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考虑阈值电压不稳定性SiC MOSFET动态分析开关损耗模型
Dynamic Analytical Switching Loss Model of SiC MOSFET Considering Threshold Voltage Instability
Yumeng Cai · Peng Sun · Yuankui Zhang · Cong Chen 等9人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年11月
准确的开关损耗建模对SiC MOSFET及功率变换器至关重要。本文针对长期运行中栅氧化层退化对开关性能的影响，提出了一种考虑阈值电压（VTH）不稳定性导致的“动态”时间相关分析模型，填补了传统静态模型在长期可靠性评估方面的空白。
解读: 随着阳光电源在组串式逆变器、PowerTitan储能系统及风电变流器中大规模应用SiC器件以提升功率密度和效率，器件的长期可靠性成为核心竞争力。该研究提出的动态损耗模型能更精准地预测SiC MOSFET在全生命周期内的性能漂移，有助于优化逆变器及PCS的寿命预测算法。建议研发团队将其引入iSolar...
SiC MOSFET开关运行中栅极氧化层退化研究
Investigation on Gate Oxide Degradation of SiC MOSFET in Switching Operation
Yumeng Cai · Peng Sun · Cong Chen · Yuankui Zhang 等9人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年8月
本文研究了SiC MOSFET在开关运行过程中的栅极氧化层退化问题。通过搭建Buck变换器，重点分析了动态漏源电压（VDS）和负载电流（IL）对栅极氧化层可靠性的影响，旨在建立有效的SiC器件栅极可靠性评估方法，为高压功率器件的应用提供理论支撑。
解读: SiC MOSFET是阳光电源组串式逆变器、PowerTitan储能系统及电动汽车充电桩提升功率密度与效率的核心器件。栅极氧化层可靠性直接关系到产品在复杂工况下的长期寿命。本文提出的动态应力评估方法对于阳光电源在器件选型、驱动电路优化以及功率模块的寿命预测具有重要指导意义。建议研发团队将此研究成果应...
基于分裂C-V法在偏置温度不稳定性条件下SiC MOSFET栅氧化层退化位置表征
Characterization of Gate-Oxide Degradation Location for SiC MOSFETs Based on the Split C–V Method Under Bias Temperature Instability Conditions
Yumeng Cai · Cong Chen · Zhibin Zhao · Peng Sun 等9人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年5月
栅氧化层退化是SiC MOSFET面临的主要可靠性挑战之一。本文提出了一种基于分裂C-V（CGS和CGD）的方法，用于在偏置温度不稳定性（BTI）条件下精准定位栅氧化层的退化位置，这对提升功率器件的长期可靠性具有重要意义。
解读: SiC MOSFET是阳光电源组串式光伏逆变器、PowerTitan储能系统及电动汽车充电桩的核心功率器件。随着产品向高功率密度和高效率演进，SiC器件的长期可靠性直接决定了系统的全生命周期运维成本。该研究提出的分裂C-V表征方法，能够帮助研发团队在器件选型及失效分析阶段，精准定位栅氧化层退化机理，...
碳化硅基功率变换器过流能力实现要素综述
Enablers for Overcurrent Capability of Silicon-Carbide-Based Power Converters: An Overview
Shubhangi Bhadoria · Frans Dijkhuizen · Rishabh Raj · Xiongfei Wang 等8人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年3月
随着电力电子变换器在电力系统中的渗透率提高，对故障清除期间的过流/过载能力需求日益增长。本文综述了SiC功率模块在电力电子变换器中实现过流性能的限制因素及最新技术，分析了功率模块层面的局限性及其对系统设计的影响。
解读: SiC器件是阳光电源提升组串式逆变器（如SG系列）和储能系统（如PowerTitan系列）功率密度与效率的核心。随着电力系统对并网设备故障穿越及过流能力要求提高，SiC模块的短路耐受时间与过流能力成为设计瓶颈。本文的研究有助于优化阳光电源在极端工况下的功率模块驱动保护策略，提升系统在弱电网或故障环境...
