核心产品线具有直接应用价值。在ST系列储能变流器和PowerTitan大型储能系统中,可借鉴其系统建模与稳定性分析方法,优化GFM控制策略,提升弱电网支撑能力和多机并联稳定性。对SG系列光伏逆变器,可融合其动态性能提升技术,增强电网适应性和故障穿越能力。...
可极化调控的界面电荷转移及CuInP2S6/AsSBr异质结构中的光伏特性
Polarization-controllable interface charge transfer and photovoltaic properties in CuInP2S6/AsSBr heterostructures
Ziqing Huang · Huakai Xu · Xingyuan Chen · Jiansheng Dong 等5人 · Applied Physics Letters · 2025年1月 · Vol.126
本文研究了CuInP2S6/AsSBr异质结构中由铁电极化调控的界面电荷转移机制及其对光伏性能的影响。通过第一性原理计算,揭示了外加极化方向可有效调节界面电荷重分布,进而显著影响内建电场和能带偏移。结果表明,特定极化取向下可实现高效的载流子分离与输运,显著提升光电转换效率。该工作为设计高性能、可调控的二维铁电光伏器件提供了理论依据和新思路。
解读: 该铁电异质结界面电荷调控技术对阳光电源光伏逆变器产品具有前瞻性参考价值。研究揭示的极化调控载流子分离机制可启发SG系列逆变器中MPPT算法的优化思路,通过动态调节工作点实现更高效的光电转换。虽然二维铁电材料尚处基础研究阶段,但其可调控内建电场的理念可借鉴至GaN功率器件的栅极电场优化设计中,提升器件...
实现超宽禁带半导体ε-Ga2O3的自支撑单晶取向薄膜及其在光电子器件应用中的前景
Realizing freestanding single-crystal oriented membranes of ultrawide-bandgap semiconductor ε-Ga2O3 and their prospects in optoelectronic device applications
Tao Zhang · Jiaying Shen · Dianmeng Dong · Qingyi Zhang 等6人 · Applied Physics Letters · 2025年1月 · Vol.126
本文报道了高质量自支撑单晶ε-Ga2O3取向薄膜的制备方法,该材料具有超宽禁带特性,展现出优异的热稳定性和化学惰性。通过异质外延生长结合剥离技术,成功获得可转移的柔性薄膜,并系统表征其晶体结构与光学性能。结果表明,ε-Ga2O3薄膜具有明确的晶体取向和高结晶质量,适用于深紫外光探测及高功率电子器件。研究为其在下一代光电子器件中的集成应用提供了可行路径。
解读: 该ε-Ga2O3超宽禁带半导体技术对阳光电源功率器件升级具有前瞻价值。相比现有SiC器件,ε-Ga2O3禁带宽度更大(>4.9eV),可实现更高耐压等级和更低导通损耗,适用于ST系列储能变流器和SG系列1500V光伏逆变器的功率模块优化。其优异热稳定性可降低散热需求,提升PowerTitan储能系统...
基于寄生电感并带寄生电阻自适应补偿的新型电流传感器
Novel Current Sensor Based on Parasitic Inductance With Adaptive Compensation for Parasitic Resistance
Xingchen Zhao · Tam Nguyen · Rolando Burgos · Dong Dong · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年7月
本文提出了一种新型电流传感器,该传感器利用变换器功率回路中现有的寄生电感来精确测量功率器件的电流,具有高密度、高带宽、低成本和非侵入性的特点。主要解决的问题是用于传感的走线的寄生电阻对所提出传感器的运行产生的影响。为缓解这一问题,提出了一种对寄生电阻进行可编程补偿的积分器电路,以有效消除寄生电阻对传感器输出的影响。此外,为应对温度敏感型寄生电阻的变化,提出了一种创新的在线自适应方法。该方法可动态调整对寄生电阻的补偿,即使事先不知道确切的电阻值,也能确保自动消除其影响。所提出的电流传感器不仅克服了...
