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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...
高温O2退火对Al2O3/Ga2O3界面质量的影响
The effect of O2 high-temperature annealing on the quality of Al2O3/Ga2O3 interface
Chunyan Chen · Yutong Wu · Bing Jiang · Zhixiang Zhong 等6人 · Applied Physics Letters · 2025年1月 · Vol.127
深圳大学材料科学与工程学院、电子与信息工程学院、射频异质集成国家重点实验室、功率器件与人工智能能源监测技术研究所研究了高温O2退火对Al2O3/Ga2O3界面特性的影响。通过不同温度退火处理，系统分析了界面态密度、固定电荷及界面缺陷的演变规律，发现适当高温退火可有效降低界面态密度，提升界面质量。结果表明，退火有助于改善介质/半导体界面的化学稳定性和电学性能，为高性能β-Ga2O3功率器件的优化提供理论依据和技术支持。
解读: 该Al2O3/Ga2O3界面优化技术对阳光电源功率器件研发具有重要价值。β-Ga2O3作为超宽禁带半导体（Eg~4.8eV），其击穿场强是SiC的3倍，适用于高压大功率应用场景。研究揭示的高温O2退火工艺可降低介质/半导体界面态密度，直接提升MOS栅结构的可靠性和开关特性，可应用于：1）ST系列储能...
转子轭部倾斜通孔对永磁同步风力发电机通风与散热性能的提升
Enhanced Ventilation and Thermal Performance by Inclined Through Holes on Rotor Yoke in Permanent Magnet Synchronous Wind Generators
Haoyu Zhou · Lijian Wu · Yang Shi · Jiawen Zhang 等6人 · IEEE Transactions on Industry Applications · 2025年4月
中速永磁同步风力发电机（MS - PMSWG）的冷却性能至关重要，因为它决定了发电机的持续输出功率和可靠性。本文基于强制风冷方法，提出了一种具有倾斜通孔的新型转子结构。一方面，通孔为冷却空气提供了额外的流动路径，有效降低了流动阻力。另一方面，当转子旋转时，通孔两端会产生压力差，从而独立地产生气流。为了准确计算流场和温度场，建立了三维（3 - D）计算流体动力学（CFD）模型。以一台1.5兆瓦中速永磁同步风力发电机的基本设计为例，对传统结构和所提出的设计进行了对比分析。在额定运行条件下，采用所提出...
解读: 该散热优化技术对阳光电源的电机驱动产品线具有重要参考价值。转子轭部倾斜通孔设计可应用于新能源汽车驱动电机和大功率储能系统的冷却系统优化,特别是PowerTitan储能系统中的变流器散热设计。通过在功率模块散热结构中引入类似的倾斜通道设计,可提升自然对流效果,降低系统温升。这种被动散热方案无需额外能耗...
真空断路器重燃过电压对海上风电场并联电抗器绝缘累积效应的研究
Cumulative Effect of Reignition Overvoltage Caused by Vacuum Circuit Breaker on Shunt Reactor Insulation in Offshore Wind Farm
Zhi Zheng · Yunzheng Chen · Xiao Zhong · Qingchuan Fan 等6人 · IEEE Transactions on Power Delivery · 2025年2月
在海上风电场中，真空断路器频繁开断并联电抗器时会产生显著的重燃过电压累积效应。基于电磁暂态程序建立了包含分布参数电抗器模型和考虑电弧重燃的断路器模型，结合波导理论分析了绕组上的电压分布，并探讨了重燃次数对电压振荡的影响。基于绝缘击穿U-N曲线提出了过电压累积效应强度的评估方法，结果表明绝缘薄弱点通常位于绕组中部。对比了三种过电压抑制措施对累积效应的削弱效果，并提出了设备选型建议以防范过电压及其累积危害。
解读: 该研究对阳光电源海上风电储能系统和PowerTitan大型储能系统具有重要参考价值。在海上风电场储能配置中，真空断路器频繁开断并联电抗器产生的重燃过电压累积效应会威胁设备绝缘安全。研究提出的基于U-N曲线的累积效应评估方法和过电压抑制措施，可直接应用于ST系列储能变流器的电网接口设计，优化断路器选型...
