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高压射频应力下GaN HEMT中阻抗依赖性退化：电热与陷阱机制
Impedance-dependent degradation in GaN HEMTs under high-voltage RF stress: Electro-thermal and trap mechanisms
Linling Xu · Hui Guo · Nanjing Electronic Devices Institute · Jiaofen Yang 等5人 · Applied Physics Letters · 2025年1月 · Vol.127
研究了在高压射频应力下，不同负载阻抗条件下GaN高电子迁移率晶体管的退化行为。实验发现器件退化程度显著依赖于负载阻抗，低阻抗时退化更严重。结合电学与热学分析，表明高阻抗下自热效应更强，但低阻抗时更大的漏极电流导致焦耳热集中和电场加速，加剧了缺陷生成与载流子俘获。通过瞬态电流与脉冲I-V测试，识别出浅能级陷阱的激活是退化主因，并揭示了电热耦合与陷阱响应的协同作用机制。
解读: 该GaN HEMT阻抗依赖性退化机制研究对阳光电源功率器件应用具有重要价值。研究揭示的低阻抗下电流集中导致焦耳热与电场协同加速陷阱生成机制，可直接指导ST储能变流器和SG光伏逆变器中GaN器件的阻抗匹配设计。通过优化负载阻抗避开高退化区域，可提升PowerTitan储能系统和充电桩中GaN功率模块的...
利用具有显著介电极化的高介电常数BaTiO3提升常关型AlGaN/GaN MOS-HEMT性能
Enhanced performance of normally-off AlGaN/GaN MOS-HEMTs taking advantage of extreme-k BaTiO3 with prominent dielectric polarization
Lin Hao · Ke Xu · Hui Guo · Pengfei Shao 等5人 · Applied Physics Letters · 2025年1月 · Vol.127
本文报道了一种通过引入高介电常数（extreme-k）且具有显著介电极化的钛酸钡（BaTiO3）绝缘层来显著提升常关型AlGaN/GaN金属氧化物半导体高电子迁移率晶体管（MOS-HEMT）性能的新方法。BaTiO3的强极化效应有效增强了栅控能力，提高了器件的阈值电压稳定性和开关比。实验结果表明，该器件展现出优异的常关特性、低亚阈值摆幅和高跨导，同时漏电流抑制能力显著改善。该策略为实现高性能、高可靠性GaN基功率电子器件提供了新的技术路径。
解读: 该BaTiO3栅极工艺创新对阳光电源的GaN功率器件应用具有重要价值。通过提升GaN器件的阈值电压稳定性和开关特性,可显著优化SG系列光伏逆变器和ST系列储能变流器的高频开关性能,提高系统功率密度。特别是在1500V高压系统中,改进的漏电流抑制能力有助于提升产品可靠性。这种高介电常数栅极技术也可用于...
室温下电注入的GaN基光子晶体表面发射激光器
Room-temperature electrically injected GaN-based photonic-crystal surface-emitting lasers
Tong Xu1Meixin Feng2Xiujian Sun2Rui Xi2Xinchao Li2Shuming Zhang2Qian Sun2Xiaoqi Yu3Kanglin Xiong3Hui Yang4Xianfei Zhang5Zhuangpeng Guo5Peng Chen5 · 半导体学报 · 2025年1月 · Vol.46
光子晶体表面发射激光器（PCSELs）利用二维光子晶体的布拉格衍射实现高功率、低发散角的单模输出，近年来受到广泛关注[1-3]。2023年，京都大学报道了基于GaAs的945 nm PCSEL，在连续波（CW）工作模式下单模输出功率超过50 W，光束发散角窄至0.05°，亮度达到1 GW·cm⁻²·sr⁻¹，可与传统大体积激光器相媲美[4]。
解读: 该GaN基光子晶体表面发射激光器技术对阳光电源的GaN功率器件应用具有重要参考价值。虽然研究聚焦光电子领域，但其电注入结构设计、热管理方案及GaN材料的高温稳定性特性，可为ST系列储能变流器和SG光伏逆变器中的GaN功率模块散热优化提供借鉴。特别是其室温连续工作能力验证了GaN器件在高功率密度应用中...
