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全范围非谐振PWM零电压开关变换器及其最小化电感电流纹波
Full-Range Non-Resonant PWM Zero-Voltage-Switching Power Converters With Minimized Inductor Current Ripple
Fei Liu · Xinbo Ruan · Kai Yao · Ling Gu 等6人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年2月
软开关技术可显著降低开关损耗，提升变换器的效率、功率密度与可靠性。本文针对非谐振脉宽调制（PWM）变换器，提出一种在全工况范围内实现定频零电压开关（ZVS）并最小化电流纹波的新方法。首先提出基本的四边形电流调制单元（QCMU），通过在两个半桥中点间连接电感，使电感电流呈四边形且最小值恒定。基于此构建了一类涵盖DC-DC、DC-AC及AC-DC拓扑的全范围非谐振PWM ZVS变换器家族，并提出结合PWM与移相控制的最优运行模式与控制策略。实验验证了DC-DC变换器的有效性，仿真结果进一步支持了DC...
解读: 该全范围非谐振PWM零电压开关技术对阳光电源储能与光伏产品线具有重要应用价值。四边形电流调制单元（QCMU）可直接应用于ST系列储能变流器的DC-DC变换级，通过定频ZVS实现全工况软开关，配合SiC器件可显著降低开关损耗、提升效率与功率密度。最小化电感电流纹波特性可减小磁性元件体积，优化Power...
一种考虑老化特性的电池储能退化模型及其在电力系统运行中的应用
An Age-Dependent Battery Energy Storage Degradation Model for Power System Operations
Pei Yong · Fei Guo · Zhifang Yang · IEEE Transactions on Power Systems · 2024年10月
电力系统运行需要在建模和优化过程中考虑电池储能（BES）的退化特性。现有方法通常采用固定参数来建立充放电行为与电池储能退化成本之间的映射关系。然而，电池储能的退化特性在老化过程中不断变化，因此固定参数模型在整个寿命周期内无法保证精确性。本文提出了一种考虑电池老化影响的电池储能退化模型，该模型能够捕捉电池特性的变化。基于阿伦尼乌斯电池退化方程，我们推导出了一种以电力系统视角下电池储能运行变量为输入的退化解析表达式。然后，我们对该表达式进行凸化处理，以便将与老化相关的退化特性嵌入到电力系统优化模型中...
解读: 该年龄相关的电池退化模型对阳光电源ST系列储能变流器和PowerTitan大型储能系统具有重要应用价值。通过显式建模循环老化与日历老化的耦合影响，可直接集成到iSolarCloud云平台的智能调度算法中，优化储能系统的充放电策略。该模型能精确评估不同运行工况下的容量衰减，为ST储能系统提供更精准的寿...
提高电磁暂态仿真中插值算法精度：基于帕德逼近与开关定理的方法
Improving Accuracy of Interpolation Algorithm in EMT Simulation: A Padé Approximation and Switching Theorem Based Approach
Yang Cao · Wei Gu · Mingwang Xu · Fei Zhang 等6人 · IEEE Transactions on Industry Applications · 2024年10月
随着可再生能源和电力电子设备在电力系统中日益普及，电力系统的特性如今由电力电子技术所塑造，这给电磁暂态（EMT）仿真中使用的加速算法带来了新的挑战。在此背景下，本文提炼了插值算法的五个关键技术要点，并提出了一种改进的插值算法。具体而言，采用帕德近似并将其与数值积分方法相结合，建立离散模型以提高精度和稳定性。利用开关定理进行重新初始化，这进一步降低了开关误差，并能更真实地反映开关暂态过程。此外，通过李雅普诺夫稳定性分析从理论上证明了该算法的稳定性。使用改进的插值算法，能够在保持高仿真效率和稳定性的...
解读: 该EMT仿真插值算法对阳光电源电力电子产品开发具有重要价值。在ST储能变流器和SG光伏逆变器设计阶段，高精度EMT仿真可准确预测高频开关暂态、谐波特性及并网交互行为，优化SiC/GaN器件开关策略与死区时间设计。对于构网型GFM控制器开发，精确的暂态仿真能验证虚拟惯量响应与故障穿越性能。在电动汽车O...
