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功率循环过程中铝金属化层微观结构演变对其电气性能影响的研究
A Study on the Effect of Microstructure Evolution of the Aluminum Metallization Layer on Its Electrical Performance During Power Cycling
Jingyi Zhao · Tong An · Chao Fang · Xiaorui Bie 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2019年11月
本文量化了高功率IGBT模块在功率循环过程中，铝金属化层微观结构重构与电阻退化之间的相关性。通过电子和离子显微镜技术，深入研究了铝金属化层在热机械应力下的微观演变机制，为功率器件的寿命预测与可靠性评估提供了理论支撑。
解读: IGBT模块是阳光电源组串式逆变器、集中式逆变器以及PowerTitan/PowerStack储能变流器（PCS）的核心功率器件。功率循环导致的铝层重构是引起器件失效的关键因素。该研究揭示的失效机理有助于研发团队在产品设计阶段优化功率模块的封装工艺，提升在极端工况下的热机械稳定性。建议将此研究成果应...
用于800V独立光伏充电系统的高增益交错式升压变换器
Ultra-High-Gain Interleaved Boost Converter With Low Electric Stress for 800 V Standalone Photovoltaic Charging System
Ling Qin · Fei Lin · Yu Yang · John Long Soon 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年10月
本文提出了一种新型无变压器超高增益交错式升压变换器，旨在提升800V独立光伏充电系统的效率、可靠性与成本效益。该拓扑通过将电压倍增器及其镜像配置的输入并联至电流型半桥的支路中点，实现了高效的电压提升，适用于高压直流充电应用。
解读: 该技术对阳光电源的电动汽车充电桩及光储一体化业务具有重要参考价值。随着800V高压快充平台成为行业趋势，该高增益变换器拓扑能有效降低功率器件的电压应力，提升系统转换效率并减小体积。建议研发团队评估该拓扑在阳光电源直流充电桩（DC Charger）中的应用潜力，特别是针对光伏直驱充电场景，通过简化变换...
基于宽禁带半导体且具有串联开关单元的固态断路器限流策略
A Current Limiting Strategy for WBG-Based Solid-State Circuit Breakers With Series-Connected Switching Cells
Zhou Dong · Ching-Hsiang Yang · Shimul Kumar Dam · Dehao Qin 等8人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年12月
本文提出了一种针对基于宽禁带（WBG）器件的固态断路器（SSCB）的限流策略。通过采用串联开关单元结构，该策略在直流系统中既能有效抑制故障电流的快速上升，又能实现过流保护协调，同时解决了传统方案中开关损耗高、耐受时间短及限流能力受限的问题。
解读: 该研究对阳光电源的储能系统（如PowerTitan、PowerStack）及直流微电网应用具有重要参考价值。随着储能系统直流侧电压等级的提升，直流故障保护成为关键技术难点。该限流策略利用宽禁带器件（SiC/GaN）的高频特性，可优化PCS内部直流侧的保护逻辑，提升系统在短路故障下的耐受能力与可靠性。...
接触界面表面粗糙度特性对压接式IGBT模块热接触电阻的影响
The Effect of the Surface Roughness Characteristics of the Contact Interface on the Thermal Contact Resistance of the PP-IGBT Module
Tong An · Zezheng Li · Yakun Zhang · Fei Qin 等10人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年6月
本文通过实验测量和基于有限元仿真的因子设计分析，研究了压接式IGBT（PP-IGBT）模块在功率循环过程中，接触界面表面粗糙度特性与热接触电阻之间的相关性。研究采用了瞬态热测试技术进行验证。
解读: 压接式IGBT（PP-IGBT）是阳光电源大型集中式光伏逆变器及高压储能变流器（如PowerTitan系列）的核心功率器件。热接触电阻直接影响模块的散热性能与结温稳定性，是决定大功率电力电子设备可靠性与寿命的关键因素。本研究通过分析表面粗糙度对热阻的影响，为阳光电源在功率模块选型、散热器界面材料（T...
一种考虑高温老化下表面金属化效应的SiC模块互连层力学性能快速识别与预测的机器学习框架
A Machine Learning Framework for Rapidly Identifying and Predicting Mechanical Properties of Interconnected Layer in SiC Module Considering Surface Metallization Effect Under High-Temperature Aging
Libo Zhao · Yanwei Dai · Fei Qin · IEEE Transactions on Industrial Informatics · 2025年7月
烧结银（Ag）作为高温碳化硅（SiC）功率模块封装中最具潜力的芯片互连材料，在封装过程和高温服役条件下常承受热应力，这极大地降低了SiC功率模块的热机械可靠性。本文通过机器学习辅助的实验与模拟方法，获取并评估了考虑金属化层和高温时效效应的烧结银互连层界面强度预测参数。提出了一种基于多层MLP（多层人工神经网络） - LSTM（长短期记忆网络）框架的模型，该模型具有更高的分类和预测能力。在该方法中，MLP用于提取不同金属化层作用下的分类特征，LSTM用于提取时间特征，以对高温时效引起的力学性能退化...
解读: 从阳光电源的业务角度来看，这项基于机器学习的SiC功率模块互连层性能预测技术具有重要的战略价值。随着公司光伏逆变器和储能系统向高功率密度、高效率方向发展，SiC功率器件已成为核心技术路线。该研究针对烧结银互连层在高温老化下的可靠性预测问题，直接关系到我们产品在严苛工况下的长期稳定性。 该技术的核心...
基于机器学习辅助的IGBT模块键合界面疲劳损伤数值模拟方法研究
Research on Machine Learning-Assisted Numerical Simulation Methods for IGBT Module Bonded Interface Fatigue Damage
Shengjun Zhao · Tong An · Fei Qin · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年4月
键合界面开裂是绝缘栅双极型晶体管（IGBT）模块长期运行中的主要失效模式。本文提出一种有效表征功率循环条件下IGBT模块键合界面疲劳裂纹扩展的数值模拟方法。通过功率循环试验与键合线拉力测试，获取不同循环次数后的力-位移（F-δ）曲线；建立考虑界面损伤累积效应的有限元-疲劳内聚力模型（FE-FCZM），结合敏感性分析确定关键参数，并利用机器学习模型实现由F-δ曲线反演FCZM参数。仿真与实验结果对比验证了该方法在界面损伤程度预测上的准确性，且在寿命预测中相比传统模型具有最小误差，为IGBT模块可靠...
解读: 该IGBT模块键合界面疲劳损伤预测技术对阳光电源功率器件可靠性设计具有重要价值。ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器的IGBT模块在频繁功率循环下面临键合线脱落风险，该研究提出的FE-FCZM与机器学习结合的方法可精准预测界面裂纹扩展，为产品设计阶段的寿命评估提供量化工具。特别适用于PowerTi...