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利用耦合电感平衡多相飞跨电容多电平
FCML）变换器：建模、分析与局限性
Daniel H. Zhou · Janko Čeliković · Dragan Maksimović · Minjie Chen · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年8月
本文研究了利用耦合电感实现飞跨电容多电平（FCML）变换器被动平衡的建模、分析与设计方法。耦合电感通过降低电感电流纹波和开关应力，并提供飞跨电容电压平衡，显著提升了FCML拓扑的可扩展性。
解读: FCML拓扑凭借其高功率密度和低开关应力，在阳光电源的高效组串式逆变器及下一代储能变流器（PCS）研发中具有潜在应用价值。耦合电感技术能有效解决多电平拓扑中电容电压平衡的难题，有助于进一步缩小磁性元件体积，提升整机功率密度。建议研发团队关注该技术在PowerTitan等大功率储能系统DC-DC环节的...
飞跨电容多电平变换器关断动态建模与分析
Modeling and Analysis of Shutdown Dynamics in Flying Capacitor Multilevel Converters
Samantha Coday · Nathan Miles Ellis · Robert Carl Nikolai Pilawa-Podgurski · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年8月
本文研究了飞跨电容多电平（FCML）变换器在非计划关断期间的动态行为。文中建立了一个通用的N电平FCML变换器模型，涵盖了电容非线性、元件漏电流路径及体二极管特性。研究指出在非计划关断时开关管电压可能超过额定值，并提出了相应的缓解策略。
解读: 飞跨电容多电平（FCML）技术在提升功率密度和降低输出谐波方面具有显著潜力，对阳光电源的高功率密度组串式逆变器及储能变流器（PCS）研发具有参考价值。文章重点分析的非计划关断动态及过压风险，直接关系到电力电子变换器的可靠性设计。建议研发团队在开发下一代高压、高功率密度产品时，参考该模型对功率模块的瞬...
一种具有集成辅助电源和启动功能的五电平飞跨电容多电平变换器
A Five-Level Flying Capacitor Multilevel Converter With Integrated Auxiliary Power Supply and Start-Up
Andrew Stillwell · Robert Carl Nikolai Pilawa-Podgurski · IEEE Transactions on Power Electronics · 2019年3月
本文提出了一种五电平飞跨电容多电平（FCML）变换器，其集成辅助电源可为控制器和门极驱动电路供电。该辅助电源取自FCML变换器内部的低压节点，将电压额定值要求降低了75%，从而显著减小了辅助变换器的体积。
解读: 该技术对阳光电源的组串式逆变器及储能PCS产品线具有重要参考价值。多电平拓扑（如五电平FCML）能有效降低输出电压谐波，减小滤波电感体积，提升功率密度。文中提出的集成辅助电源方案，通过利用内部低压节点供电，不仅降低了辅助电源的耐压等级和体积，还简化了系统设计，有助于进一步优化阳光电源产品的硬件集成度...
用于高升压转换的高功率密度飞跨电容多电平Boost变换器分析与设计
Analysis and Design of a High Power Density Flying-Capacitor Multilevel Boost Converter for High Step-Up Conversion
Zitao Liao · Yutian Lei · Robert C. N. Pilawa-Podgurski · IEEE Transactions on Power Electronics · 2019年5月
本文研究了飞跨电容多电平（FCML）拓扑在高升压转换中的应用。与传统两电平Boost变换器相比，FCML拓扑利用高能量密度电容辅助电感进行能量存储与传输，具有降低开关电压应力、减小电压纹波等优势，显著提升了变换器的功率密度与效率。
解读: 该技术对阳光电源的组串式光伏逆变器及储能PCS产品线具有重要参考价值。随着光伏组件电压等级提升，FCML拓扑有助于在保持高效率的同时减小磁性元件体积，从而提升逆变器功率密度。对于PowerTitan等储能系统，该拓扑可优化DC-DC级设计，降低开关管电压应力，提升系统可靠性。建议研发团队评估FCML...
面向电动航空应用的氮化镓基交错式九电平飞跨电容多电平逆变器设计
Design of a GaN-Based Interleaved Nine-Level Flying Capacitor Multilevel Inverter for Electric Aircraft Applications
Tomas Modeer · Nathan Pallo · Thomas Foulkes · Christopher B. Barth 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2020年11月
本文提出了一种用于电动航空的交错式九电平飞跨电容多电平逆变器（FCML）。通过采用氮化镓（GaN）器件，该设计在严格的尺寸和重量限制下实现了高功率密度。文章详细介绍了两个单相九电平FCML模块的交错设计与实现方案。
解读: 该研究展示了高电平数（九电平）与宽禁带半导体（GaN）结合在提升功率密度方面的巨大潜力。对于阳光电源而言，虽然目前核心业务聚焦于地面光伏与储能，但随着户用及工商业逆变器对体积、重量及效率要求的不断提高，多电平拓扑结合GaN器件的技术路径具有重要的前瞻参考价值。建议研发团队关注该拓扑在超高功率密度组串...
