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客座编辑部：通过器件与元件集成实现高功率密度电力变换器
Guest Editorial: High Power Density Power Converters Achieved by Device and Components Integration
Laili Wang · Alan Mantooth · Yan-Fei Liu · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2026年2月 · Vol.14
本文为IEEE JESTPE专题客座编辑部文章，聚焦高功率密度电力变换器的技术路径，强调通过功率半导体器件（如SiC/GaN）、无源元件、封装及热管理的深度集成来提升功率密度，涵盖多物理场协同设计、先进封装与系统级集成方法。
解读: 该文技术方向高度契合阳光电源ST系列PCS、PowerTitan储能系统的轻量化与高功率密度演进需求。SiC/GaN器件集成可降低PCS开关损耗，提升效率与功率密度；先进功率模块封装技术有助于组串式逆变器（如SG320HX）进一步缩小体积、增强散热能力。建议在下一代户用及工商业储能PCS中加速导入双...
输入串联输出并联中压固态变压器的辅助电源
Auxiliary Power Supply for Input-Series Output-Parallel Medium-Voltage Solid State Transformers
Yuxin Liu · Xin Liu · Fei Gao · Dong Liu 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年6月
辅助电源（APS）是中压固态变压器（SST）的关键组件，用于为门极驱动器、控制器和传感器供电。通常APS取自分布式母线，这可能在主功率传输前导致输入电压不平衡。本文提出了一种用于输入串联输出并联（ISOP）中压固态变压器的隔离型APS新设计，旨在解决启动阶段的电压均衡问题。
解读: 该技术对于阳光电源的中压储能系统（如PowerTitan系列）及未来的中压并网方案具有重要参考价值。在多模块串联的电力电子架构中，辅助电源的启动均衡性直接影响系统的可靠性与安全性。该研究提出的ISOP架构APS设计，可优化阳光电源大功率储能PCS及中压光伏逆变器在启动阶段的电压应力分配，减少对额外预...
一种用于多并联分布式发电机无功功率分配的改进虚拟电容算法
An Improved Virtual Capacitor Algorithm for Reactive Power Sharing in Multi-Paralleled Distributed Generators
Haizhen Xu · Changzhou Yu · Chun Liu · Qinglong Wang 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2019年11月
针对孤岛微电网中分布式电源容量与位置随机性导致的无功功率分配不均问题，本文提出了一种改进的虚拟电容算法。该算法通过模拟同步发电机的Q-U下垂特性，优化了电压支撑能力，有效解决了多并联分布式电源在微电网运行中的无功功率精确共享难题，提升了系统整体的稳定性和可靠性。
解读: 该研究直接服务于阳光电源的构网型（Grid-Forming）储能及光伏逆变器技术。随着PowerTitan等大型储能系统在微电网及弱电网场景的应用增加，如何实现多机并联下的无功精确分配是核心挑战。该改进算法可优化阳光电源PCS产品的控制策略，提升多台储能变流器并联时的电压支撑精度与系统鲁棒性，特别是...
一种基于电感内功率系统结构的集成功率模块
An Integrated Power Module Based on the Power-System-In-Inductor Structure
Laili Wang · Wenbo Liu · Doug Malcom · Yan-Fei Liu · IEEE Transactions on Power Electronics · 2018年9月
本文提出了一种具有高功率密度和高效率的集成功率模块。通过设计一种多功能集成磁性元件，使其同时承担滤波电感和变换器封装的功能。结合有限元分析，验证了该电感的设计与优化方法，实现了更高的电感密度。
解读: 该技术通过磁集成与封装集成，显著提升了功率密度，这对阳光电源的组串式逆变器（如SG系列）和户用储能系统（如PowerStack）的轻量化与小型化具有重要参考价值。将滤波电感与封装结构融合，可有效降低寄生参数，提升系统效率并减少散热压力。建议研发团队关注该集成磁性元件的电磁兼容性（EMC）与热管理表现...