解读: 从阳光电源的业务视角来看,这项基于寄生电感的新型电流传感技术具有显著的应用价值。在光伏逆变器和储能变流器等核心产品中,精确的电流检测是实现高效功率控制、故障保护和系统优化的关键环节。传统电流传感方案如霍尔传感器或分流电阻存在成本高、体积大、带宽受限或功耗损失等问题,而该技术巧妙利用功率回路中本已存在...
用于振荡抑制和同步开关的22kV超级共源共栅固态开关设计与优化
Design and Optimization of a 22 kV Super-Cascode Solid-State Switch for Oscillation Suppression and Synchronized Switching
Ning Yan · Xiang Lin · Rolando Burgos · Dong Dong · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年6月
在中压变换器中,由于商用开关器件的有限电压额定值,实现可靠的中压开关具有挑战性。为克服该限制,采用超级共源共栅结构,通过串联多个低压器件实现可扩展的高压运行。在此结构中,平衡电容选择对确保同步开关和最小化振荡(特别是开通瞬态期间)至关重要。现有设计方法主要关注关断性能,常忽略绝对电容值和开通动态的影响。本文对超级共源共栅开关中的电容选择进行系统分析,考虑电容偏移和绝对值。研究了这些参数对开通延迟、电压平衡和振荡抑制的影响。引入新型平衡电路以缓解栅极和漏源振荡,确保多个器件间的稳定同步运行。为验证...
解读: 该22kV超级共源共栅固态开关研究对阳光电源中高压应用有重要参考价值。10个3.3kV SiC MOSFET串联实现22kV开关的超级共源共栅结构为阳光电源在1500V以上光伏系统和中压储能系统中应用SiC器件提供了技术路径。优化电容选择抑制振荡和确保同步开关的系统设计方法可应用于阳光ST系列储能变...
烧结银焊点在Ni/Ag/Cu基板上高温老化过程中的微观结构演变与退化机制
Microstructural evolution and degradation mechanism of sintered silver joints on Ni/Ag/Cu substrates during high-temperature aging
Chuanqi Dong · Bolong Dong · Shaowei Hu · Yichen Zhu 等6人 · Journal of Materials Science: Materials in Electronics · 2025年1月 · Vol.36.0
纳米银烧结由于能够实现“低温连接、高温服役”,已被广泛应用于功率电子器件中的功率芯片连接技术。然而,烧结银焊点在长时间高温工作条件下容易发生退化甚至失效。目前关于此类焊点退化机制的研究主要集中在氧气引起的界面氧化问题,而对微观结构演变及内部孔隙动态行为对焊点性能影响的研究仍显不足。本研究系统考察了烧结银在高温老化过程中的结构演化及其相关的退化机制。研究发现,在高温条件下,烧结银层内部的孔隙会发生奥斯瓦尔德熟化(Ostwald ripening)。此外,残余有机物的分解和气体生成导致孔隙扩张以及长...
解读: 该纳米银烧结退化机理研究对阳光电源功率器件封装具有重要指导意义。在SiC/GaN功率模块(应用于ST系列PCS、SG逆变器及电动汽车驱动系统)中,银烧结层的高温老化直接影响器件可靠性。研究揭示的Ostwald熟化、孔隙演化及镍层氧化机制,为优化烧结工艺参数、改进基板镀层结构、提升功率模块热循环寿命提...
模拟高空平台卫星环境下的高性能刚性和柔性叠层钙钛矿光伏器件
High performance rigid and flexible tandem perovskite photovoltaics under mimic high-altitude platform satellite environments
Ram Datt · United Kingdom · Jinyan Guo · Dong Zhou 等5人 · Applied Physics Letters · 2025年1月 · Vol.126
本研究在模拟高空平台卫星环境下,系统评估了刚性和柔性叠层钙钛矿太阳能电池的光电性能。通过优化宽带隙顶电池与窄带隙底电池的能带匹配及界面工程,实现了高效的光捕获与载流子传输。器件在低气压、强紫外辐照及宽温变条件下仍保持优异的稳定性与能量转换效率。该成果为下一代空间光伏技术提供了兼具高效率与机械柔性的解决方案。
解读: 该叠层钙钛矿光伏技术对阳光电源SG系列光伏逆变器及特殊应用场景具有重要参考价值。研究中的宽窄带隙能带匹配与界面工程优化思路,可启发SG逆变器在极端环境下的MPPT算法改进,特别是针对高海拔、强紫外、宽温差工况的自适应控制策略。柔性钙钛矿器件的机械适应性为分布式光伏系统提供了新型组件方案,其低气压稳定...
