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面向应用的氮化镓高电子迁移率晶体管阈值电压偏移——测试平台与实验结果
Application-Oriented Threshold Voltage Shift of GaN-HEMTs – Test Bench and Results
Benedikt Kohlhepp · Daniel Breidenstein · Niklas Stöcklein · Thomas Dürbaum 等5人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年9月
由于低导通电阻和快速开关特性，GaN-HEMT在高效功率变换器中具有广阔前景。然而，半导体结构中的电荷捕获效应会导致器件参数退化，除导通电阻恶化外，还引发阈值电压漂移，进而影响开关行为、增加损耗，并可能导致米勒自开启。数据手册通常未提供该效应的详细信息，设计者需自行测量。温度、漏极与栅极偏置及开关条件等多种因素影响电荷捕获，其时间常数从微秒至小时量级不等。为此，本文基于常规电力电子实验室设备，提出一种低成本、贴近实际应用工况的阈值电压测试方案。器件工作于硬开关或软开关模式，通过短时中断运行进行阈...
解读: 该GaN-HEMT阈值电压漂移测试技术对阳光电源功率器件应用具有重要价值。研究揭示硬开关下阈值电压漂移达1V（初始1.1V），直接影响ST储能变流器和SG光伏逆变器的开关损耗与可靠性。测试方法可应用于：1）ST系列储能PCS的GaN器件选型与驱动参数优化，避免米勒自开启风险；2）1500V光伏系统中...
三相多有源桥变换器的占空比控制
Duty-Cycle Control of Three-Phase Multi-Active-Bridge Converters
André Thönnessen · Carsten Fronczek · Rik W. De Doncker · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年7月
多直流电网互联对可再生能源集成需求日益增长。多端口变换器因固有模块化是耦合多直流电网的优选方案,同时最小化所需硬件。然而此类变换器控制极具挑战,特别是调制策略应适用任意端口数并基于解析方程实现快速计算。多有源桥变换器以单变压器级耦合多直流电网具有软开关能力和电气隔离特性,减少损耗和元件数。传统单移相(SPS)运行下多有源桥在部分负载时硬开关增加电磁辐射和开关损耗。本文从基于模型的解析方程推导部分负载调制方案。所提占空比控制引入额外自由度扩展软开关区域并降低有效值电流。模块化硬件样机测量验证所提方...
解读: 该多有源桥占空比控制技术对阳光电源多端口变换器和直流微电网应用有重要优化价值。该方法可应用于ST储能系统的多端口DC-DC变换器设计,提高部分负载效率并降低电磁干扰。软开关区域扩展对PowerTitan大型储能系统的模块化互联和效率优化有参考意义。该技术对阳光电源直流微电网和数据中心多电压等级供电解...
一种无需在每个开关上单独并联谐振电容的高效谐振直流链逆变器
An Efficient Resonant DC-Link Inverter With the Absence of Separate Shunt Resonant Capacitors Across Each Switch for AC Motor Drive
Qiang Wang · Jianfeng He · Youzheng Wang · Shuheng Zhang · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年5月
许多现有的谐振直流环节逆变器至少为一个开关配备了单独的并联谐振电容器。然而，当这些电容器两端的电压超过零时，工业应用中由于控制干扰导致开关意外导通，可能会引发电容器的突然放电，从而产生电涌、增加导通损耗，并可能导致驱动集成电路保护装置误触发。此外，许多现有的谐振直流环节逆变器在轻载条件下的效率低于硬开关逆变器。为解决这些问题，本文提出了一种新型谐振直流环节逆变器。所提出的设计特点是在直流环节上设置简单的辅助电路，这些辅助电路在主开关动作之前被激活，以将直流环节电压降至零，从而使主开关实现零开关损...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项谐振直流母线逆变技术具有显著的应用价值。该技术通过创新性地取消开关并联谐振电容，并采用简化的辅助电路实现零电压开关，直接契合我司在光伏逆变器、储能变流器及电机驱动系统中对高效率、高可靠性的核心诉求。 技术价值方面，该方案的三大优势与我司产品痛点高度吻合：首先，消除并联...
