Zonghui Sun · Guangsen Wang · Zhuolan Li · Xizheng Guo 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年10月

本文提出了一种基于导通电阻（$R_{on}$）/关断电阻（$R_{off}$）模型的基于桥路的电力电子变换器实时仿真方法。通过构建等效系统状态方程，在现场可编程门阵列（FPGA）实现中，所有乘法运算都可以通过移位加法运算来完成，从而避免使用数量有限的乘法器。然后，在FPGA上以20 ns的仿真时间步长对一个50 kHz的双有源桥变换器和一个100 kHz的交 - 直 - 交变换器进行了仿真。精度、时序和资源消耗结果验证了该方法的有效性。

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于Ron/Roff模型的FPGA实时仿真技术具有重要的战略价值。该技术通过构建等效系统状态方程，将乘法运算转化为移位加法操作，显著降低了FPGA硬件资源消耗，这对我们的产品开发和测试流程具有直接应用价值。 在光伏逆变器和储能变流器开发领域，该技术能够实现20纳秒时间...

Ning Li · Hao Yu · Stephen Finney · Paul D. Judge · IEEE Transactions on Industrial Electronics · 2025年2月

传统的电力电子长时域有限控制集模型预测控制（FCS - MPC）在实时实现方面存在两个主要问题：1）计算负担和延迟；2）对现场可编程门阵列（FPGA）等实时平台的硬件资源要求较高。为解决这些问题，研究人员提出利用模型预测控制结果作为离线训练数据来训练人工神经网络（ANN），并将其应用于实时控制器中，以替代原有的模型预测控制模型。通过这种方式，人工神经网络减轻了在线计算负担和对硬件资源的需求。本文提出了一种基于FPGA的用于长时域FCS - MPC的一维卷积神经网络（CNN）。为进一步简化网络模型...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于FPGA的一维卷积神经网络（CNN）控制技术对我们的核心产品线具有重要战略价值。该技术通过机器学习方法解决了长时域有限控制集模型预测控制（FCS-MPC）在功率电子变换器中的实时实现难题，这与我们在光伏逆变器、储能变流器等产品中面临的控制性能优化需求高度契合。 技...

Salman Ahmed · Nabihah Ahmad · Nasir Ali Shah · Ghulam E. Mustafa Abro 等6人 · IEEE Access · 2025年1月

随着设备互联性增加，物联网IoT已革新工业和日常生活。然而IoT设备扩散也增加安全风险，需要对敏感数据和关键基础设施的强大保护机制。高级加密标准AES仍是保护IoT系统的基准，同时平衡低功耗、最小面积使用和适度吞吐量与高安全性。本文全面综述最新轻量级AES架构设计，包括S盒、SubBytes、ShiftRows、MixColumns和AddRoundKey步骤优化，评估其对FPGA和ASIC实现中门数、面积、最大频率、功耗和吞吐量的影响。研究还解决轻量级AES加密硬件对侧信道攻击SCA的脆弱性，...

解读: 该轻量级AES加密技术对阳光电源物联网设备和通信安全有重要参考价值。阳光iSolarCloud平台连接海量光伏储能设备，需要高效低功耗的数据加密方案。轻量级AES优化技术可应用于阳光边缘控制器和通信模块的安全芯片设计。FPGA和ASIC实现对比分析对阳光硬件安全方案选型有指导意义。DFA侧信道攻击防...

Shiwei Xia · Jianzhong Xu · Linhong Guo · Shengwei Li 等5人 · IEEE Transactions on Industrial Electronics · 2024年8月

实时仿真是验证大型光伏电站性能的重要手段，但它面临着精度、仿真规模和硬件资源之间的矛盾。为解决这一问题，本文提出了一种大型光伏电站实时建模方法。该方法通过引入嵌套快速同步求解（NFSS）在单元级构建接口并在电站级优化求解过程，能够实现高精度、适用性良好的实时仿真。同时，搭建了基于现场可编程门阵列（FPGA）硬件的仿真平台，以验证其正确性和可扩展性。与同规模光伏电站的离线模型相比，最大相对误差小于 4%。此外，在 2.5 微秒的时间步长内实现了 100 个单元电站的实时仿真。

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于FPGA的大型光伏电站实时建模技术具有重要的战略价值。该技术通过嵌套快速同步求解（NFSS）方法，在2.5微秒时间步长内实现了100个单元的实时仿真，相对误差小于4%，这为我们的光伏电站集成解决方案提供了关键的验证工具。 对于阳光电源而言，这项技术的应用价值体现在...