用于并联SiC MOSFET精确动态电流测量的增强型di/dt-RC传感结构
Enhanced di/dt-RC Sensing Structure for Accurate Dynamic Current Measurement in Paralleled SiC MOSFETs
Che-Wei Chang · Dong Dong · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年3月
并联碳化硅(SiC)金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)为高功率应用提供了一种经济高效的增加电流能力的方法。然而,并联器件之间动态电流分配不均衡会导致损耗和热分布不均,可能引发器件故障。为了监测或主动平衡电流,需要一种能够跟踪高 $di/dt$ 动态电流的电流传感器。然而,现有的传感方法往往存在集成性差和成本高的问题,同时针对并联器件的 $di/dt$ - $RC$ 传感研究仍不充分。本文对并联碳化硅 MOSFET 的 $di/dt$ - $RC$ 传感进行了全面评估。为了提高传感精度并...
解读: 从阳光电源的业务视角来看,这项针对并联SiC MOSFET动态电流测量的增强型di/dt-RC传感技术具有重要的应用价值。在我们的光伏逆变器和储能变流器产品中,为满足大功率应用需求,并联SiC MOSFET已成为提升电流容量的主流方案。然而,并联器件间的动态电流不均衡一直是影响系统可靠性的关键痛点,...
行波差动保护技术及其在超长距离特高压直流输电线路中的应用
Traveling Wave Differential Protection Technology and Its Application in Ultra-Long-Distance UHVDC Transmission Line
Xinzhou Dong · Haozong Wang · Binshu Chen · Boliang Jin 等6人 · IEEE Transactions on Power Delivery · 2025年1月
行波差动保护(TWDP)基于输电线路的行波传播特性,在长距离输电线路保护中具有独特优势。本文提出一种适用于高压直流(HVDC)线路的实用时域TWDP方案,并开展理论分析与现场验证。研制了名为TP-03的TWDP装置,实验室测试表明:其在±1100 kV额定电压下可耐受最高1000 Ω故障阻抗,通信延时20 ms时动作时间仍小于30 ms。2020年10月,该装置首次应用于世界最高电压(±1100 kV)、最长距离(3284 km)、最大容量(额定12100 MW)的昌吉—古泉UHVDC工程,多次...
解读: 该行波差动保护技术对阳光电源大型储能系统直流侧保护具有重要借鉴价值。PowerTitan等MW级储能系统采用1500V直流母线,面临长距离直流电缆故障检测难题,传统保护方案在高阻故障下响应慢。文中提出的时域行波分析方法可移植至储能系统PCS与电池簇间的直流链路保护,实现ms级故障定位;1000Ω高阻...
面向最少控制数量的超大规模电网热过载缓解方法
Toward Minimal Number of Controls for Thermal Violation Mitigation for Very Large-Scale Grids
Lin Zeng · Hsiao-Dong Chiang · Dong Liang · IEEE Transactions on Power Systems · 2025年9月
为快速消除输电线路热过载以保障系统安全,需高效计算控制措施。本文提出一种新颖的两阶段方法,用于在大规模电网中快速求解最小控制动作集合,并在45000节点系统上以2秒内完成计算。第一阶段提取相关子网络,第二阶段采用迭代可行性检验(IFC)方法确定子网内最少控制数量。该方法综合考虑交流有功与无功潮流方程及混合整数非线性规划(MINLP)模型,常可达到全局最优。通过多规模系统测试,验证了方法的可扩展性与有效性,计算速度较传统方法提升三个数量级,且显著减少所需控制动作,适用于在线应用。
解读: 该超大规模电网热过载快速缓解技术对阳光电源PowerTitan储能系统和ST系列储能变流器具有重要应用价值。文中提出的两阶段最小控制动作算法可直接应用于储能系统的电网支撑功能:当检测到输电线路过载时,通过子网络提取和迭代可行性检验,在2秒内快速确定最少数量的储能单元参与有功/无功调节,避免全站响应造...