电荷载流子寿命定制型高压SiC p-i-n二极管的静态与动态性能及电容辅助开关技术
Static and Dynamic Performance of Charge-Carrier Lifetime-Tailored High-Voltage SiC p-i-n Diodes With Capacitively Assisted Switching
Keijo Jacobs · Mietek Bakowski · Per Ranstad · Hans-Peter Nee · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年10月
本文探讨了碳化硅（SiC）功率半导体技术的最新进展。针对高压应用场景，研究了通过定制电荷载流子寿命来优化SiC p-i-n二极管的静态导通与动态开关性能，并引入电容辅助开关技术以提升高功率转换器的效率与可靠性。
解读: 该研究直接关联阳光电源的核心功率半导体选型与模块设计。随着阳光电源在组串式逆变器及PowerTitan/PowerStack储能系统中对高压、高功率密度要求的不断提升，SiC器件的应用已成为降低损耗、缩小体积的关键。通过对SiC p-i-n二极管载流子寿命的定制及电容辅助开关技术的优化，可进一步提升...
高功率变换器子模块辅助电源：现状与未来展望
Auxiliary Power Supplies for High-Power Converter Submodules: State of the Art and Future Prospects
Stefanie Heinig · Keijo Jacobs · Kalle Ilves · Staffan Norrga 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年6月
随着中压硅（Si）和碳化硅（SiC）功率器件的发展，高功率变换器子模块的辅助电源（APS）设计面临新挑战。APS作为驱动电路的核心供电单元，直接影响变换器系统的整体可靠性与效率。本文综述了APS的最新技术进展，并探讨了其在高性能电力电子系统中的未来发展方向。
解读: 辅助电源（APS）是阳光电源核心产品（如PowerTitan储能系统、集中式/组串式光伏逆变器及风电变流器）中驱动电路的关键组成部分。随着公司产品向更高功率密度和更高电压等级（如1500V及以上）演进，SiC器件的广泛应用对APS的绝缘水平、抗干扰能力及热管理提出了更高要求。本文的研究有助于优化公司...
级联H桥模块化多电平变换器中功率半导体器件的精确状态监测
Accurate Condition Monitoring of Semiconductor Devices in Cascaded H-Bridge Modular Multilevel Converters
Mohsen Asoodar · Mehrdad Nahalparvari · Yi Zhang · Christer Danielsson 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年3月
本文提出了一种针对级联H桥模块化多电平变换器（MMC）中功率半导体器件的在线状态监测方案。该算法通过实时检测半导体通态电阻的变化来实现，能够在变换器正常运行期间对半导体器件进行曲线追踪，从而有效评估器件的老化与健康状态。
解读: 该技术对阳光电源的集中式逆变器及大型储能系统（如PowerTitan系列）具有重要参考价值。随着阳光电源产品向更高电压等级和多电平拓扑演进，功率模块的可靠性成为核心竞争力。该在线监测方案可集成至iSolarCloud智能运维平台，实现对IGBT等关键器件的预测性维护，减少非计划停机时间，提升电站全生...
增强型有源谐振直流断路器实验研究
Experimental Study of Enhanced Active Resonant DC Circuit Breakers
Tim Augustin · Marley Becerra · Hans-Peter Nee · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年5月
本文研究了一种新型增强型有源谐振（EAR）直流断路器，其利用放电开关作为中断介质。针对放电开关触发所需的最小电压限制，文章提出了一种内部产生最小电压的新型换流工艺，简化了EAR直流断路器的配置，并进行了实验验证。
解读: 直流断路器技术对于阳光电源的储能系统（如PowerTitan、PowerStack）及光伏直流侧保护至关重要。随着光伏和储能系统电压等级向1500V甚至更高迈进，直流侧故障切断难度加大。该研究提出的新型换流工艺有助于优化直流断路器的体积与成本，提升系统安全性。建议研发团队关注该拓扑在大型储能变流器（...