高压无变压器电池储能系统的自适应最优SOC平衡控制
Self-Adaptive and Optimal SOC Balancing Control for High Voltage Transformerless Battery Energy Storage System
Xiqi Wu · Rui Li · Chao Huang · Hui Li 等5人 · IEEE Transactions on Industrial Electronics · 2025年4月
荷电状态（SOC）均衡对于高压无变压器（HVT）电池储能系统（BESS）充分利用其全部能量容量具有重要意义。然而，传统方法在选择合适的均衡系数时面临挑战，保守的参数会导致均衡速度不足，而取值过大则会导致电池过流和子模块过调制。为克服这一挑战，本文通过理论分析揭示了过流和过调制的机理，并推导了对应四种临界边界条件的四个最大系数。因此，本文提出了一种具有自适应均衡系数的最优SOC均衡控制方法，该方法具有自适应性。35kV/25MW/50MWh的实验结果验证了所提控制方法的有效性，并将其性能与保守方法...
解读: 从阳光电源储能系统业务视角来看，该论文提出的自适应SOC平衡控制技术具有重要的工程应用价值。当前公司在高压级联储能系统（如PowerTitan系列）中，SOC均衡一直是影响系统容量利用率和循环寿命的核心技术难点。 该技术的创新在于突破了传统均衡控制中平衡系数选择的两难困境。过去我们的工程实践中，保...
双向多电平LCL谐振变换器全范围软开关的混合调制策略
Hybrid Modulation Strategy for Full Range Soft Switching
Wenhui Qiu · Hui Wang · Guo Xu · Xida Chen 等6人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年7月
多电平混合调制可有效降低双向LCL谐振变换器轻载下环流。传统非对称多电平调制难以在正向和反向功率传输时同时维持软开关。基于基波谐波分析(FHA)的电流计算在瞬时电流方面存在显著偏差,特别是轻载和多电平调制下影响ZVS特性分析精度。本文提出基于多电平桥结构的混合调制策略,通过选择适当变换器开关逻辑拓宽反向功率传输软开关范围。结合移相角所提混合调制确保轻载下软开关。采用时域信号叠加分析方法替代FHA获得更准确的开关瞬时电流值。1.5kW实验样机验证混合调制策略有效性和时域分析方法准确性。
解读: 该混合调制软开关技术对阳光电源双向谐振变换器有重要优化价值。该策略可应用于ST储能系统双向DC-DC变换器的多电平拓扑,实现全负载范围软开关提高效率并降低EMI。时域分析方法对PowerTitan大型储能系统LCL谐振变换器的精确建模和控制设计有参考意义。该技术对阳光电源双向充放电系统和V2G应用的...
通过插入Al₂O₃中间层实现多态与超低功耗铁电隧道结
Multistates and Ultralow-Power Ferroelectric Tunnel Junction by Inserting Al₂O₃ Interlayer
Yefan Zhang · Shihao Yu · Peng Yang · Xiaopeng Luo 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2024年12月
在本文中，我们设计了一种优化的铁电隧道结（FTJ）器件结构，即在 Hf₀.₅Zr₀.₅O₂（HZO）薄膜之间插入 3 纳米的 Al₂O₃。Al₂O₃ 中间层可以阻止 HZO 晶粒的纵向生长，并增加铁电畴的数量。因此，带有 Al₂O₃ 中间层的 FTJ 器件展现出惊人的多级状态（256 级）和超低的计算功耗（76.1 皮瓦/比特）。此外，所提出的 FTJ 器件具有高线性度（<inline-formula xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" ...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项铁电隧道结（FTJ）技术虽然当前主要面向类脑计算领域，但其核心特性与我们在新能源领域的技术需求存在潜在契合点。 该技术通过在HZO铁电薄膜中插入Al₂O₃中间层，实现了256级多态存储和76.1 pW/bit的超低功耗，这种极致的能效优化理念与阳光电源在光伏逆变器和储...
基于深度强化学习的IRS辅助SWIPT系统波束成形设计
Beamforming Design of IRS-Assisted SWIPT System Based on Deep Reinforcement Learning
Hui Zhang · Qiming Jia · Xu Han · Hongde Yu 等5人 · IEEE Transactions on Industrial Informatics · 2024年10月
在智能反射面（IRS）辅助的无线信息与能量同步传输（SWIPT）系统中，联合设计基站发射波束成形和 IRS 对于提高系统性能至关重要。针对该波束成形设计问题，建立了受 IRS 非线性能量损耗影响的实际相位相关幅度模型，进而构建了一个多参数联合优化问题，以最大化设备的总速率。此外，提出了一种 PER - SAC 算法来解决该问题，该算法基于软行动者 - 评判者（SAC）原理，并采用优先经验回放（PER）来提高训练效率。结果表明，在该场景下，PER - SAC 算法比其他算法具有更好的稳定性和收敛效...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于智能反射面（IRS）辅助的无线信息与能量同传（SWIPT）技术研究，为我们在分布式光伏监控、储能系统通信和智慧能源管理领域提供了创新性的技术路径参考。 该论文提出的PER-SAC深度强化学习算法，通过联合优化基站发射波束成形和IRS相位设计，有效解决了无线能量传输...