多晶In掺杂Sb2Te3薄膜中实现高功率因子用于可穿戴应用
Realization of high power factor in polycrystalline In doped Sb2Te3 thin films for wearable application
Wenyu Yang · Yiming Zhong · Dongwei Ao · Dong Yang 等5人 · Applied Physics Letters · 2025年1月 · Vol.126
深圳大学物理与光电工程学院,射频异质集成国家重点实验室,广东省和教育部光电子器件与系统重点实验室,深圳先进薄膜与应用深圳市重点实验室。本文报道了在多晶In掺杂Sb2Te3薄膜中实现高功率因子的研究成果,该材料体系具有优异的热电性能,适用于柔性可穿戴热电转换器件。通过调控In掺杂浓度,优化载流子浓度与迁移率,显著提升了电导率与塞贝克系数的协同效应,从而获得高功率因子。该工作为发展高性能、低成本的柔性热电材料提供了可行路径。
解读: 该In掺杂Sb2Te3薄膜热电材料技术对阳光电源产品具有潜在应用价值。在**SiC功率器件**散热管理方面,高功率因子热电材料可用于电机驱动器和车载OBC中的主动热管理,将器件废热转换为电能,提升系统效率。在**储能系统**温控方面,可集成于PowerTitan系统的电池热管理模块,利用温差发电辅助...
高可靠性碳化硅紫外单光子雪崩二极管实现超过10000小时连续运行
Highly reliable SiC UV SPAD with over 10,000 hours of continuous operation
Yan Zhou · Xiaoqiang Tao · Tianyi Li · Dong Zhou 等6人 · IEEE Electron Device Letters · 2025年10月
本研究设计并制作了一种具有分离式吸收 - 电荷 - 倍增结构的紫外(UV)4H - 碳化硅(SiC)单光子雪崩光电二极管(SPAD)。
解读: 从阳光电源的业务视角来看,这项4H-SiC基紫外单光子雪崩光电二极管(UV SPAD)技术具有重要的潜在应用价值。该器件实现了超过10,000小时的连续运行可靠性,这一突破性指标对我们的核心业务领域具有多维度的技术启示。 在光伏逆变器领域,SiC材料已成为功率器件的重要发展方向,而本研究展示的Si...
用于设计高储能性能聚合物纳米复合材料的相场模拟物理信息神经网络
Physics-informed neural networks for phase-field simulation in designing high energy storage performance polymer nanocomposites
Qiao Li · Tan Zeng · Hongxiao Yang · Jun Ma 等6人 · Applied Physics Letters · 2025年1月 · Vol.126
本文提出一种基于物理信息神经网络(PINNs)的相场模拟方法,用于高效设计高能量存储性能的聚合物纳米复合材料。该方法融合深度学习与相场模型,通过嵌入控制方程和物理约束,显著提升计算效率并准确预测纳米复合材料中电畴演化与界面效应。结合实验验证,所提模型可优化填料分布与微观结构,实现高储能密度与低损耗。研究为多功能介电材料的设计提供了新范式。
解读: 该物理信息神经网络相场模拟技术对阳光电源储能系统的介电材料设计具有重要应用价值。在ST系列储能变流器和PowerTitan大型储能系统中,高能量密度电容器是直流母线支撑和滤波的关键器件,该技术可优化聚合物薄膜电容的填料分布与微观结构,提升储能密度并降低介电损耗,直接改善功率密度和系统效率。结合SiC...