Andrea Volpini · Salvatore R. Di Salvo · Giulia Tresca · Riccardo Leuzzi 等5人 · IEEE Transactions on Industry Applications · 2025年3月

随着可再生能源与电网的融合程度不断提高，储能系统对于电网的稳定性和调节变得至关重要。因此，专用的两级交直流转换器对于将电池集成到电网基础设施中必不可少。这些转换器通常采用单相或三相逆变器与双有源桥（DAB）以背靠背的配置组合，从而确保高效率和电气隔离。此类转换器的传统控制方案包括两个独立的基于比例积分（PI）的控制回路，每个阶段各一个。本文针对两级交直流转换器提出了一种基于调制模型预测控制（MMPC）算法的新型控制策略。所提出的方法利用单一的成本函数优化程序同时控制网侧和电池侧阶段，简化了控制架...

解读: 从阳光电源储能系统业务视角来看，这项基于调制模型预测控制（MMPC）的双级AC-DC变换器技术具有显著的战略价值。该技术针对钒液流电池储能系统的并网应用，与我司在大型储能领域的业务布局高度契合。 **核心技术价值**：论文提出的统一控制策略突破了传统双PI控制环路的架构限制，通过单一成本函数同时优...

Pawel Piotr Kubulus · Janus Dybdahl Meinert · Szymon Beczkowski · Asger Bjørn Jørgensen 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年12月

摘要：近年来，宽带隙（WBG）半导体的应用使SPICE电路仿真软件面临巨大挑战，需要以较低的计算量对快速振荡瞬态进行准确评估。WBG半导体SPICE建模的主要局限之一是现有软件中缺乏内置模型，这迫使人们使用包含大量非线性方程的行为建模。采用这种实现方式会导致高昂的计算成本和收敛性问题。本文提出一种对WBG半导体进行近似建模的通用方法，利用现代开源SPICE软件的功能，通过将非线性模型公式与SPICE模型公式解耦来提高收敛性，并将非线性模型更新的计算成本转移到SPICE软件之外。所提出的建模方法适...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项SiC MOSFET近似SPICE建模技术具有重要的工程应用价值。作为全球领先的光伏逆变器和储能系统供应商，我们正大规模采用碳化硅等宽禁带半导体器件来提升产品的功率密度和转换效率。然而，在产品研发阶段，传统SPICE仿真工具在处理SiC器件的快速开关瞬态和高频振荡时面临...

Cristina Terlizzi · Stefano Bifaretti · Alessandro Lampasi · IEEE Transactions on Industry Applications · 2024年9月

本文提出了一种用于并联 H 桥电源（PS）的球形译码算法（SDA）模型预测控制（MPC）方法。所提出的变流器拓扑结构要应对核聚变偏滤器托卡马克试验（DTT）装置中央螺线管线圈所需的极高电流峰值（数十千安），这在工业应用中十分罕见。控制策略的选择旨在利用模型预测控制相对于线性控制方案的快速瞬态响应特性，以及球形译码算法对计算负担的降低作用。因此，该方法能够保证较低的负载电流跟踪误差，并实现各 H 桥之间有效的电流分配，从而确保电源在数十年内正常运行。为了在基于现场可编程门阵列（FPGA）的控制板上...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这篇论文提出的球形解码算法模型预测控制（SDA-MPC）技术具有重要的借鉴价值。虽然论文针对核聚变装置的极端大电流应用场景（数万安培级），但其核心控制思想与我们在大功率光伏逆变器、储能变流器及多模块并联系统中面临的技术挑战高度契合。 该技术的核心价值在于三个方面：首先，模...

Priya Ranjan Satpathy · Vigna Kumaran Ramachandaramurthy · Renu Sharma · Sanjeevikumar Padmanaban 等6人 · IEEE Transactions on Industry Applications · 2025年3月

光伏（PV）阵列极易受到部分遮挡的影响，这会导致模块间出现失配和电压不平衡，进而造成功率损失和性能特性失真。本文提出了一种逐步电荷再分配电压平衡方法，以最大程度减少模块失配。该方法采用了一种改进的基于梯形结构的开关电容机制，应用于各模块，以实现高效的电荷再分配和电压平衡。该方法在一个 9×9 的光伏阵列上进行了测试，测试条件包括静态遮挡和基于时域的移动遮挡，并与现有的各种重配置、功率优化器和混合技术进行了比较。研究在 MATLAB 中进行，并在基于现场可编程门阵列（FPGA）的 OPAL - R...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于电荷再分配梯形架构的电压均衡技术为我们在光伏系统优化领域提供了重要的技术参考价值。该技术针对部分遮挡这一行业痛点，通过改进的梯形开关电容机制实现组件级电压平衡，在9×9阵列测试中实现了99%的功率转换率，相比传统方案提升29.27%，这与我们组串式逆变器和智能组件优...