基于性能的功率电感器实验表征与最大效率点检测
Performance-Based Experimental Characterization and Maximum Efficiency Point Detection of Power Inductors
Nicola Femia · Giulia Di Capua · Nunzio Oliva · Luca De Guglielmo · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年1月
本文提出了一种针对硬开关电源中功率电感器表征的新方法。该方法引入了“性能合规运行区域”的概念，通过新的测试流程提供电感器行为与性能的实用洞察，旨在加速功率变换器的设计与优化过程。
解读: 电感器是阳光电源组串式逆变器、PowerTitan及PowerStack储能变流器（PCS）中的核心磁性元件，直接影响变换器的效率、功率密度及温升表现。该文提出的性能合规运行区域表征法，能够帮助研发团队在设计阶段更精准地评估电感在宽负载范围下的损耗特性，从而优化磁性元件选型。建议在PCS及逆变器的高...
一种零电压过渡H5型无变压器光伏并网逆变器
A Zero-Voltage-Transition H5-Type Transformerless Photovoltaic Grid-Connected Inverter
Jicheng Fang · Mingming Shi · Huafeng Xiao · Ruibin Wang · IEEE Access · 2025年1月
效率与漏电流是无变压器并网逆变器（TLI）的两个关键问题。软开关技术可有效降低开关损耗，适用于高频TLI。本文提出一种基于基本谐振单元的零电压过渡H5型（ZVT-H5）逆变器，实现主开关的软开通与软关断。辅助谐振网络缓解了续流二极管的反向恢复问题，显著提升转换效率。同时，采用二极管钳位支路使系统共模特性保持恒定。文中阐述了拓扑构建过程，分析了辅助谐振网络工作原理，并详细讨论了谐振参数设计及电路性能。最后通过3 kW、100 kHz实验样机验证了ZVT-H5的有效性。
解读: 该ZVT-H5软开关技术对阳光电源SG系列光伏逆变器和ST储能变流器具有重要应用价值。文中提出的零电压过渡方案可实现100kHz高频化运行，结合SiC器件应用可显著降低开关损耗，提升系统效率至98%以上。辅助谐振网络解决二极管反向恢复问题，适用于阳光电源1500V高压系统的功率模块设计。二极管钳位支...
改进型软开关系统在三相电压源逆变器中电容与电感安全连接的应用
Modified Soft-Switching System With Safe Connections of Capacitors and Inductors in Three-Phase Voltage Source Inverter
Witold Mazgaj · Zbigniew Szular · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年10月
本文提出了一种用于三相电压源逆变器的改进型软开关系统。与基本软开关系统类似，该系统中电容器不与主晶体管并联，电感器不与辅助晶体管串联。这些连接方式可在控制系统出现干扰时保护逆变器免受损坏。与基本版本不同的是，改进型软开关系统不会让谐振过程影响负载上的电压波形，并且该改进系统具有更简单的主晶体管和辅助晶体管控制算法。本文全面描述了改进型软开关解决方案的结构和工作原理。此外，还讨论了改进型软开关系统元件的选择原则。通过使用三相电压源逆变器（10 千瓦，400 伏）为鼠笼式感应电动机供电的实验室测试验...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项改进型软开关技术对我们的光伏逆变器和储能变流器产品线具有重要的应用价值。该技术通过创新的电路拓扑设计，避免了电容与主开关管并联、电感与辅助开关管串联的传统结构，这种"安全连接"设计在控制系统出现扰动时能有效保护逆变器免受损害，这对提升我们产品在复杂电网环境下的可靠性至关...
一种具有扩展零电压切换区域的无源分数阶WPT系统
A Powerless Fractional-Order WPT System With Extended Zero Voltage Switching Region
Houxuan Liu · Liangzong He · Bing Cheng · IEEE Transactions on Industrial Electronics · 2024年9月
逆变器对于无线电能传输（WPT）系统至关重要，其损耗不容忽视。对于WPT系统中的宽输出电压调节，在不使用直流 - 直流转换器的情况下，常采用移相（PS）控制，这会导致逆变器硬开关。为解决这一问题，在实际应用中，针对基于PS调制的WPT系统提出了无功分数阶电容（P - FOC），其能够自适应地实现阶数为1或 - 1的可变电容。该系统可在使谐振槽路电流最小化的同时，保持较宽的零电压开关（ZVS）区域。同时，逆变器能够实现软开关。因此，与传统PS控制相比，系统效率得到显著提高，尤其是在轻载情况下。与传...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于无功分数阶电容器（P-FOC）的无线电能传输技术具有重要的参考价值，特别是在储能系统和电动汽车充电领域的应用潜力值得关注。 该技术的核心创新在于通过P-FOC实现自适应可变电容，配合移相控制在宽输出电压范围内保持零电压开关（ZVS），有效解决了传统方案中逆变器硬开...