集成功率解耦端口的单相AC-DC功率变换器用于低频脉冲负载
Single-Phase AC-DC Power Converter With Integrated Power Decoupling Port
Fan Yang · Yihang Jia · Yan Xing · Hongjuan Ge 等5人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年9月
针对低频脉冲负载应用,提出由双输出功率因数校正器(DO-PFC)和Buck变换器组成的单相AC-DC变换器。DO-PFC低压输出端口连接脉冲负载,脉冲负载稳定谷值功率直接由DO-PFC提供。DO-PFC高压输出端口用作功率解耦端口和Buck变换器输入。通过允许宽电压波动范围,降低脉动功率缓冲所需电解电容容量。负载功率脉冲分量由Buck变换器提供。实现从AC输入到脉冲负载的准单级功率变换,有利于整体电源系统效率提升。详细分析运行原理、参数设计方法、控制和调制策略。构建并测试2kW峰值功率实验样机验...
解读: 该集成功率解耦AC-DC变换器技术对阳光电源特殊负载电源和储能应用有创新启发。双输出PFC功率解耦设计可应用于脉冲负载充电桩和激光加工电源等场景,提高效率并降低电解电容需求。准单级拓扑对阳光电源高效率变换器产品线有借鉴价值。该技术对储能系统应对脉冲功率需求和电网侧功率平滑有应用潜力,可提升系统动态性...
高功率密度碳化硅MOSFET驱动器设计:集成有源米勒钳位的600kHz开关应用
Optimal Configuration of ESS in Distribution Network Considering Generation of PV-Load Time Series Scenarios
Xiaolong Xiao · Mingming Shi · Fan Wu · Yukai Wei 等6人 · IEEE Access · 2025年1月
碳化硅MOSFET高频开关特性对驱动电路提出严格要求,传统驱动方案在高频下存在米勒效应和寄生震荡问题。本文提出一种集成有源米勒钳位的高性能驱动电路,支持600kHz开关频率,有效抑制dv/dt干扰和栅极震荡。
解读: 该SiC驱动技术可应用于阳光电源ST系列储能变流器的功率模块驱动设计。通过有源米勒钳位技术提升SiC MOSFET的开关可靠性,支持更高的开关频率和功率密度,降低磁性元件体积,实现储能系统的高效率和紧凑设计。...
基于深度强化学习的储能控制用于区域间振荡阻尼
Deep Reinforcement Learning-Based Control of Energy Storage for Interarea Oscillation Damping
Abu Shouaib Hasan · Rui Fan · Di Wu · IEEE Transactions on Industrial Informatics · 2025年2月
随着电力消耗的不断增加以及输电投资的不足，如今的电力系统运行状态更接近其极限，这引发了对影响系统稳定性的区域间振荡问题的担忧。本文提出了一种用于增强区域间振荡阻尼的新型储能配置与控制方法。通过结合留数分析和主导模式分析，我们能够确定有利于提升阻尼性能的储能配置位置。为应对控制参数固定和阻尼不足等挑战，我们提出采用基于深度强化学习的方法进行储能控制。利用先进的基于引导替代梯度的进化策略，以稳健、高效且可重复的方式训练学习智能体。同时采用并行计算来加快训练过程。所提出的策略已在中型和大型系统上进行了...
解读: 从阳光电源储能系统业务视角来看，这项基于深度强化学习的区域间振荡抑制技术具有重要战略价值。随着新能源渗透率提升和电网运行接近极限状态，区域间振荡已成为威胁大规模新能源并网稳定性的关键问题，这与我司储能系统的核心应用场景高度契合。 该技术的核心价值在于两个维度的突破：首先，通过残差分析与主导模态分析...
基于铜夹连接的多芯片SiC功率器件电-热-力性能研究
Investigation on the Electrical–Thermal–Mechanical Performance of Multichip SiC Power Device With Cu-Clip Interconnect
Ping Wu · Yi Fan · Xiaoyang Mei · Haoquan Qian 等5人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年2月
传统铝线键合封装存在寄生电感高和可靠性差等问题，制约了碳化硅（SiC）功率器件的发展。铜夹（Cu-clip）互连技术可改善散热性能，提升功率密度，但多芯片结构下的应力集中与电气性能问题仍具挑战。本文提出一种带卸荷槽的拱形铜夹（Arch-G）结构，相较于传统平面铜夹，应力降低39.1%；相比线键合器件，导通损耗更低，寄生电感减少32.6%。通过功率循环试验验证了其可靠性，为高性能Cu-clip功率器件设计提供了重要参考。
解读: 该Cu-clip互连技术对阳光电源功率器件封装升级具有重要价值。拱形卸荷槽设计可降低39.1%应力、减少32.6%寄生电感，直接适用于ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器的SiC模块优化。低寄生电感特性可提升开关速度、降低导通损耗，增强三电平拓扑效率；优异的热-力性能可提高PowerTitan大型...