Balasubbareddy Mallala · Mohammad Faridun Naim Tajuddin · Sudhakar Babu Thanikanti · Rajasekhar Reddy Manyam · IEEE Access · 2025年1月

电能质量分析仪在监测和控制电气系统健康方面发挥重要作用，能报告现场测量波动及各种电能质量问题和负载变化。物联网是设计智能电能质量分析仪的潜力技术，可实现远程监测和现场信息在云平台的便捷集成。本文专注于使用低成本IoT硬件和软件设计方案开发智能电能质量分析仪系统。硬件采用Arduino Mega 2560微控制器结合ESP32 Wroom WiFi网关和SIM900A GSM网关。实时现场数据在ThingSpeak平台收集供未来分析，GSM设计确保电源重大波动时及时向终端用户告警。将所提低成本系统...

解读: 该低成本IoT电能质量监测技术对阳光电源分布式光伏监控具有实用价值。阳光户用和工商业光伏系统需要经济高效的电能质量监测方案，该Arduino+IoT方案可降低监测成本。阳光可将该技术集成到SG逆变器和智能网关产品中，实现低成本电能质量在线监测和云端分析，提升光伏系统并网质量，降低电网扰动风险，增强系...

Zonghui Sun · Xizheng Guo · Shinan Wang · Yue Li 等6人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2024年11月

RON/ROFF模型因精度高适用于高开关频率电力电子变换器的实时仿真，但其忽略开关瞬态过程且需迭代判断开关状态，限制了仿真准确性与频率范围。为此，本文提出一种计及开关结电容效应的改进方法，通过构建等效状态方程，避免将结电容作为状态变量，实现非迭代求解开关状态，显著降低计算量。结合后向欧拉法确保系统稳定性，并实现半桥臂解耦，大幅减轻开关状态判别负担。FPGA实验证明，该方法在30 ns步长、250 kHz开关频率下对LLC谐振变换器的实时仿真结果与硬件实验一致，验证了其有效性与精确性。

解读: 该实时仿真方法对阳光电源高频电力电子产品研发具有重要价值。LLC谐振变换器广泛应用于ST系列储能变流器的DC-DC隔离级和车载OBC充电机，其250kHz高开关频率特性要求精确的仿真工具。该方法通过计及开关结电容效应并实现非迭代求解，可将仿真步长缩短至30ns，显著提升PowerTitan储能系统中...

Ankit Kumar Pratihasta · Rajeev Kumar Singh · Rakesh Kumar Mishra · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年7月

超级电容在电池-超级电容储能系统BScESS中对增强直流母线稳定性至关重要。然而传统BScESS配置存在显著局限性，在变负载工况下直流母线电压恢复缓慢。这些挑战主要归因于系统中相位滞后零频率PLZF的存在，限制了控制带宽并降低相位裕度，导致直流母线振荡和不稳定。此外超级电容电压降低会负面影响BScESS的电压控制带宽和相位裕度。为应对这些挑战，本文提出一种具有增强瞬态性能的新BScESS拓扑，可快速恢复直流母线电压以响应负载突变。该拓扑有效消除PLZF的失稳影响，从而在不牺牲相位裕度的情况下实现...

解读: 该电池-超级电容混合储能拓扑研究对阳光电源PowerTitan储能系统优化有直接应用价值。消除PLZF实现宽带宽控制和快速直流母线恢复（20-22ms）的技术特点与阳光ST系列储能变流器在电网频率调节和功率波动平抑应用中的快速响应需求高度契合。超级电容电压不敏感的控制设计为阳光混合储能方案的全寿命周...