基于互感估计定位方案的动态无线电力传输系统恒定输出电压切换策略
Switching Strategy of DWPT Systems Based on Mutual Inductance Estimation Positioning Scheme for Constant Output Voltage
Runqi Wang · Fei Lin · Jinxiao Zhang · Yi Wang 等6人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年3月
本文提出一种基于互感估计定位的初级线圈切换策略，用于动态无线电力传输系统中维持恒定输出电压。通过改进互感估计方法，增强了次级线圈定位精度，并适应多种负载类型。针对实际应用中的参数波动与时间延迟，设计了实用的定位方案。建立了初级线圈切换过程的稳态与暂态模型，分析切换动态特性及安全风险，进而提出兼顾系统安全与输出电压稳定的切换策略。仿真与实验验证了所提方案的有效性，同时证实定位与切换策略在协同运行下的兼容性与鲁棒性。
解读: 该动态无线电力传输（DWPT）恒压切换技术对阳光电源新能源汽车产品线具有重要应用价值。文中提出的互感估计定位与初级线圈切换策略可直接应用于动态充电桩系统开发，解决电动车行驶中的连续供电难题。其多负载适应性与参数鲁棒性设计理念可借鉴至ST储能变流器的并网切换控制，优化孤岛-并网模式转换的暂态特性。互感...
一种基于状态变量消去的EMTP型恒定导纳等效建模方法
A State Variables Elimination-Based EMTP-Type Constant Admittance Equivalent Modeling Method for Power Electronic Converters
Mingwang Xu · Wei Gu · Yang Cao · Shuaixian Chen 等6人 · IEEE Transactions on Power Delivery · 2025年2月
随着大量电力电子设备接入电网，电磁暂态（EMT）仿真技术对电网安全稳定运行至关重要。本文提出一种基于状态变量消去的EMTP型恒定导纳等效建模方法，采用“网络-节点电压-历史电流源”三层架构，通过矩阵分裂和引入输出方程构建低阶等效节点电压方程。该方法具有恒定导纳矩阵、保留内部动态特性、建模流程简洁、计算复杂度低等优点，相较于经典节点消去法更具通用性，适用于模块化电气设备。通过与离线EMT仿真及实验结果对比，验证了该方法在多种工况下均具备高精度与高效率。
解读: 该EMTP型恒定导纳等效建模方法对阳光电源储能与光伏产品线具有重要应用价值。在ST系列储能变流器和PowerTitan大型储能系统开发中，该方法可显著提升EMT仿真效率，通过状态变量消去技术降低计算复杂度，加速多机并联系统的暂态特性分析。对于SG系列光伏逆变器，该建模方法可优化1500V系统的电磁兼...
分布式预定义时间控制在时滞与输入饱和电力系统中的应用
Distributed Predefined-Time Control for Power System With Time Delay and Input Saturation
Sunhua Huang · Linyun Xiong · Yang Zhou · Fei Gao 等6人 · IEEE Transactions on Power Systems · 2024年5月
本文提出了一种分布式分数阶预定义时间滑模控制器（DFOPTSMC），用于调节外部储能装置，以提高存在时滞和输入饱和的电力系统的暂态稳定性。时滞会恶化电力系统的性能，甚至导致系统不稳定。基于阿斯特恩变换定理，将存在通信时滞的电力系统模型转换为无延迟模型。同时，在实际电力系统中，外部储能装置的输出需要受到限制。为此，提出了饱和补偿系统以弥补外部储能装置输入饱和的影响。因此，提出了一种考虑通信时滞和输入饱和的DFOPTSMC来调节储能装置，该控制器具有快速响应能力和较强的调节能力，可提高电力系统的暂态...
解读: 该分布式预定义时间控制技术对阳光电源ST系列储能变流器和PowerTitan大型储能系统具有重要应用价值。DFOPTSMC方法可直接应用于储能系统的功率调节控制，解决电网通信时滞和功率器件饱和限制问题，提升暂态稳定性。其预定义时间收敛特性可优化现有VSG虚拟同步机控制策略，实现更快速的频率响应和更强...
一种基于物理与数据辅助的抽水蓄能电站瞬态过程预测框架
A physics-based and data-aided transient prediction framework for sustainable operation of pumped-storage hydropower systems
Weichao Maa · Zhigao Zhao · Chengpeng Liu · Fei Chen 等8人 · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.384
摘要 实现对抽水蓄能电站（PSHSs）瞬态过程的准确预测仍是一个关键挑战，主要由于现场参数存在不确定性，特别是泵-水轮机特性曲线（PTCCs）的不确定性，以及物理模型自身存在的局限性。为解决这一问题，本研究提出了一种以现场测量数据为核心的抽水蓄能电站瞬态预测框架，该框架融合了基于物理模型的校准与数据驱动的修正方法。本文提出了一种利用点分布模型（PDMs）重构PTCC的方法，其中PDM作为先验模型，通过在PTCC上定义多个特征点以适应可能发生的非刚性变形，并进行了创新性开发。该方法采用曲面重构算法...
解读: 该物理-数据混合瞬态预测框架对阳光电源储能系统具有重要借鉴价值。抽水蓄能电站的特性曲线重构方法可应用于ST系列PCS和PowerTitan储能系统的动态建模,通过现场实测数据校准物理模型,结合NARX神经网络修正预测误差,可显著提升储能系统在电网调频、削峰填谷等瞬态工况下的控制精度。该方法与iSol...