协同分布对齐神经网络用于高性能变流器故障定位
Synergetic Distribution Align Neural Network for High-Performance Power Converters Fault Location
Wu Fan · Qiu Gen · Zhang Gang · Sheng Hanming 等6人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年4月
基于深度学习的数据驱动方法在变流器故障诊断中表现优异，但普遍存在依赖故障样本、精度与鲁棒性不足的问题，限制了其在工业系统中的应用。本文提出一种小样本学习理论，通过共享特征提取器实现严格的跨域特征分布对齐，以同时获取域不变性与故障判别性特征，从而提升诊断性能。基于该理论，设计了一种具有嵌入式结构和参数分离训练机制的渐近特征分布对齐神经网络。该结构通过多层渐近特征约束实现严格分布对齐，并结合渐近损失函数提升训练稳定性。在多种变流器上的实验表明，即使在零样本条件下，该方法仍能准确识别多个开路故障位置，...
解读: 该协同分布对齐神经网络技术对阳光电源ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器的智能运维具有重要应用价值。其零样本/小样本学习能力可解决工业现场故障数据稀缺问题，直接应用于iSolarCloud云平台的预测性维护模块。针对IGBT/SiC功率模块开路故障的精准定位能力，可显著提升PowerTitan大型...
一种改进的混合ZVS调制方法用于SiC高频三相逆变器
An Improved Hybrid ZVS Modulation for SiC High-Frequency Three-Phase Inverter
Qunfang Wu · Xinwei Fan · Qin Wang · Xiao Lan · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年3月
近年来，SiC三相逆变器因其优异性能被广泛应用于航空电推进系统，但仍面临高频开关损耗大、效率提升困难等问题。为此，本文提出一种改进的混合零电压开关（ZVS）调制策略，结合变电流滞环控制与钳位调制，在全负载周期内实现ZVS，进一步提升效率。详细分析了每相约120°钳位的控制目标、软开关谐振周期及变电流滞环特性，并阐述了钳位模式与高频调制模式切换的瞬态过程，以最小化附加损耗。实验研制了5 kW/250 kHz原理样机，峰值效率达98.88%，相较现有类似调制方案效率提升0.38%，验证了理论分析与所...
解读: 该改进混合ZVS调制技术对阳光电源SiC功率器件应用具有重要价值。250kHz高频运行下实现98.88%峰值效率，可直接应用于ST系列储能变流器的高频化设计，通过减小磁性元件体积提升功率密度。变电流滞环控制结合钳位调制的全周期ZVS实现方案，为SG系列光伏逆变器的SiC升级提供开关损耗优化路径，特别...
具有Z形通道的永磁同步风力发电机定子通风结构热流性能
Thermal-Flow Performance of Stator Ventilation Structure Featuring Z-Shape Channels in Permanent Magnet Synchronous Wind Generators
Lijian Wu · Haoyu Zhou · Jiawen Zhang · Yang Shi 等5人 · IEEE Transactions on Energy Conversion · 2025年5月
永磁同步风力发电机（PMSWG）的功率密度提升受其绕组和磁体热条件的限制。在传统的径向通风结构中，定子铁心被完全分割成多个子铁心段，它们彼此之间形成径向通道。这会导致发电机轴向长度增加，功率密度降低。本文提出一种以Z形通道为特征的定子通风结构。该Z形通道是通过堆叠三种不同形状的叠片形成的，无需分割定子铁心。采用计算流体动力学（CFD）方法详细分析了具有不同通风结构的3.2兆瓦永磁同步风力发电机的流场和温度场。由于具有更大的比表面积、更高的对流换热系数和更低的压力损失，与径向通风结构相比，所提出的...
解读: 从阳光电源的业务布局来看，这项针对永磁同步风力发电机定子散热结构的创新技术具有重要的战略参考价值。虽然该研究聚焦于风电领域，但其核心的热管理理念与我司在大功率逆变器、储能变流器以及电驱动系统中面临的散热挑战高度契合。 该论文提出的Z型通道散热结构通过创新的叠片设计，在不分割定子铁芯的前提下实现了优...