基于性能的功率电感器实验表征与最高效率点检测
Performance-Based Experimental Characterization and Maximum Efficiency Point Detection of Power Inductors
Nicola Femia · Giulia Di Capua · Nunzio Oliva · Luca De Guglielmo · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年8月
本文提出了一种表征硬开关电源中使用的功率电感器的新方法。所提出的方法从以性能合规工作区域概念为核心的全新视角对功率电感器进行表征。这一新的测试程序为功率电感器的行为和性能提供了实用见解，有助于在各种应用的候选元件之间进行更快速的比较评估。该程序确定了电感器最大效率点（iMEP），并跟踪其在运行参数域中的轨迹。iMEP有助于直接识别出针对特定应用最适用的功率电感器，以及每个功率电感器最适用的应用场景。本文包含的实验示例证明了这种功率电感器表征新方法的可靠性、有效性和实际益处。
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于性能的功率电感表征技术具有重要的应用价值。在光伏逆变器和储能变流器等核心产品中，功率电感是直接影响系统效率、功率密度和可靠性的关键磁性元件。传统的电感选型往往依赖厂商规格书和经验判断，缺乏在实际工况下的性能量化评估手段。 该论文提出的"性能符合工作区域"概念和电感...
用于快速非侵入式量热法软开关损耗表征的热阻抗校准
Thermal Impedance Calibration for Rapid and Noninvasive Calorimetric Soft-Switching Loss Characterization
Julian Weimer · Ruben Schnitzler · Dominik Koch · Ingmar Kallfass · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年7月
随着功率电子应用对效率和功率密度要求的提升，精确的半导体损耗模型至关重要。本文提出了一种用于软开关损耗表征的量热法，通过热阻抗校准实现快速且非侵入式的测量，解决了传统硬开关双脉冲测试在软开关场景下的局限性，为功率器件的高效建模提供了新方法。
解读: 该技术对阳光电源的核心产品线（如组串式/集中式光伏逆变器、PowerTitan储能系统）具有极高价值。通过非侵入式量热法精确表征软开关损耗，可显著提升SiC/IGBT功率模块在虚拟原型设计阶段的损耗模型精度，从而优化逆变器和PCS的散热设计与效率。建议研发团队将其应用于高功率密度产品的热管理优化中，...
功率场效应管硬开关损耗：输出电容的作用
Hard-Switching Losses in Power FETs: The Role of Output Capacitance
Nirmana Perera · Armin Jafari · Reza Soleimanzadeh · Nicolas Bollier 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年7月
本文探讨了软开关操作中场效应管（FET）输出电容（Coss）的大信号行为与数据手册标称值的偏差。这种偏差会显著影响硬开关损耗，特别是在输出电荷量与电压关系不一致时。此外，文章指出标准硬开关测试方法在评估此类损耗时存在局限性。
解读: 该研究对阳光电源的高功率密度产品线（如PowerTitan储能系统及组串式逆变器）至关重要。随着SiC和GaN等宽禁带半导体在PCS及逆变器中的广泛应用，准确评估Coss对硬开关损耗的影响，能有效提升系统转换效率并优化热设计。建议研发团队在功率模块选型及驱动电路设计中，摒弃仅依赖数据手册静态参数的习...
一种隔离型半桥双向DC-DC变换器的分析与实验验证
Analysis and Experimental Verification of an Isolated Half-Bridge Bidirectional DC−DC Converter
Matthias Schulz · Stefan Ditze · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年5月
本文分析了一种用于1kW功率等级的零电压开关（ZVS）隔离型双向半桥有源钳位电流型推挽变换器。通过结合有源钳位技术与先进控制策略，该变换器在硬开关设计基础上实现了软开关特性，并利用电感等元件优化了功率转换效率。
解读: 该拓扑结构在中小功率双向DC-DC变换中具有显著优势，高度契合阳光电源户用储能系统（如住宅储能PCS）及小型化光储一体化产品的研发需求。通过有源钳位技术实现软开关，可有效提升变换效率并降低电磁干扰，有助于进一步优化公司户用储能产品的功率密度和散热设计。建议研发团队关注该拓扑在宽电压输入范围下的效率表...