用于FACTS和HVDC应用的模块化多电平变换器直流母线电容在线健康监测
Online Health Monitoring of DC-Link Capacitors in Modular Multilevel Converters for FACTS and HVDC Applications
Mohsen Asoodar · Mehrdad Nahalparvari · Christer Danielsson · Rasmus Söderström 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年12月
本文提出了一种针对模块化多电平变换器（MMC）直流电容的在线健康监测方案。该算法通过检测直流电容值随时间的变化来评估其健康状态，且仅利用FACTS和HVDC应用中现有的常规测量数据，无需额外传感器，具有极高的工程应用价值。
解读: 该技术对阳光电源的集中式逆变器及大型储能系统（如PowerTitan系列）具有重要参考价值。随着阳光电源在大型电站及高压储能领域的布局深入，MMC拓扑及高压直流侧电容的可靠性直接影响系统寿命。该监测算法无需额外硬件，可集成至iSolarCloud智能运维平台，实现对关键功率器件的预警维护，降低运维成...
碳化硅半导体器件在高压直流输电电压源换流器中的对比评估
Comparative Evaluation of Voltage Source Converters With Silicon Carbide Semiconductor Devices for High-Voltage Direct Current Transmission
Keijo Jacobs · Stefanie Heinig · Daniel Johannesson · Staffan Norrga 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年8月
本文探讨了碳化硅（SiC）功率半导体技术在高压直流（HVDC）输电领域的应用前景。相比传统的硅（Si）基器件，SiC器件结合新型模块化多电平换流器（MMC）拓扑，能显著提升高功率转换系统的效率与功率密度，是未来电力电子技术升级的重要方向。
解读: 该研究对于阳光电源的高压储能系统（如PowerTitan系列）及未来大功率电力电子设备具有重要参考价值。SiC器件在高压、高频场景下的低损耗特性，能够显著提升PCS的转换效率，减小散热系统体积，从而提升系统功率密度。建议研发团队关注SiC在高压模块化多电平拓扑中的应用，这不仅有助于优化大型储能电站的...
模块化多电平变换器子模块的无线控制
Wireless Control of Modular Multilevel Converter Submodules
Bars Ciftci · Sebastian Schiessl · James Gross · Lennart Harnefors 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年7月
模块化多电平变换器（MMC）子模块的无线控制技术具有降低成本和简化安装的潜力。然而，无线通信带来的延迟和干扰等挑战，使得传统的有线控制方法无法直接应用，需开发针对无线环境的控制策略以确保系统稳定性。
解读: 该技术对阳光电源的集中式逆变器及大型储能系统（如PowerTitan系列）具有重要参考价值。MMC拓扑常用于高压大功率场景，无线控制可显著减少光纤布线，降低系统复杂度和安装成本，提升大型电站的运维效率。建议研发团队关注无线通信的实时性与抗干扰能力，探索其在PowerTitan储能变流器模块化设计中的...
闭环电压控制下模块化多电平变换器直流侧导纳建模与整形
Modeling and Shaping of the DC-Side Admittance of a Modular Multilevel Converter Under Closed-Loop Voltage Control
Mehrdad Nahalparvari · Mohsen Asoodar · Luca Bessegato · Staffan Norrga 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年6月
本文利用谐波线性化方法，对模块化多电平变换器（MMC）的直流侧小信号导纳进行了精确数学建模。研究重点分析了环流抑制、内部动力学及闭环控制策略对直流侧阻抗特性的影响，旨在通过阻抗判据评估直流系统的稳定性。
解读: 该研究对于阳光电源在大功率直流输电、大型储能系统（如PowerTitan系列）及构网型（GFM）技术的开发具有重要参考价值。随着储能系统规模化应用，直流侧阻抗建模与稳定性分析是提升系统并网性能的关键。建议研发团队借鉴该文的谐波线性化建模方法，优化大功率PCS的控制环路设计，特别是在弱电网环境下，通过...