基于弹弓式柔性加速器的轻量化能量收集背包
Lightweight energy harvesting backpack achieved with a slingshot-inspired flexible accelerator
Hongyuan Zhao · Kangqi Fan · Shizhong Zhao · Shuxin Wu 等6人 · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.379
能量收集背包（EHB）已被公认为可穿戴电子设备的一种可持续电源，但其刚性且沉重的框架与加速结构限制了其在日常生活中的应用。因此，本文提出了一种基于弹弓式柔性加速器（FA）的柔性轻量化EHB设计策略。所提出的FA通过快速释放积累的弹性势能，实现对能量收集装置驱动所需的速度放大。随后，建立并测试了一款质量为1.9 kg、集成FA的电磁式能量收集背包（FA-EEHB），并将其应用于可穿戴电子设备供电。在3.0 Hz超低频振动激励下，携带2.0 kg负载的FA-EEHB可产生215.1 mW的输出功率，...
解读: 该柔性能量收集技术对阳光电源便携式储能和电动汽车充电产品具有启发意义。弹弓式柔性加速器通过弹性势能快速释放实现低频振动高效发电,可应用于移动储能系统的辅助供电和车载能量回收。其轻量化设计理念(1.9kg系统输出215mW)可优化阳光电源便携式储能产品结构,降低系统重量。超低频振动能量捕获技术可集成到...
联合机会约束经济调度中涉及频率相关逆变器控制与调节备用分配的协同优化
Joint Chance-constrained Economic Dispatch Involving Joint Optimization of Frequency-related Inverter Control and Regulation Reserve Allocation
Ye Tian1Zhengshuo Li1Wenchuan Wu2Miao Fan3 · 中国电机工程学会热电联产 · 2025年1月 · Vol.45
高比例波动性基于逆变器的可再生能源接入使电力系统的不确定性与频率安全问题日益突出，亟需在经济调度中综合考虑不确定性及频率相关约束。现有研究较少协同优化逆变器快速调节控制参数（如虚拟惯量和下垂系数）与其他可调度资源以提升系统频率安全性与调度可靠性。本文提出一种联合机会约束经济调度模型，协同优化频率相关的逆变器控制、上下调备用及基点功率，以最小化总运行成本。模型综合考虑火电机组、可调度逆变器资源及储能，协调（虚拟）惯量、备用分配与基点功率，并采用联合机会约束保障系统可靠性。此外，针对传统样本平均近似...
解读: 该联合机会约束经济调度技术对阳光电源ST系列储能变流器和PowerTitan大型储能系统具有重要应用价值。研究提出的虚拟惯量与下垂系数协同优化方法，可直接应用于阳光电源构网型GFM控制和虚拟同步机VSG技术的参数自适应调整，提升储能系统频率支撑能力。所提MSAA算法可集成到iSolarCloud云平...
多晶硅/4H-SiC功率异质结在反向偏压应力下场致发射隧穿电流的反常减小
Anomalous Decrease of Field-Emission Tunneling Current for Poly-Si/4H-SiC Power Heterojunction Under Reverse Bias Stress
Hao Fu · Zilong Wu · Xiangrui Fan · Xinyu Zhang 等6人 · IEEE Electron Device Letters · 2025年6月
首次通过实验验证了低势垒多晶硅（Poly - Si）/4H - 碳化硅（4H - SiC）异质结的可靠性。该异质结分别在 500 A/cm²的正向电流密度和 1 MV/cm 的反向电场下表现出卓越的长期正向导通和反向阻断可靠性，这对于功率应用至关重要。在 1.2 kV 级 4H - SiC 外延层上制备了纯功率异质结，其势垒高度为 0.804 eV，理想因子为 1.026。创新性地发现，异质结反向电流（<inline - formula xmlns:mml="http://www.w3.org/...
解读: 从阳光电源功率半导体器件应用角度来看，这项Poly-Si/4H-SiC异质结技术具有重要的战略参考价值。该研究首次系统验证了低势垒异质结在1.2kV级应用中的长期可靠性，在500A/cm²正向电流密度和1MV/cm反向电场条件下表现出色的稳定性，这直接契合我司光伏逆变器和储能变流器中功率开关器件的工...