一种提升自主水下航行器无线电能传输系统效率与互操作性的优化方法
An Optimization Approach for Efficiency and Interoperability Enhancement of WPT Systems for Autonomous Underwater Vehicles
Zhenghao Wang · Xin Liu · Fei Gao · Ying Jiang 等8人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年4月
针对自主水下航行器（AUV）的无线电能传输（WPT）系统，海水中的涡流损耗严重制约了传输效率。本文分析了影响涡流损耗的关键因素，并提出了一种优化方法，旨在解决发射端与接收端参数差异导致的效率下降及互操作性问题，提升系统整体性能。
解读: 该文章探讨的无线电能传输（WPT）及涡流损耗抑制技术，主要应用于水下环境，与阳光电源现有的光伏逆变器、储能系统及电动汽车充电桩等核心业务领域存在一定技术跨度。然而，文中涉及的电磁场优化、高频功率变换效率提升以及多物理场耦合仿真方法，对阳光电源在提升充电桩无线充电技术储备、优化高功率密度模块的电磁兼容...
基于自整定非线性扩张状态观测器的电机伺服系统固定时间控制
Autotuned Nonlinear Extended State Observer-Based Fixed-Time Control for Motor-Drive Servo Systems
Ruiqi Xu · Jianxing Liu · Xinpo Lin · Zhuang Liu 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年10月
为提升永磁同步电机（PMSM）在未知扰动下的位置跟踪性能，本文提出了一种基于改进非线性扩张状态观测器（NESO）的快速固定时间控制策略。该方法将负载扰动与非线性摩擦视为集总扰动，通过NESO进行实时估计与补偿，有效提升了系统的鲁棒性与收敛速度。
解读: 该技术在电机控制领域具有通用性，对阳光电源的业务具有显著的参考价值。首先，在风电变流器领域，PMSM的精确转矩与转速控制是核心，该算法可提升风机在复杂工况下的响应速度；其次，在电动汽车充电桩的功率模块控制及储能系统的PCS（如PowerTitan系列）中，电机驱动或高性能功率变换控制均依赖于对扰动的...
低压直流微电网总线故障中断时瞬态过电压抑制的固态断路器缓冲电路设计
Solid-State Circuit Breaker Snubber Design for Transient Overvoltage Suppression at Bus Fault Interruption in Low-Voltage DC Microgrid
Fei Liu · Wenjun Liu · Xiaoming Zha · Hua Yang 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2017年4月
在低压直流微电网短路故障中，固态断路器（SSCB）负责快速隔离故障区域，其安全性和可靠性高度依赖于缓冲电路的过电压抑制能力。本文针对SSCB缓冲电路设计提出了优化方法，解决了传统转换器开关缓冲设计在直流断路器应用中的局限性。
解读: 该研究对阳光电源的储能系统（如PowerTitan、PowerStack）及直流微电网解决方案具有重要意义。随着直流侧电压等级提升，储能变流器（PCS）内部直流母线及直流侧保护面临严峻的瞬态过电压挑战。优化SSCB缓冲电路设计不仅能提升PCS在直流侧短路故障下的硬件可靠性，还能降低功率器件（如IGB...
一种基于混合势理论的直流微电网无保守性大信号稳定性分析方法
A Conservatism-Free Large Signal Stability Analysis Method for DC Microgrid Based on Mixed Potential Theory
Jianbo Jiang · Fei Liu · Shangzhi Pan · Xiaoming Zha 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2019年11月
直流微电网在脉冲负载和负载切换等大扰动场景下稳定性面临挑战。基于混合势理论的大信号稳定性（LSS）分析虽实用，但传统方法存在结果保守的问题。本文提出一种无保守性分析方法，旨在更精确地评估直流微电网在大扰动下的稳定性，为系统设计提供更优的判据。
解读: 该研究对于阳光电源的储能系统（如PowerTitan、PowerStack）及微电网解决方案具有重要意义。在直流耦合微电网或复杂工商业储能应用中，系统常面临频繁的负载波动和瞬态冲击。传统的稳定性分析往往过于保守，导致系统参数设计受限或成本增加。通过引入该无保守性分析方法，研发团队可以更精准地优化PC...