超高压碳化硅绝缘栅双极型晶体管的静态与动态性能预测
Static and Dynamic Performance Prediction of Ultrahigh-Voltage Silicon Carbide Insulated-Gate Bipolar Transistors
Daniel Johannesson · Muhammad Nawaz · Staffan Norrga · Anders Hallen 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年5月
本文利用Sentaurus TCAD数值模拟工具，对理论上的超高压碳化硅（SiC）IGBT器件性能进行了预测。通过建立通用的穿通型SiC IGBT结构，并结合物理模型与参数，研究了该器件在宽范围工作条件下的静态与动态特性，为超高压功率半导体器件的设计与应用提供了理论依据。
解读: 随着光伏电站和储能系统向更高电压等级（如1500V及以上）演进，对功率器件的耐压和效率提出了更高要求。SiC IGBT作为宽禁带半导体技术的前沿，在提升阳光电源PowerTitan系列储能系统及集中式光伏逆变器的功率密度和转换效率方面具有巨大潜力。该研究有助于公司评估下一代高压功率模块的选型与设计，...
具有高功率能力的新型混合交替公共桥臂变换器：潜力与局限
Hybrid Alternate-Common Arm Converter With High Power Capability: Potential and Limitations
Panagiotis Bakas · Kalle Ilves · Yuhei Okazaki · Lennart Harnefors 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2020年12月
本文研究了一种结合晶闸管与全桥（FB）桥臂的新型混合变换器。相比全桥模块化多电平变换器（FB-MMC），该拓扑在降低半导体额定功率的同时实现了高功率传输能力。研究涵盖了能量平衡理论分析、尺寸设计原则、最大功率能力以及不连续运行带来的局限性。
解读: 该研究提出的混合拓扑通过引入晶闸管降低了半导体器件的额定功率要求，对于阳光电源的集中式光伏逆变器及大型储能系统（如PowerTitan系列）具有重要的技术参考价值。在追求更高功率密度和更低系统成本的背景下，该拓扑在超大规模电站场景中具有应用潜力。建议研发团队关注其在能量平衡控制方面的复杂性，评估其在...
一种用于SiC器件中功率电压源电机驱动变换器的超低损耗无电感dv/dt滤波器概念
An Ultralow Loss Inductorless dv/dt Filter Concept for Medium-Power Voltage Source Motor Drive Converters With SiC Devices
Erik Velander · Georg Bohlin · Asa Sandberg · Thomas Wiik 等8人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2018年7月
本文提出了一种针对100kW至1MW SiC功率变换器的新型dv/dt滤波器。该方案利用功率器件与变换器输出之间的杂散电感，结合小型RC链路实现滤波，从而避免了体积大、损耗高且昂贵的滤波电感，有效降低了输出dv/dt。
解读: 该技术对阳光电源的组串式逆变器及储能PCS产品线具有重要参考价值。随着SiC器件在高性能逆变器中的普及，高dv/dt带来的电磁干扰及电机绝缘应力问题日益突出。传统的电感式滤波器体积大且损耗高，该无电感方案通过优化杂散电感与RC链路，能显著提升功率密度并降低系统损耗。建议研发团队在PowerTitan...
一种基于二极管电流自适应的低损耗IGBT开通概念
An IGBT Turn-ON Concept Offering Low Losses Under Motor Drive dv/dt Constraints Based on Diode Current Adaption
Erik Velander · Lennart Kruse · Thomas Wiik · Anders Wiberg 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2018年2月
本文提出了一种适用于硅基IGBT与PIN二极管组合的低损耗开通方案。该方案专为100kW至1MW功率等级的两电平电机驱动器设计，在满足电机绕组dv/dt限制的前提下，优化了IGBT开通损耗及二极管反向恢复特性，有效平衡了开关损耗与电磁兼容性。
解读: 该技术对阳光电源的集中式光伏逆变器及大功率储能变流器（如PowerTitan系列）具有重要参考价值。在兆瓦级功率变换器中，IGBT开通损耗与dv/dt限制之间的矛盾是提升效率与保护绝缘系统的关键。通过二极管电流自适应控制，可在不增加复杂硬件成本的前提下，优化开关过程，提升整机效率。建议研发团队关注该...