用于单相降压型功率因数校正的六电平飞跨电容多电平变换器
A Six-Level Flying Capacitor Multilevel Converter for Single-Phase Buck-Type Power Factor Correction
Enver Candan · Nathan C. Brooks · Andrew Stillwell · Rose A. Abramson 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年6月
本文研究了飞跨电容多电平（FCML）变换器在单相降压型功率因数校正（PFC）中的应用。利用氮化镓（GaN）晶体管的最新进展，提升了数据中心240V交流转48V直流转换级的功率密度。
解读: 该研究探讨的六电平FCML拓扑结合GaN器件，显著提升了功率密度，这对阳光电源的户用光伏逆变器及充电桩业务具有参考价值。随着户用产品对体积和效率要求的不断提高，采用高频化、多电平化的拓扑结构是未来趋势。建议研发团队关注该拓扑在小功率AC/DC变换中的应用潜力，特别是在追求极致功率密度的充电桩模块或微...
利用耦合电感平衡飞跨电容多电平变换器：多谐振动力学
Balancing Flying Capacitor Multilevel Converters With Coupled Inductors: Multiresonant Dynamics
Daniel H. Zhou · Minjie Chen · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年5月
本文研究了采用耦合电感的飞跨电容多电平（FCML）变换器的动态平衡问题。耦合电感能有效降低纹波电流、加速瞬态响应并在稳态下平衡飞跨电容电压。然而，耦合电感改变了FCML变换器的动态平衡特性，本文对此类变换器的多谐振动力学原理进行了深入分析。
解读: FCML拓扑在提升功率密度和降低输出滤波需求方面具有显著优势，对阳光电源的组串式逆变器及PowerTitan系列储能变流器（PCS）具有重要的技术参考价值。通过引入耦合电感优化飞跨电容电压平衡，可进一步提升PCS的效率与功率密度，并改善在弱电网下的动态响应能力。建议研发团队关注该多谐振动力学模型，将...
面向电动汽车的堆叠式PCB高性能飞跨电容多电平逆变器设计
Design of a High Performance Flying Capacitor Multilevel Inverter for Electric Vehicles With Stacked Printed Circuit Boards
Logan Horowitz · Robert C. N. Pilawa-Podgurski · IEEE Transactions on Power Electronics · 2026年2月
针对电动交通领域对高效率与轻量化的需求，本文研究了飞跨电容多电平（FCML）逆变器拓扑。通过采用堆叠式PCB设计，有效集成了大量功率器件与驱动电路，显著提升了功率密度，为高性能电动汽车驱动系统提供了优化方案。
解读: 该研究关注的FCML拓扑及堆叠式PCB高密度集成技术，对阳光电源的电动汽车充电桩及车载电力电子产品线具有重要参考价值。随着充电桩向高压快充（800V及以上）演进，多电平拓扑能有效降低开关损耗并减小滤波器体积。建议研发团队关注该文中的PCB堆叠布局与寄生参数抑制技术，这不仅能提升充电桩的功率密度，还可...
开关输出电容在飞跨电容多电平变换器被动平衡中的作用
On the Role of Switch Output Capacitance on Passive Balancing Within the Flying Capacitor Multilevel Converter
Roderick S. Bayliss · Nathan C. Brooks · Robert C. N. Pilawa-Podgurski · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年2月
飞跨电容多电平（FCML）变换器通常依赖自然平衡机制实现电容电压均衡。然而，在特定电平数和占空比组合下，电压无法自然平衡。本文研究了开关输出电容对被动平衡的影响，揭示了其在提升变换器运行稳定性与可靠性方面的关键作用。
解读: FCML拓扑在高功率密度光伏逆变器和储能变流器（PCS）中具有显著优势，能有效降低滤波器体积并提升效率。阳光电源在组串式逆变器及PowerTitan系列储能系统中，对功率密度和效率有极致追求。本文关于开关输出电容对被动平衡影响的研究，对于优化高频化、多电平变换器的控制策略及硬件设计具有重要指导意义，...
飞跨电容多电平变换器主动平衡的小信号电荷模型
A Small-Signal Charge Model for Active Balancing of Flying Capacitor Multilevel Converters
Rahul K. Iyer · Giovanni Bonanno · Simone Buso · Paolo Mattavelli 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年12月
本文提出了飞跨电容多电平（FCML）变换器中电容电压动态的建模方法，以及用于将电容电压调节至标称平衡值的闭环控制技术。通过利用电感电流的线性纹波模型研究开环电容电压动态，推导出了小信号工厂模型，并分析了开关扰动对电压平衡的影响。
解读: 飞跨电容多电平（FCML）拓扑在提升功率密度和降低输出谐波方面具有显著优势。对于阳光电源的组串式逆变器及PowerTitan系列储能变流器（PCS），该小信号建模方法可优化多电平拓扑的控制策略，有效解决电容电压不平衡问题，提升系统在复杂工况下的稳定性。建议研发团队将其应用于高功率密度PCS产品的控制...