高渗透率可再生能源电力系统实时调度：一种专家知识与强化学习混合方法
Real-Time Scheduling of High-Penetrated Renewable Power Systems: An Expert Knowledge and Reinforcement Learning Hybrid Approach
Sijun Du · Tao Ding · Yang Xiao · Jingyu Wan 等6人 · IEEE Transactions on Power Systems · 2024年7月
现代电力系统正向低碳可持续转型，可再生能源渗透率的提升及其不确定性给系统调度带来严峻挑战，灵活元件的引入进一步增加了调度复杂性。为此，本文提出一种融合专家知识与强化学习（RL）的混合实时调度方法。首先建立包含柔性负荷与储能的高渗透率可再生能源系统实时调度模型，并转化为马尔可夫决策过程。通过引入专家知识作为系统与RL智能体之间的中介，利用RL算法优化的机组控制序列进行调度决策。基于SG 126节点系统的算例验证了所提方法在保障系统安全稳定运行的同时，显著提升可再生能源消纳能力的有效性与潜力。
解读: 该混合调度方法对阳光电源PowerTitan储能系统和iSolarCloud平台具有重要应用价值。强化学习与专家知识融合的实时调度策略可直接应用于ST系列储能变流器的智能控制算法，优化充放电决策以应对高比例光伏接入的不确定性。该方法可集成至iSolarCloud云平台，实现多站点储能系统协同调度，提...
基于双极限齐次性的分布式二次控制用于受非均匀时延和执行器饱和影响的交流微电网
Distributed Secondary Control Based on Bi-Limit Homogeneity for AC Microgrids Subjected to Non-Uniform Delays and Actuator Saturations
Qingde Wang · Sunhua Huang · Linyun Xiong · Yang Zhou 等6人 · IEEE Transactions on Power Systems · 2024年4月
频率与电压是交流微电网中最关键的运行指标。针对存在非均匀通信时延和执行器饱和的交流微电网，本文提出一种基于双极限齐次性的分布式二次控制策略，实现频率恢复、平均电压调节及分布式电源间的有功与无功功率精确分配。通过引入基于历史控制输入的状态变换方法处理非均匀时延，并利用双曲正切函数逼近非光滑饱和特性，设计抗饱和固定时间控制器。结合构造的辅助双极限齐次系统，证明了闭环系统在执行器饱和约束下的固定时间稳定性。仿真结果表明，所提方法在频率/电压恢复及功率均分方面具有优越的鲁棒性与灵活性。
解读: 该双极限齐次性分布式控制技术对阳光电源PowerTitan储能系统和微电网ESS集成方案具有重要应用价值。针对多台ST系列储能变流器并联运行场景，该方法可有效解决通信网络非均匀时延和功率调节饱和问题，提升频率/电压恢复速度和功率均分精度。固定时间收敛特性可优化构网型GFM控制策略的暂态响应，抗饱和设...
基于动态时空注意力图卷积网络与误差修正的光伏功率预测方法
PV power forecasting method using a dynamic spatio-temporal attention graph convolutional network with error correction
Zhao Zhenabd · Yufei Yang · Fei Wangabc · Nanpeng Yue 等7人 · Solar Energy · 2025年1月 · Vol.300
摘要 优异的短期光伏发电功率预测对于制定光伏发电计划及实现电力系统的经济调度至关重要。然而，现有的短期预测方法并未深入探讨输入特征的可解释性，通常依赖静态相关性分析方法处理数值天气预报（NWP）数据，并且常常忽视对功率预测误差进行修正的关键步骤。针对上述三项研究不足，本文提出一种结合基于分解的误差修正机制的动态时空注意力图卷积网络（STAGCN）短期光伏功率预测方法。首先，采用时空重要性模型解释方法对多源NWP数据进行特征提取，识别出对模型预测具有关键作用的特征变量。其次，引入时空特征变换与融合...
解读: 该动态时空注意力图卷积网络光伏功率预测技术对阳光电源iSolarCloud智能运维平台及储能系统具有重要应用价值。通过多源NWP特征提取和误差修正机制,可显著提升SG系列逆变器的发电功率预测精度,优化PowerTitan储能系统的充放电策略制定。该方法的可解释性增强和动态时空建模思路,可集成至预测性...
基于卫星图像纹理特征与迁移学习的区域光伏功率预测优化高效方法
An efficient approach for regional photovoltaic power forecasting optimization based on texture features from satellite images and transfer learning
Yang Xi · Jianyong Zheng · Fei Mei · Gareth Taylor 等5人 · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.385
准确高效的区域光伏发电功率预测对于提升光伏电力供应的稳定性并扩大其市场份额至关重要。近年来的研究进展已将卫星与地面观测数据的特征相结合，基于混合神经网络的模型展现出优异的预测性能。然而，仍存在若干挑战：直接从卫星图像中提取的空间特征往往缺乏细节，且大多数现有预测方法需要大量电力数据样本。因此，在云量变化速率较高的情况下，预测精度易受相位滞后的影响，同时由于区域光伏装置数量庞大且分布分散，计算负担也显著增加。为解决上述问题，本研究提出一种创新的时空特征，该特征将从卫星图像重构的纹理特征（TFs）与...