共模/差模电磁干扰噪声分离器特性的分析与实际相关性
Analysis and Practical Relevance of CM/DM EMI Noise Separator Characteristics
Florian Krismer · Sebastian Schroth · Hans Ertl · Konstantin Stoychev Kostov 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2017年4月
本文研究了实际测量环境中共模/差模（CM/DM）噪声分离器的测量误差来源，重点分析了近期提出的分离器输入阻抗准则。通过推导解析表达式并建立详细分析模型，验证了所得结论，并提出了一种优化测量精度的方法。
解读: 电磁兼容（EMC）是阳光电源光伏逆变器及储能PCS产品进入全球市场的核心准入指标。该研究深入探讨了CM/DM噪声分离器的测量精度与误差机理，对公司研发中心提升EMI测试系统的准确性具有重要参考价值。特别是在PowerTitan等大功率储能系统及组串式逆变器的高频开关噪声抑制方面，该方法有助于更精准地...
堆叠多相桥式变换器的直流母线稳定性分析与控制器设计
DC-Link Stability Analysis and Controller Design for the Stacked Polyphase Bridges Converter
Mojgan Nikouie · Oskar Wallmark · Lebing Jin · Lennart Harnefors 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2017年2月
堆叠多相桥式（SPB）变换器由多个串联子模块组成，需实现直流母线电压的均衡分配。本文分析了SPB变换器的电容电压稳定性，推导了稳定性判据，并提出了相应的控制器设计方案，以解决电压不平衡问题。
解读: 该研究涉及的多电平堆叠拓扑与阳光电源的PowerTitan系列液冷储能系统及大型集中式光伏逆变器技术路线高度相关。在这些高压大功率产品中，直流母线电压的均衡控制是保障系统安全与效率的核心。本文提出的稳定性分析方法和控制器设计策略，可为优化PowerTitan系列PCS的子模块电压均衡算法提供理论支撑...
一种用于模块化多电平变换器中电容器并联连接的子模块实现方案
A Submodule Implementation for Parallel Connection of Capacitors in Modular Multilevel Converters
Kalle Ilves · Franz Taffner · Staffan Norrga · Antonios Antonopoulos 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2015年7月
在模块化多电平变换器（MMC）中，开关频率与子模块电容电压纹波之间存在权衡。当开关频率降低时，平衡电容电压变得困难。本文提出了一种新型子模块电路，旨在改善低开关频率下的电容电压平衡性能。
解读: 该技术对阳光电源的大功率储能变流器（如PowerTitan系列）及高压集中式光伏逆变器具有重要参考价值。MMC拓扑在大功率、高压并网场景中应用广泛，通过优化子模块电路实现低频下的电压平衡，有助于降低开关损耗，提升系统整体效率，并减小滤波元件体积。建议研发团队评估该拓扑在提升大功率PCS系统功率密度及...
一种最小化子模块电容电压偏差的模块化多电平变换器预测排序算法
Predictive Sorting Algorithm for Modular Multilevel Converters Minimizing the Spread in the Submodule Capacitor Voltages
Kalle Ilves · Lennart Harnefors · Staffan Norrga · Hans-Peter Nee · IEEE Transactions on Power Electronics · 2015年1月
随着开关频率的降低，模块化多电平变换器（MMC）的电容电压平衡变得愈发困难，导致子模块电压纹波增大。本文提出了一种新型电容电压平衡策略，旨在结合低开关频率与优化的电压均衡性能，有效抑制子模块电容电压的波动范围。
解读: 该研究针对MMC拓扑的电容电压均衡问题，对阳光电源的大功率集中式光伏逆变器及大型储能系统（如PowerTitan系列）具有重要参考价值。在追求高效率、低开关损耗的大功率并网设备中，降低开关频率是提升系统效率的关键，但会带来电压均衡挑战。该预测排序算法可优化子模块的投切逻辑，在保证电压平衡的前提下降低...
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