高阶无线电能传输系统的精确离散时间建模与边界分析
Accurate Discrete-Time Modeling and Boundary Analysis for High-Order Wireless Power Transfer Systems
Kai He · Xin Liu · Fei Gao · Xijun Yang 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年12月
传统频闪映射（SM）方法仅关注周期性时间点的行为，无法捕捉运行周期内多次状态变化的细节。本文提出了一种改进的全功率频闪映射（IFSM）模型，用于高阶无线电能传输（WPT）系统及DC-DC变换器的精确建模与边界特性分析。
解读: 该文章提出的IFSM建模方法主要针对高阶无线电能传输系统，与阳光电源现有的光伏逆变器、储能系统及风电变流器核心业务关联度较低。但其核心思想——通过改进离散时间建模来提升DC-DC变换器在复杂动态下的分析精度，对阳光电源研发团队优化高频DC-DC变换器（如储能PCS中的双向DC-DC模块）的控制算法和...
一种具有增强纹波衰减能力和磁芯尺寸优化方法的磁集成LCL滤波器
A Magnetic Integrated LCL Filter With Enhanced Ripple Attenuation Capability and a Core Size Optimization Method
Jianbo Jiang · Zhenyu Li · Fei Liu · Shangzhi Pan 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年9月
LCL滤波器因其优异的纹波衰减能力被广泛应用于并网逆变器。然而，传统LCL滤波器存在体积大、磁芯利用率低的问题。本文提出了一种磁集成LCL滤波器设计方案，通过将两个离散电感集成，在提升滤波性能的同时，实现了磁芯尺寸的优化，有效降低了逆变器的体积与成本。
解读: 该技术对阳光电源的组串式逆变器（如SG系列）及集中式逆变器产品线具有极高的应用价值。通过磁集成技术，可以在保证并网电流谐波合规的前提下，显著减小逆变器内部电感体积，从而提升功率密度，降低整机重量与材料成本。这对于追求高功率密度的户用及工商业光伏逆变器设计至关重要。建议研发团队在下一代高频化逆变器设计...
一种用于多并网变流器系统的恒定导纳矩阵实时仿真模型
A Real-Time Simulation Model With Constant Admittance Matrix for Multiple Grid-Connected Converters System
Mingwang Xu · Jiyuan Liu · Wei Gu · Yang Cao 等9人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年10月
实时仿真（RTS）对于验证构成可再生能源电站骨干的多并网变流器系统至关重要。本文提出了一种利用半步预测-校正方法的多并网变流器系统RTS模型。该模型确保了导纳矩阵的恒定性，并实现了变流器间的无延迟解耦，有效提升了复杂电力电子系统并网仿真的精度与效率。
解读: 该技术对阳光电源的组串式逆变器及PowerTitan/PowerStack储能系统具有极高价值。随着光储电站规模扩大，多机并联带来的谐振与交互问题日益复杂，传统的仿真方法往往面临计算延迟或矩阵求逆困难。该恒定导纳矩阵模型能显著提升iSolarCloud智能运维平台在电站数字孪生、故障预判及弱电网适应...
零电感电压多电平总线变换器
Zero Inductor-Voltage Multilevel Bus Converter
Webb Samuel · Tianshu Liu · Yan-Fei Liu · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年10月
本文提出了一种新型4:1降压拓扑，旨在实现数据中心48V转12V的电压转换。随着数据中心架构从12V直流母线向48V直流母线转型，直流变压器（DCX）拓扑成为提升系统效率的研究热点，特别是开关电容类拓扑的应用。
解读: 该技术主要针对数据中心电源架构，虽非阳光电源核心的光伏或储能业务，但其高效率、高功率密度的开关电容变换技术对阳光电源的储能系统（如PowerTitan系列）内部DC-DC模块设计具有参考价值。在储能PCS或户用光伏优化器中，若需进一步提升功率密度并降低电感体积，可借鉴该拓扑中零电感电压的软开关思想，...