Xianghao Mo · Daniel Ríos Linares · Regina Ramos · Miroslav Vasić · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年2月

提出采用时域有限差分(FDTD)方法的新型体素法用于功率变换器实时三维温度映射。该方法通过数字孪生(DT)提供功率变换器瞬态热行为,为功率变换器健康管理提供先进温度监测解决方案。核心特征是从物理设计到热仿真对功率变换器及其元件进行数字化。采用自适应网格技术应对FDTD计算需求,显著减少功率变换器热仿真所需资源。为确保实时监测在嵌入式系统上实现DT,分析DSP与FPGA适用性,结论是FPGA因热求解器并行化和SoC平台数据管理协同而理想。实验验证所提方法精度误差不高于5%。

解读: 该可嵌入数字孪生温度监测技术对阳光电源功率变换器健康管理有重要创新价值。体素FDTD方法可应用于ST储能变流器和SG光伏逆变器的实时热监测,实现精准温度预测和故障预警。FPGA实现的自适应网格DT对PowerTitan大型储能系统的在线热管理有借鉴意义,可优化散热设计并延长器件寿命。该技术对阳光电源...

Yiqi Liu · Laicheng Yin · Yucheng Wu · Zhenjie Li 等6人 · IEEE Transactions on Industry Applications · 2025年5月

基于高压直流输电的海上风电系统对可靠性要求极高。为提升系统稳定性并减少故障穿越装置数量、简化系统结构，本文提出一种兼具直流侧故障电流阻断与多余能量耗散功能的模块化多电平换流器子模块（SM）拓扑。通过分析直流侧双极短路及交流侧电压暂降故障，揭示了该结构的工作机理。在不改变正常运行策略的前提下，采用简单控制方法调节SM内IGBT开关状态，实现子模块电容反向投入与耗能电阻的自动接入。在相同子模块数量与6400 kV直流电压下，所提DBSSM将直流故障电流阻断时间缩短5 ms。相比其他耗能方式，该方案无...

解读: 该MMC拓扑创新对阳光电源的大功率储能变流器和海上风电并网产品具有重要参考价值。其直流故障电流阻断与能量耗散的集成设计思路,可应用于PowerTitan储能系统的DC侧保护优化,提升系统可靠性。该方案通过子模块拓扑创新实现故障穿越,无需增加额外硬件,这与阳光电源追求的高性价比理念相符。其电容电压无源...

Mahmoud A. Alshahat · Mohamed A. Elgenedy · Ahmed A. Aboushady · Mark Williams · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年8月

肿瘤治疗电场（TTFields）作为一种独立或联合系统性治疗的手段，正推动癌症治疗进入新阶段。治疗效果高度依赖脉冲发生器（PG）的性能，其灵活性直接影响脉冲序列的多样性。研究表明，混合协同脉冲在体外和体内实验中能更有效地扩大消融区域并杀伤癌细胞。本文提出一种基于级联半桥（CHB）结构、由低压直流源驱动的全模块化PG，可通过子模块数量倍增输出电压。采用碳化硅宽禁带器件结合软开关策略，降低损耗、提升脉冲上升速度与重复频率。利用C2000控制器片上可配置逻辑块（CLB）实现多路门极信号控制，简化了FP...

解读: 该级联半桥模块化脉冲发生器技术对阳光电源功率电子产品具有重要借鉴价值。其核心技术与阳光电源产品高度契合：1）CHB模块化架构可直接应用于ST系列储能变流器和SG光伏逆变器的多电平拓扑优化，通过低压模块级联实现高压输出，降低器件应力；2）SiC宽禁带器件结合软开关策略可提升PowerTitan储能系统...

C. Paramasivam · Sandeep Singh Chauhan · Veerpratap Meena · A. Sreejagathi 等6人 · IEEE Access · 2025年1月

本文提出一种高性能、低功耗的新型无缩放坐标旋转数字计算机（NSF-CORDIC）算法，采用四阶泰勒级数逼近消除传统CORDIC中的缩放操作，并通过优化移位值预测技术减少迭代次数，适用于FFT中的固定旋转角度。算法收敛角为57.1°，结合预旋转技术可扩展至180°。设计了基于泰勒迭代的新型CORDIC单元，并构建了基于该单元的存储器型FFT架构，省去了复数常系数乘法器。在Zynq-7ZC706 FPGA上的实现结果表明，所提架构在资源占用、延迟和功耗方面均显著优于现有设计。

解读: 该无缩放CORDIC算法对阳光电源数字控制系统具有重要应用价值。在ST储能变流器和SG光伏逆变器中，FFT广泛用于电网谐波分析、功率质量检测和并网同步控制。该算法通过泰勒级数逼近消除缩放操作，减少迭代次数，可显著降低FPGA/DSP控制器的计算资源占用和功耗，提升实时控制性能。特别适用于构网型GFM...