含储能双馈风电场的动态频率响应小信号等效建模
Small Signal Equivalent Modeling for Large ES-Embedded DFIG Wind Farm With Dynamic Frequency Response
Wei Dai · Jun Xu · Hui Hwang Goh · Tonghui Shi 等5人 · IEEE Transactions on Power Systems · 2024年9月
为解决大规模风电系统仿真中的维数灾问题，简化等效模型成为有效手段。近年来，风电场加装储能以增强对低惯量系统的频率支撑，但现有等效模型未考虑储能作用，难以准确反映双馈风机与储能协同下的频率响应特性。本文提出一种计及储能与双馈风机协调控制的小信号等效建模方法，推导了含储能双馈系统的通用频率响应等效表达式，构建了考虑运行状态变化及储能介入功率突变的多机等效模型，并采用改进的两阶段参数辨识方法获取等效参数，精确复现储能动作前后的频率响应过程。通过双区域四机系统中多个大型风电场验证了所提方法的有效性。
解读: 该储能-双馈风机协同频率响应建模技术对阳光电源PowerTitan储能系统和ST系列储能变流器具有重要应用价值。文章提出的小信号等效模型可直接应用于大规模风储混合电站的控制策略优化，特别是储能介入功率突变时的频率响应特性分析，有助于改进阳光电源储能系统的一次调频和惯量支撑控制算法。两阶段参数辨识方法...
基于混合调制的带耦合电感半双有源半桥变换器
Hybrid Modulation-Based Semi Dual Active Half Bridge Converter With Coupled Inductor
Liting Li · Mei Su · Guo Xu · Li Jiang 等6人 · IEEE Transactions on Industrial Electronics · 2025年3月
针对单向低功率应用，提出了一种带有耦合电感的半双有源半桥（DAHB）变换器。与传统的 DAHB 变换器相比，该拓扑结构由三个有源开关和一个二极管组成，减少了所需有源开关的数量。此外，集成了一个耦合电感，以同时实现隔离和能量传输，从而无需单独的输入电感、漏电感以及变压器。为优化性能，还提出了一种混合调制策略，该策略采用无缝控制律，结合了脉冲宽度调制（PWM）和脉冲宽度调制加相移（PPS）两种模式。PWM 模式可使变换器具有较低的电流应力，而 PPS 模式则增强了功率传输能力。所提出的控制律确保了两...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项半双主动半桥（Semi-DAHB）耦合电感变换器技术在分布式光伏和储能系统的DC-DC变换环节具有显著应用价值。 **技术创新与成本优势**：该拓扑通过三个主动开关加一个二极管的简化结构，相比传统DAHB减少了一个功率开关器件，这直接降低了物料成本和驱动电路复杂度。更...
基于相变材料的全息分光聚光光伏-热电混合系统的数值分析与性能研究
Numerical analysis and performance investigation of holographic spectrum-splitting concentrated photovoltaic-thermoelectric hybrid system with phase change material
Yue Hu · Piaopiao Li · Yucheng Yao · Hui Lv 等5人 · Energy Conversion and Management · 2025年1月 · Vol.328
摘要 为应对太阳能的波动性并实现太阳光谱的充分利用，本研究提出了一种新型的基于相变材料的全息分光聚光光伏-热电混合系统。具体而言，设计了一种双层体全息光栅分束器，用于将入射太阳辐射中的目标光谱分离，并分别照射至三个空间分离的光伏电池上；同时采用热电模块回收光伏电池产生的余热以进一步发电。在光伏电池与热电模块之间设置含石蜡的储热层，以稳定温度波动，并延长热电模块的工作时间。因此，所提出的系统可显著提高太阳能到电能的转换效率，并实现稳定的电力供应。本研究建立了完整热力学数学模型，并全面开展了能量、㶲...
解读: 该光谱分离光伏-温差发电混合系统对阳光电源ST储能系统和SG逆变器产品线具有重要启示。其相变材料热管理方案可优化PowerTitan储能系统的温控策略,提升电池循环寿命。光谱分离技术启发多结电池MPPT算法优化,可提高SG系列逆变器在复杂光谱条件下的转换效率。温差发电余热回收理念可应用于大型地面电站...
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...