虚拟同步发电机控制微电网中退役非等容量锂电池的一致性算法SOC均衡方案
Consistency Algorithm-Based SOC Balancing Scheme of Retired Non-Equal Capacity Lithium Battery in Virtual Synchronous Generator Controlled Microgrids
Qingfeng Wu · Xiaolin Chu · Yamin Fan · Liqun Liu 等5人 · IEEE Access · 2025年1月
退役电动汽车锂电池可用于微电网以充分利用锂电池剩余容量。由于使用寿命和环境差异，微电网中退役锂电池包的荷电状态和容量难以完全一致，SOC均衡是延长退役锂电池寿命的重要手段。然而传统虚拟同步发电机控制方案和现有基于虚拟同步发电机的SOC均衡方案无法实现虚拟同步发电机控制微电网中非等容量退役锂电池的SOC均衡。因此提出基于虚拟同步发电机控制的非等容量退役锂电池SOC均衡方案。分析传统虚拟同步发电机控制和退役锂电池容量差异在SOC均衡中的影响机制，通过修正传统虚拟同步发电机控制参数和线路阻抗消除容量对...
解读: 该退役电池SOC均衡技术与阳光电源储能系统梯次利用战略高度契合。阳光在电池梯次利用领域布局储能系统，该虚拟同步机和一致性算法方案可优化非等容量电池包的能量管理。阳光可将该技术应用于ST系列储能系统的BMS和EMS协同控制，实现梯次利用电池的高效均衡和寿命延长，降低储能成本，提升系统经济性，推进循环经...
电化学介导的二氧化碳捕集与压缩集成系统的理论与实验验证
Theoretical and experimental validation of an electrochemical-mediated integrated system for CO2 capture and compression
Yuanhao Mao · Huifeng Fan · Sayd Sultan · Yunsong Yu 等6人 · Energy Conversion and Management · 2025年1月 · Vol.325
摘要 二氧化碳的捕集与压缩过程是碳捕集与封存（CCS）过程中能耗最高的环节，现有研究通常将这两个阶段独立处理。将CO2捕集与压缩过程进行集成，是有效减小压缩机尺寸并降低CCS全过程总能耗的一种可行途径。近年来发展的电化学介导胺再生（EMAR）技术，由于其电化学反应与铜-胺络合反应提供的强驱动力，为实现这一集成提供了有前景的技术路径。本文提出了一种电化学介导的CO2捕集与压缩集成系统，并从理论和实验两方面验证了其在加压条件下的运行性能。建立了热力学模型以分析系统的能量性能，同时设计了 bench-...
解读: 该电化学介导CO2捕集压缩集成技术为阳光电源储能系统提供重要启示。其能量优化路径设计理念可应用于ST系列PCS的多级能量管理策略,通过压力-电压协同控制降低系统能耗。电化学反应的强驱动力特性与PowerTitan储能系统的功率调节技术存在协同潜力,可优化充放电过程的能量转换效率。该集成化设计思路对阳...
耐受1.27 GW/cm²反向阻断的E型GaN-Si(100)单片异质集成级联开关
1.27 GW/cm² Reverse Blocking E-Mode GaN-Si(100) Monolithic Heterogeneous Integration Cascode Switch With Ultralow Turn-On Voltage and Dynamic RON
Yutong Fan · Weihang Zhang · Yachao Zhang · Yinhe Wu 等6人 · IEEE Electron Device Letters · 2025年2月
在本文中，展示了一种在具有氮化铝（AlN）缓冲层的碳化硅（SiC）衬底上实现的具有反向阻断兼容性的增强型（E - Mode）氮化镓 - 硅（GaN - Si(100)）单片异质集成共源共栅开关（RBMHIC - 开关）。栅漏间距（LGD）小于 22 微米的 RBMHIC - 开关的阈值电压（VTH）为 2.64 V，正向栅极电压摆幅达 16.27 V，导通电压（VON）为 0.3 V，在 - 2000 V 时反向漏电流（IR）极低，仅为 3.5×10⁻⁴ mA/mm。该开关实现了 2264 V ...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项GaN-Si异质集成反向阻断开关技术具有显著的战略价值。该器件实现了1.27 GW/cm²的功率品质因数，这一指标直接关系到我们光伏逆变器和储能变流器的功率密度提升潜力。 该技术的核心优势在于三个方面与我们的产品需求高度契合：首先，2200V级的双向阻断能力配合极低的...