采用多种调制策略和可变开关频率的单相逆变器控制设计
Control Design of a Single-Phase Inverter Operating With Multiple Modulation Strategies and Variable Switching Frequency
Regina Ramos · Diego Serrano · Pedro Alou · Jesus Angel Oliver 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年2月
本文提出了一种针对采用多种调制策略的单相单级逆变器的控制线性化技术。该功率拓扑基于飞跨电容多电平（FCML）逆变器，控制策略基于对象逆模型。该技术实现了输入电流与输出电压的解耦控制，简化了控制逻辑。
解读: 该研究涉及的飞跨电容多电平（FCML）拓扑及解耦控制技术，对阳光电源的户用及工商业组串式逆变器具有重要参考价值。随着光伏逆变器向高功率密度和高效率发展，多电平拓扑的应用日益广泛，该文提出的控制线性化方法有助于提升逆变器在变开关频率下的动态响应速度和电能质量。建议研发团队关注该拓扑在提升单相逆变器效率...
基于氮化镓的模块化多端口多电平飞跨电容变换器通用架构
Generalized Architecture of a GaN-Based Modular Multiport Multilevel Flying Capacitor Converter
Mohamed Tamasas Elrais · Md Safayatullah · Issa Batarseh · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年8月
本文提出了一种基于氮化镓（GaN）的模块化多端口多电平飞跨电容（FCML）变换器架构。通过结合FCML设计与全桥展开电路，该架构具备高度灵活性，可适配多种应用场景，并支持交流与直流端口的灵活组合，旨在提升功率密度与转换效率。
解读: 该架构利用GaN器件的高频特性与飞跨电容多电平拓扑，能显著提升功率密度并降低无源器件体积，对阳光电源的户用光伏逆变器及小型化储能PCS产品具有重要参考价值。多端口设计契合光储一体化趋势，有助于优化系统集成度。建议研发团队评估该拓扑在轻量化、高效率场景下的应用潜力，特别是针对未来高频化、高功率密度要求...
飞跨电容多电平变换器实际应用中的电容电压平衡研究
Investigation of Capacitor Voltage Balancing in Practical Implementations of Flying Capacitor Multilevel Converters
Zichao Ye · Yutian Lei · Zitao Liao · Robert Carl Nikolai Pilawa-Podgurski · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年3月
飞跨电容多电平（FCML）变换器具备电容电压自然平衡特性，但在相移PWM调制下仍可能出现电压偏差，需引入主动平衡控制。本文探讨了FCML变换器在实际应用中的电压平衡机制及其动态特性，为提升多电平变换器的稳定性和可靠性提供了理论与实践指导。
解读: 飞跨电容多电平（FCML）拓扑在提升功率密度和降低输出谐波方面具有显著优势，与阳光电源的高功率密度组串式逆变器及PowerTitan系列储能变流器（PCS）的技术演进方向高度契合。随着光伏与储能系统向更高电压等级和更小体积发展，FCML拓扑的应用能有效降低滤波成本。建议研发团队关注该文提出的主动平衡...
基于谷值电流检测与恒定有效占空比控制的飞跨电容多电平变换器主动电压平衡
Active Voltage Balancing in Flying Capacitor Multi-Level Converters With Valley Current Detection and Constant Effective Duty Cycle Control
Andrew Stillwell · Enver Candan · Robert C. N. Pilawa-Podgurski · IEEE Transactions on Power Electronics · 2019年11月
飞跨电容多电平（FCML）变换器面临电容电压平衡的挑战，不平衡会导致开关管电压应力增加。本文提出了一种基于谷值电流检测与恒定有效占空比控制的方法，旨在解决传统方法在电压平衡控制中的性能局限，提升变换器的可靠性与功率密度。
解读: FCML拓扑在提升逆变器功率密度和降低输出谐波方面具有显著优势。阳光电源在组串式逆变器和储能PCS领域持续追求高功率密度与高效率，该技术有助于优化多电平变换器的电容电压控制策略，减少开关应力，从而提升系统可靠性。建议研发团队关注该控制算法在高性能光伏逆变器及储能变流器中的应用潜力，特别是在高压直流输...
用于飞跨电容多电平变换器和混合开关电容变换器浮动栅极驱动器的改进自举方法
Improved Bootstrap Methods for Powering Floating Gate Drivers of Flying Capacitor Multilevel Converters and Hybrid Switched-Capacitor Converters
Zichao Ye · Yutian Lei · Wen-Chuen Liu · Pradeep S. Shenoy 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2020年6月
飞跨电容多电平（FCML）及混合开关电容（SC）变换器中，浮动开关的栅极驱动供电是实现高功率密度设计的关键挑战。传统隔离DC/DC方案体积大、成本高且效率低。本文提出了五种改进的自举供电方法，旨在实现更紧凑、高效的栅极驱动电源电路设计。
解读: 该研究针对多电平拓扑中复杂的浮动驱动供电问题，对于阳光电源的组串式逆变器及PowerTitan等储能变流器产品具有重要参考价值。随着公司产品向更高功率密度和多电平拓扑（如三电平、五电平）演进，传统的隔离电源方案往往占据较大PCB空间并限制了功率密度提升。采用文中提出的改进自举技术，可有效简化驱动电路...