在并联功率FET桥臂中实现谐振换相极
Enabling Resonant Commutated Pole in Parallel Power FET Bridge Legs
Yanfeng Shen · Yunlei Jiang · Hui Zhao · Teng Long · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年12月
为满足更高电流等级和更低热阻需求，并联功率FET成为一种经济且必要的方案。然而，并联会增加硬开关应用中的开关损耗。本文提出了一种通用的软开关调制策略，旨在解决并联FET桥臂中的开关损耗问题，提升功率变换效率。
解读: 该技术对阳光电源的核心产品线具有重要指导意义。在组串式逆变器和PowerTitan/PowerStack储能变流器中，为了实现高功率密度，并联功率器件（如SiC MOSFET）是主流方案，但往往伴随着开关损耗和EMI挑战。本文提出的谐振换相极技术可有效降低并联器件的开关损耗，提升系统整体效率。建议研...
降低导通损耗的软开关固态变压器
Soft-Switching Solid-State Transformer With Reduced Conduction Loss
Liran Zheng · Rajendra Prasad Kandula · Deepak Divan · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年5月
固态变压器（SST）在光伏、风电、储能及电动汽车快充等领域应用前景广阔。传统三级式SST（级联整流器+DAB变换器）存在无源器件体积大、效率低等问题。本文提出一种新型软开关SST拓扑，旨在通过优化开关策略降低导通损耗，提升系统整体功率密度与转换效率。
解读: 该技术对阳光电源的核心业务具有高度战略价值。首先，SST拓扑优化直接赋能PowerTitan及PowerStack系列储能PCS，通过降低DAB级损耗，可显著提升系统能效并减小散热器体积，从而提高整机功率密度。其次，在电动汽车快充领域，该软开关技术能有效提升充电桩的转换效率，降低运营成本。建议研发团...
高效率交错式LC谐振升压拓扑：分析与设计
High-Efficiency Interleaved LC Resonant Boost Topology: Analysis and Design
Hamed Valipour · Martin Ordonez · Mohammad Mahdavi · IEEE Transactions on Power Electronics · 2019年11月
针对传统硬开关Boost变换器在高频化过程中开关损耗大的问题，本文提出了一种交错式LC谐振升压拓扑。通过引入谐振网络实现软开关条件，在提升开关频率以减小磁性元件体积的同时，有效降低了开关损耗，从而显著提升了变换器的功率密度与转换效率。
解读: 该拓扑对阳光电源的组串式光伏逆变器及储能变流器（PCS）产品线具有重要参考价值。随着光伏与储能系统向高功率密度演进，提升开关频率是减小磁性元件体积、降低系统重量的关键。该交错式LC谐振技术能有效解决高频化带来的开关损耗瓶颈，特别适用于PowerTitan等大型储能系统及高功率组串式逆变器的DC-DC...
通过可调谐谐振槽扩展双有源桥变换器的软开关范围
Extension of Soft-Switching Region of Dual-Active-Bridge Converter by a Tunable Resonant Tank
M. Yaqoob · K. H. Loo · Y. M. Lai · IEEE Transactions on Power Electronics · 2017年12月
针对高频双有源桥（DAB）DC-DC变换器在宽电压和电流变化范围内硬开关损耗大的问题，本文提出了一种基于开关控制电感（SCI）的LC型串联谐振DAB变换器。该方案通过引入可调谐谐振槽，有效扩展了软开关工作范围，显著降低了变换器的开关损耗，提升了系统效率。
解读: 该技术对阳光电源的储能业务（如PowerTitan、PowerStack及ST系列PCS）具有极高的参考价值。DAB拓扑是双向储能变流器的核心，在宽电压范围下实现软开关对于提升PCS的转换效率、降低散热压力至关重要。通过引入开关控制电感（SCI）实现谐振槽可调，能够优化PCS在电池电压波动及电网侧电...
考虑电容非线性与位移电流的超结MOSFET直流-直流变换器开关损耗分析模型
Analytical Switching Loss Model for Superjunction MOSFET With Capacitive Nonlinearities and Displacement Currents for DC–DC Power Converters
Ignacio Castro · Jaume Roig · Ratmir Gelagaev · Basil Vlachakis 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2016年3月
本文提出了一种新的解析模型，用于预测高压硅基超结MOSFET在硬开关工作条件下的功率损耗和波形。该模型基于半导体数据手册参数及PCB寄生参数，并引入了考虑强非线性电容和位移电流的创新特性，提高了损耗计算的准确性。
解读: 该研究对于阳光电源的核心产品线（如组串式光伏逆变器、PowerTitan/PowerStack储能变流器及DC-DC变换模块）具有极高的应用价值。在追求高功率密度和高效率的趋势下，准确建模超结MOSFET的开关损耗是优化逆变器及PCS拓扑设计的关键。通过该模型，研发团队可更精准地评估器件在硬开关工况...