一种用于带开尔文源连接的并联SiC MOSFET动态电流均衡的电流平衡栅极驱动器
A Current-Balancing Gate Driver for Dynamic Current Sharing of Paralleled SiC MOSFETs With Kelvin-Source Connection
Che-Wei Chang · Matthias Spieler · Ayman M. EL-Refaie · Renato Amorim Torres 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年10月
将碳化硅(SiC)金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)并联是提高电流处理能力的一种经济有效的解决方案。此外,采用开尔文源极配置已被证明有助于改善开关性能。然而,并联器件之间的动态电流不平衡会带来重大风险,包括损耗不均、结温不一致,在极端情况下还会出现热失控,最终导致器件失效。本文首先推导了动态电流共享的时域数学模型,该过程可用等效电路模型描述。随后,进行了全面的参数研究,以探究寄生元件对动态电流共享的影响,并给出了实际的布局建议。利用电流共享机制,将差模电感(DMC)集成到栅极驱动器中以...
解读: 从阳光电源的业务视角来看,这项SiC MOSFET并联均流技术具有显著的应用价值。在光伏逆变器和储能变流器等核心产品中,大功率应用场景普遍采用SiC器件并联方案以提升电流处理能力,这项技术直接切中了我们产品设计的痛点。 该论文提出的差模扼流圈(DMC)门极驱动方案,通过被动元件实现动态电流均衡,无...
采用混合Si和SiC半桥子模块的中压模块化多电平变换器运行控制
Operation of Medium-Voltage Modular Multilevel Converter With Hybrid Si and SiC Half-Bridge Sub-Modules
Linjie Han · Binbin Li · Huaiguang Gu · Dong Liu 等7人 · IET Power Electronics · 2025年8月 · Vol.18
本文研究了一种基于混合硅(Si)和碳化硅(SiC)半桥子模块的中压模块化多电平变换器(MV-MMC),旨在降低开关损耗。与采用全桥子模块的传统混合型MMC不同,本文仅通过引入半桥型SiC子模块实现系统稳定运行,保留了MMC的模块化特性。核心贡献在于合理分配开关动作,综合协调三个目标:降低总开关损耗、保证各子模块电容电压均衡,并抑制Si子模块的电容电压纹波。
解读: 该混合Si/SiC半桥MMC技术对阳光电源中压储能变流器和电动汽车驱动产品具有重要应用价值。核心创新在于通过半桥拓扑实现混合器件配置,相比全桥方案降低成本的同时保留模块化优势。其开关损耗优化与电容电压均衡协调控制策略可直接应用于ST系列储能变流器的功率模块设计,在保证Si器件安全运行的前提下,通过S...
一种具有穿通型NPN结构的新型SiC MOSFET以提升反向性能
A Novel SiC MOSFET With a Reach-Through NPN Structure for Enhancing Reverse Performance
Shan Lu · Dong Liu · Yi Kang · Xiaolong Lu 等5人 · IET Power Electronics · 2025年6月 · Vol.18
提出并利用Sentaurus TCAD仿真验证了一种集成穿通型JFET结构的SiC MOSFET。通过MATLAB bvp4c分析穿通电场模型,揭示了电子分布、穿通电场及电子加速机制。仿真结果表明,该结构可提供更宽且单向的反向导通电流路径,并降低导通压降VON,使开关开通和关断损耗分别降低53.4%和8.9%,反向导通电流路径宽度提升91%。因此,RT-MOS在高功率与高频应用中具备显著竞争力。
解读: 该穿通型NPN结构SiC MOSFET技术对阳光电源功率器件应用具有重要价值。反向导通性能提升91%和开关损耗降低53.4%,可直接应用于ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器的三电平拓扑设计中,优化双向功率流控制效率。在电动汽车驱动产品线,该技术可提升OBC充电机和电机驱动器的双向能量传输能力,降...