解读: 该区域光伏功率预测技术对阳光电源iSolarCloud智慧运维平台具有重要应用价值。通过卫星图像纹理特征与迁移学习结合,可显著提升SG系列逆变器集群的功率预测精度(RMSE提升72%)并降低相位滞后,特别适用于分布式光伏电站管理。该算法计算效率提升10倍,可与ST储能系统协同优化充放电策略,减少云层...
预定义时间观测器结合滑模控制通过构网型换流器实现异质电力系统快速频率支撑
Predefined-time Observer-based Sliding Mode Control for Fast Frequency Support in Heterogeneous Power System Through Grid-Forming Converter
Sunhua Huang · Zhao Xu · Linyun Xiong · Yang Zhou 等6人 · IEEE Transactions on Power Systems · 2025年6月
在可再生能源占比高且广泛使用电力电子设备的低惯量异构电力系统中，系统受到扰动时会面临严重的频率稳定性问题。基于虚拟同步发电机（VSG）控制的构网型（GFM）变流器具有电压源特性，可提供惯量和频率支撑。本文针对基于VSG的GFM变流器提出了一种基于预设时间观测器的滑模控制器（PTOBSMC），以在负载和跟网型（GFL）可再生能源大幅变化的异构电力系统中提供频率支撑。建立了由GFM变流器、GFL可再生能源和同步发电机组成的异构电力系统模型。提出了预设时间观测器，以准确估计GFL风力发电机输出功率和负...
解读: 该预定义时间观测器结合滑模控制技术对阳光电源构网型产品线具有重要应用价值。可直接应用于ST系列储能变流器和大型储能系统PowerTitan的GFM控制策略优化，提升频率支撑能力；同时适用于新一代SG系列光伏逆变器的虚拟惯量控制。该方法通过固定收敛时间观测器和鲁棒控制设计，可显著提升阳光产品在低惯量电...
狄拉克源场效应晶体管中的耗散输运与自加热效应
Dissipative Transport and Self-Heating Effects in Dirac-Source FETs
Zeyu Zhang · Yunxiang Yang · Jing Guo · Fei Liu · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年7月
狄拉克源场效应晶体管（DSFET）被认为是未来低功耗电子器件的一个有前景的候选方案。然而，电子 - 声子（e - ph）散射效应和自热效应（SHE）对亚阈值摆幅（SS）和电子电流的影响尚未得到全面研究。在本文中，我们使用非平衡格林函数（NEGF）方法研究了DSFET中的e - ph散射效应和SHE。我们模拟了一种以二硫化钼（MoS₂）作为沟道和漏极材料的特定DSFET。结果表明，在偏置电压 <inline - formula xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/M...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于Dirac源场效应晶体管（DSFET）的研究揭示了未来低功耗电子器件的重要技术路径，对我们在光伏逆变器和储能系统的功率半导体应用具有前瞻性参考价值。 该研究深入分析了电子-声子散射和自热效应对DSFET性能的影响，发现其亚阈值摆幅（SS）仅为58 mV/decad...
高频无线电力传输技术特刊主编寄语
Guest Editorial Special Issue on High-Frequency Wireless Power Transfer Technology
Fei Lu · Grant Covic · Shu Yuen Ron Hui · Fernando Briz · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年8月
无线电力传输WPT技术在交通电气化、电网、消费电子、医疗和太空等众多新兴应用中日益关键。其非接触特性在脏污或超洁净、高温、水下、地下和外太空等恶劣环境条件下具有优势。当前WPT系统性能与开关频率、耦合度、初次级磁元件伏安需求和组件质量密切相关，这些是功率容量、功率密度和效率的关键决定因素。为提升WPT技术运行安全性和可靠性，抑制和消除高频磁场引起的电磁干扰EMI和电动势EMF问题至关重要。该特刊从74篇投稿中录用31篇，涵盖高频谐振变换器技术、高频电磁场约束与发射抑制、抗失调与传输距离增强、高频...
解读: 该高频WPT特刊对阳光电源无线充电技术发展有全面指导价值。特刊涵盖的多MHz IPT系统、SiC全桥逆变器和三相高频IPT系统与阳光新能源汽车OBC无线充电模块的技术路线一致。高频电磁场约束和EMI/EMF抑制技术为阳光无线充电产品满足安全标准提供了解决方案。抗失调和传输距离增强技术（圆柱螺线管耦合...