基于PWM与移相组合控制策略的四开关Buck-Boost变换器建模与设计
Modeling and Design of Four-Switch Buck–Boost Converter With Combined PWM and Phase-Shift Control Scheme
Lingxuan Xiao · Xinbo Ruan · Renxi Dong · Fei Liu 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年8月
本文研究了四开关Buck-Boost（FSBB）变换器，该拓扑具备升降压及正向输出功能，适用于宽输入电压范围场景。通过结合脉宽调制（PWM）与移相控制，实现了所有功率开关的零电压开关（ZVS）及电感纹波最小化。文章建立了FSBB的小信号模型，为高性能功率变换提供了理论支撑。
解读: 该研究提出的FSBB拓扑及其控制策略在阳光电源的户用光伏优化器、储能PCS及电动汽车充电桩领域具有重要应用价值。随着光伏组件电压范围的扩大和储能电池电压的波动，该拓扑能有效提升变换效率并降低电磁干扰。建议研发团队关注其ZVS实现方案，以优化阳光电源组串式逆变器中DC-DC级的功率密度，并提升充电桩模...
通过消除右半平面零点提升二极管-电容型高升压DC-DC变换器的动态性能
Dynamic Performance Improvement of Diode–capacitor-Based High Step-up DC–DC Converter Through Right-Half-Plane Zero Elimination
Yan Zhang · Jinjun Liu · Zhuo Dong · Hongliang Wang 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2017年8月
本文针对光伏和燃料电池发电中常用的二极管-电容型高升压DC-DC变换器，分析了其因右半平面（RHP）零点导致的非线性及非最小相位特性。研究提出了一种消除RHP零点的方法，旨在改善变换器在高电压增益应用下的瞬态响应和控制稳定性。
解读: 该研究针对高升压DC-DC变换器的动态控制优化，对阳光电源的组串式光伏逆变器（尤其是针对高压组件的优化器或前级升压电路）具有重要参考价值。通过消除RHP零点，可以显著提升变换器的动态响应速度和系统稳定性，有助于减小输出电压纹波，提升光伏发电效率。建议研发团队在开发下一代高功率密度组串式逆变器时，引入...
一种具有最大升压能力和最小开关频率的Z源逆变器改进PWM策略
An Improved PWM Strategy for Z-Source Inverter With Maximum Boost Capability and Minimum Switching Frequency
Yan Zhang · Jinjun Liu · Xinying Li · Xiaolong Ma 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2018年1月
Z源逆变器提供了一种具有升降压调节能力的单级直流-交流功率转换方案。为最大化电压增益并提升效率，本文提出了一种改进的脉宽调制（PWM）策略。通过调节单相桥臂的直通占空比，该策略有效调节了中间直流母线电压的平均值，从而优化了系统性能。
解读: Z源逆变器拓扑在光伏发电领域具有单级升压的独特优势，可简化系统架构并提高功率密度。对于阳光电源的组串式逆变器产品线，该改进型PWM策略通过降低开关频率和优化直通控制，有助于进一步提升逆变效率并降低损耗。建议研发团队评估该拓扑在特定高增益应用场景下的可行性，特别是在需要宽输入电压范围的工商业光伏项目中...
一种具有低输出电流纹波的改进型零电压零电流开关移相全桥PWM变换器
An Improved Zero-Voltage and Zero-Current- Switching Phase-Shift Full-Bridge PWM Converter With Low Output Current Ripple
Guihua Liu · Boxin Wang · Fei Liu · Xinyang Wang 等8人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年3月
本文提出了一种改进的零电压零电流开关（ZVZCS）移相全桥PWM变换器，旨在提升传统变换器性能并降低输出电流纹波。通过引入简单的辅助电路，实现了超前臂开关管的零电压开关（ZVS）和滞后臂开关管的零电流开关（ZCS），有效优化了开关损耗与输出纹波特性。
解读: 该拓扑结构对阳光电源的储能变流器（PCS）及直流变换环节具有重要参考价值。在PowerTitan和PowerStack等储能系统中，DC-DC变换环节的效率与电流纹波直接影响电池寿命与系统整体效率。该技术通过辅助电路实现ZVZCS，能够有效降低开关损耗并减小输出滤波器体积，有助于提升PCS产品的功率...