提高可靠性的NPC逆变器PWM方法研究
Reliability Enhanced PWM for NPC Inverter Focusing on Lifetimes of DC-link Capacitors and Power Devices
Dong-Jin Lee · Jae-Heon Choi · Ui-Min Choi · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年5月
功率器件与直流母线电容通常被视为电力变换器中可靠性最关键的元件,其热应力导致的损耗是引发失效的主要原因。已有研究通过降低热负荷提出了多种改进寿命的PWM方法,但大多仅单独考虑某一类元件。本文提出一种新型PWM策略,可同时降低NPC逆变器中直流母线电容与功率器件的热应力,从而协同提升整体可靠性。通过仿真与实验验证了所提方法的有效性与可行性。
解读: 该可靠性增强PWM技术对阳光电源ST系列储能变流器和PowerTitan大型储能系统具有重要应用价值。文章提出的协同优化策略可同时降低直流母线电容和功率器件热应力,直接契合阳光电源三电平NPC拓扑架构。在储能系统长周期运行场景下,该方法可显著延长关键元件寿命,降低OPEX成本。建议将此技术集成到iS...
迈向100%可再生能源电网:综述
Toward 100% Renewable Power Grids: A Review
Yayu Yang · Yan Wen · Zhengfa Zhang · Yuqing Dong 等6人 · IEEE Access · 2025年1月
本文综述100%可再生能源电网面临的技术挑战。可再生能源的波动性和不可预测性使电力平衡复杂化,逆变器型资源IBR渗透率提高引入谐振稳定性等新挑战。IBR的动态行为和故障响应与同步发电机显著不同,传统保护方案逐渐失效。文章综述电力平衡、电网灵活性、稳定性增强和先进保护策略的最新解决方案,评估近期技术进展,为实现弹性100%可再生电网提供关键研究方向。
解读: 该综述与阳光电源构网型储能技术发展方向一致。阳光电源PowerTitan2.0储能系统支持构网型GFM控制,可为高比例新能源电网提供惯量和电压支撑,解决逆变器型资源带来的稳定性问题。阳光1500V光伏逆变器和储能变流器具备低电压穿越、快速频率响应等先进电网支撑功能。结合阳光iSolarCloud智慧...
PMSM直驱伺服系统低速控制性能改进
Control Performance Improvement of PMSM Direct-Drive Servo System at Low Speeds
Zhenyuan Xu · Feifei Bu · Haihong Qin · Zhaopeng Dong 等6人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年1月
为改善永磁同步电机直驱伺服系统在低速运行下的速度控制性能,提出基于转子位置跟踪控制和无差拍预测电流控制的复合控制策略。转子位置跟踪控制将速度指令转换为实时转子位置轨迹以平滑跟踪,有效消除速度计算误差,在低速条件下表现出良好的速度跟随性能和抗干扰能力。基于两步预测的无差拍预测电流控制补偿控制延迟影响,有效改善电流环动态性能。
解读: 该伺服控制技术可应用于阳光电源跟踪支架系统的电机控制优化。通过先进的复合控制策略,提升跟踪支架在低速精确定位时的控制性能,降低抖动和误差,提高光伏跟踪精度,增加发电量,为大型地面光伏电站提供高性能跟踪解决方案。...
单级隔离型多谐振LLC逆变器,效率超过98%且反向功率降低
Single-Stage Isolated Multi-Resonant LLC Inverter with Over 98% Efficiency and Reduced Backflow Power
Dong Jiao · Zhengming Hou · Hao Wen · Jih-Sheng Lai · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年7月
本文提出一种基于多谐振LLC拓扑的创新性单级隔离型逆变器,通过在传统LLC谐振腔中引入三次谐波LC支路,实现宽输出范围与低总谐波畸变率。谐振网络中的零增益点使系统在有限开关频率范围内稳定运行,而三次谐波注入有效抑制反向功率,降低导通损耗,提升整体效率。实验搭建的2 kW样机在半载时峰值效率达98.14%,且全负载范围内输出电压THD低于2%,验证了该方案在高性能单级隔离型DC-AC应用中的可行性与优越性。
解读: 该多谐振LLC逆变器技术对阳光电源储能与光伏产品线具有重要应用价值。98.14%的半载效率和低于2%的THD指标可直接应用于ST系列储能变流器的DC-AC环节,提升储能系统在部分负载工况下的转换效率。单级隔离拓扑简化了PowerTitan系统的功率级设计,降低系统成本与体积。三次谐波注入抑制反向功率...
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