一种零电流转换无变压器光伏并网逆变器系列
A Family of Zero-Current-Transition Transformerless Photovoltaic Grid-Connected Inverter
Hua F. Xiao · Ke Lan · Bin Zhou · Li Zhang 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2015年6月
低漏电流和高效率是无变压器光伏并网逆变器的核心指标。尽管无变压器拓扑通过省去变压器提升了效率，但其半导体器件仍处于硬开关状态。本文提出了一种用于单相全桥无变压器光伏逆变器的新型零电流转换（ZCT）概念，旨在降低开关损耗并提升系统整体效率。
解读: 该技术对阳光电源的组串式逆变器（尤其是户用及工商业系列）具有重要参考价值。通过引入零电流转换（ZCT）技术，可有效降低开关损耗，在不增加变压器体积的前提下进一步提升整机效率，并改善EMI表现以抑制漏电流。建议研发团队评估该软开关拓扑在下一代高功率密度组串式逆变器中的应用可行性，特别是在追求极致转换效...
面向硬开关应用的GaN/Si混合开关设计与优化：考虑动态导通电阻与功率损耗
Design and Optimization of GaN/Si Hybrid Switch for Hard-Switching Application Considering Dynamic On-Resistance and Power Loss
Chen Song · Hui Li · Shan Yin · Yingzhe Wu 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2026年4月
针对GaN器件单管尺寸受限及并联应用挑战，本文研究了GaN/Si混合开关技术。通过分析动态导通电阻及功率损耗，优化了硬开关应用下的驱动与拓扑设计，为高功率密度变换器提供了一种兼顾成本与性能的解决方案。
解读: 该技术对阳光电源的组串式逆变器及户用储能系统具有重要参考价值。随着功率密度要求的提升，GaN/Si混合开关方案有望在小功率段替代纯Si或纯GaN方案，在降低成本的同时提升效率。建议研发团队关注该混合开关在微型逆变器及高频DC-DC变换器中的应用潜力，通过优化驱动电路解决并联均流与动态导通电阻问题，从...
一种基于有源钳位模块的串联SiC MOSFET电压均衡方法
A Voltage Balancing Method for Series-Connected SiC MOSFETs Based on Active Clamping Modules Operating Under Hard Switching Conditions
Yibo Jiang · Shuai Shao · Weiqiang Zhou · Zhi Gao 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2026年1月
本文提出了一种在硬开关条件下实现串联SiC MOSFET电压均衡的方法。通过引入包含辅助开关和钳位电容的有源钳位模块（ACM），有效解决了开关不同步及换流过程中的电压不平衡问题，并建立了相应的数学模型。
解读: 随着阳光电源组串式逆变器及大功率储能变流器（如PowerTitan系列）向更高电压等级（如1500V/2000V）及更高功率密度演进，SiC器件的应用日益广泛。由于单管SiC耐压限制，串联技术是提升系统电压的关键。该研究提出的有源钳位均衡方案，能有效解决高压工况下SiC器件的动态均压难题，提升功率模...
面向兆赫兹应用的高升压零电压开关谐振变换器
High Step-Up Zero-Voltage Switching Resonant Converter for Megahertz Applications
Yuchen Song · Ziwei Ke · Lingling Cao · Yuanmao Ye · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年10月
本文提出了一种适用于兆赫兹（MHz）高频应用的新型高升压谐振变换器。该拓扑通过软开关技术实现了无死区时间的零电压开关（ZVS）操作，有效提升了转换效率，解决了传统硬开关变换器在高频下损耗大的问题。
解读: 该研究聚焦于兆赫兹高频变换技术，对阳光电源的户用光伏逆变器及小型化储能产品具有重要参考价值。随着功率密度要求的不断提升，高频化是减小磁性元件体积、实现产品轻量化的关键路径。该拓扑的无死区ZVS技术可显著降低开关损耗，建议研发团队关注其在下一代高功率密度组串式逆变器及微型逆变器DC-DC级中的应用潜力...
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