光伏发电系统中多端口级联DC/DC变换器的短路容错拓扑
Short-Circuit Fault-Tolerant Topology for Multiport Cascaded DC/DC Converter in Photovoltaic Power Generation System
Yizhan Zhuang · Fei Liu · Xiangjing Zhang · Yanhui Huang 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年1月
本文针对光伏发电系统中具有高升压比的多端口级联DC/DC变换器，研究了其在多输入端口配置下易发生短路故障的问题。为提升系统可靠性，提出了一种具备短路容错能力的拓扑结构，旨在确保变换器在故障发生时仍能维持稳定运行，对提升光伏系统的长期运行稳定性具有重要意义。
解读: 该研究针对多端口级联DC/DC变换器的容错设计，对阳光电源的组串式逆变器及大型地面电站的光伏汇流技术具有重要参考价值。随着光伏系统电压等级不断提升，级联拓扑的应用日益广泛，但故障隔离与容错能力是保障电站高可用性的关键。建议研发团队关注该拓扑在提升系统冗余度方面的潜力，将其核心思想应用于下一代高功率密...
用于保持模式下具有最优电容利用率的LCLC变换器
LCLC Converter With Optimal Capacitor Utilization for Hold-Up Mode Operation
Yang Chen · Hongliang Wang · Zhiyuan Hu · Yan-Fei Liu 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2019年3月
在数据中心和电信电源中，前端DC-DC级需在宽输入电压范围内工作，以在交流输入故障时提供保持时间。传统的LLC变换器因难以兼顾正常工作效率与高增益需求而不适用。本文提出一种LCLC变换器，通过优化电容利用率，在保持高效率的同时满足宽输入电压范围下的保持时间要求。
解读: 该研究针对宽输入电压范围下的高效率转换问题，对阳光电源的储能变流器（PCS）及户用光伏逆变器具有重要参考价值。在储能系统（如PowerTitan系列）中，电池电压随SOC变化较大，该拓扑有助于优化DC-DC级在宽电压范围下的效率，提升系统整体能效。建议研发团队关注该LCLC拓扑在提升功率密度和降低开...
一种用于分布式光伏中压直流接口的低损耗串联LC功率平衡单元多端口模块化DC-DC变换器
A Multiport Modular DC–DC Converter With Low-Loss Series LC Power Balancing Unit for MVDC Interface of Distributed Photovoltaics
Yizhan Zhuang · Fei Liu · Yanhui Huang · Zhouyang Liu 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年7月
针对分布式光伏中压直流（MVDC）接口，本文提出了一种具有多输入端口和高电压转换比的模块化DC-DC变换器。针对光伏功率失配导致的子模块输出电压不平衡问题，设计了一种低损耗串联LC功率平衡单元，有效实现了模块间的功率均衡，提升了系统设计的标准化程度与运行效率。
解读: 该技术对于阳光电源的组串式逆变器及大型光伏电站直流汇流方案具有重要参考价值。随着光伏系统向中高压直流侧并网演进，如何解决多组串输入下的功率失配与模块电压平衡是提升系统效率的关键。该低损耗LC平衡单元方案可优化阳光电源大功率组串式逆变器及直流耦合储能系统的拓扑架构，减少因光照不均导致的功率损耗，提升系...
低压直流微电网集群的协同潮流控制策略
A Cooperative Power Flow Control Strategy for Low-Voltage DC Microgrid Clusters
Hongqin Yin · Fei Gao · Muhammad Mansoor Khan · Dong Liu · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年7月
本文针对低压直流微电网集群，提出了一种协同潮流控制策略。该策略结合了分层控制与有源潮流控制器，旨在应对系统不确定性，特别利用间歇性潮流控制（IPFC）技术，显著提升了微电网集群在功率分配过程中的可靠性与响应速度。
解读: 该研究关注直流微电网集群的协同控制，与阳光电源的PowerTitan、PowerStack等储能系统及工商业微电网解决方案高度契合。随着分布式能源渗透率提升，直流微电网集群化是未来趋势。该策略中的协同控制与IPFC技术可优化阳光电源PCS在多机并联运行时的功率分配精度，提升系统在复杂弱电网环境下的稳...
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