Zeyu Duan · Ran Yao · Wei Lai · Hui Li 等6人 · IEEE Transactions on Industry Applications · 2025年1月

绝缘栅双极型晶体管（IGBT）是电力电子设备的关键部件，IGBT 器件的健康状况对于确保电力系统的可靠性和稳定性至关重要。本文提出一种基于特征识别的 IGBT 器件健康状态评估方法。首先，建立 IGBT 器件的有限元模型，分析功率循环条件下键合线和焊料层的性能。其次，对焊料层失效和键合线失效情况下的 IGBT 器件进行仿真，并分析不同老化程度下 IGBT 器件的特征参数。最后，采用基于自适应网络的模糊推理系统（ANFIS）算法建立 IGBT 器件健康状态评估模型，并利用功率循环测试数据验证健康状...

解读: 该IGBT健康状态评估技术对阳光电源核心产品线具有重要应用价值。在ST系列储能变流器和PowerTitan大型储能系统中，IGBT作为功率开关核心器件，其健康状态直接影响系统可靠性和寿命。该特性识别方法可集成至iSolarCloud智能运维平台，通过实时监测IGBT开关过程电学特征参数，实现预测性维...

作者未知 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年1月

如今，场截止（FS）绝缘栅双极型晶体管（IGBT）（FS IGBT）已成为中高功率应用 IGBT 市场的主流产品。FS IGBT 的广泛应用使得人们对该器件进行快速准确的仿真有了强烈需求。本文提出了一种用于 FS IGBT 的解析瞬态模型。基于对 FS IGBT 开关行为的深入理解，推导了开关瞬态时 <inline-formula xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项针对场截止型IGBT的解析瞬态模型研究具有重要的工程应用价值。IGBT作为光伏逆变器和储能变流器的核心功率器件，其精确建模直接关系到产品的设计优化和可靠性提升。 该研究的核心价值在于建立了考虑结温依赖性的完整解析模型，这对我司产品开发具有三方面实际意义：首先，在逆变器...

刘鹏 · 周望君 · 邓二平 · 陆金辉 等7人 · 中国电机工程学报 · 2025年9月 · Vol.45

双面散热绝缘栅双极性晶体管（IGBT）模块因热阻低、功率密度高和寄生电感小等优势，已成为电动汽车功率器件的主流选择，其封装可靠性备受关注。尽管已有大量针对模块材料的功率循环研究，但环氧树脂作为与芯片及三层焊料直接接触的材料，其对模块寿命的影响尚不明确。本文通过对比含环氧树脂与无环氧树脂模块在相同条件下的功率循环试验，发现环氧树脂可延长焊料层寿命，提升模块整体功率循环能力，但可能引发芯片失效。结合试验前后超声扫描与仿真分析，揭示了环氧树脂的作用机理，为双面散热IGBT模块的设计与制造提供了参考依据...

解读: 该研究对阳光电源功率器件封装可靠性提升具有重要价值。双面散热IGBT模块已广泛应用于ST系列储能变流器、SG大功率光伏逆变器及电动汽车驱动系统中，环氧树脂对焊料层寿命的延长机理可直接指导功率模块封装设计优化。研究揭示的环氧树脂应力缓冲作用可改善PowerTitan等大型储能系统中IGBT模块的功率循...

R. Manikandan · R. Raja Singh · IEEE Transactions on Industry Applications · 2025年5月

功率半导体模块通常包含多个芯片，以满足电动汽车和工业应用对电流和电压额定值的要求。绝缘栅双极型晶体管（IGBT）模块底板上的焊点疲劳是功率转换器中的一种重要失效模式。这些失效在涉及常规驾驶、再生制动和加速的电动汽车应用中尤为突出。本研究引入了一种新方法，通过关注外壳的温度差异来评估IGBT模块在底板焊点疲劳过程中的健康状况。本文提出了一种精确的电热模型，可有效确定IGBT模块的结温。所设计的电热模型通过考虑器件级和模块级热参数的影响，精确估算了结温。在ANSYS和PLECS环境中，为IGBT模块...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项针对三电平NPC拓扑中IGBT模块的非侵入式状态监测技术具有重要的应用价值。尽管该研究聚焦于电动汽车领域，但其核心技术完全适用于我们的光伏逆变器和储能变流器产品线。 IGBT模块的底板焊层疲劳是功率变换器的主要失效模式，这一问题在光伏和储能系统中同样突出。光伏逆变器面...

Tongyao Han · Yifei Luo · Binli Liu · Hao Yuan 等5人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年4月

针对IGBT功率模块在短时过载时的热应力和电热特性强非线性,数据手册二维安全工作区(SOA)无法满足可靠性评估需求。提出基于热平衡原理的SOA定量评估方法,建立包含电压、电流和结温的三维SOA防止IGBT热失效。所提SOA表明IGBT可在超额定电流两倍以上安全运行,结温可超448.15K(175°C)而不发生热失效。建立器件热不稳定性表征准则和半导体物理-热传导理论集成的净热流分析模型,考虑长期运行中电热特性退化对SOA的影响。仿真和实验验证了SOA及其退化有效预测短时过载下IGBT可靠性。

解读: 该IGBT三维安全工作区评估技术对阳光电源IGBT功率模块应用有重要可靠性保障价值。热平衡SOA方法可应用于ST储能变流器和SG光伏逆变器的IGBT选型和过载保护设计,提高短时过载能力。电热耦合退化模型对PowerTitan大型储能系统的长期可靠性预测和维护策略制定有指导意义。该技术对阳光电源功率模...

Zhengkui Zhao · Minxiao Han · IET Power Electronics · 2025年8月 · Vol.18

本文提出了一种针对在逆变和整流模式下运行的模块化多电平变换器（MMC）中绝缘栅双极型晶体管（IGBT）开路故障的有效检测方法。该方法采用分段式结构，包含故障监测与故障确认两个功能环节，通过缩小故障范围显著降低计算负担，并能在不受运行扰动和故障场景影响的情况下精确定位故障桥臂。

解读: 该MMC子模块IGBT开路故障诊断技术对阳光电源PowerTitan储能系统和大功率光伏逆变器具有重要应用价值。文章提出的分段式监测与确认方法可直接应用于ST系列储能变流器的IGBT功率模块保护，通过缩小故障范围降低计算负担，提升系统可靠性。该方法适用于逆变和整流双向运行模式，契合储能系统充放电场景...

Yangjun Zeng · Yiwei Qiu · Liuchao Xu · Chenjia Gu 等6人 · IEEE Transactions on Sustainable Energy · 2025年8月

可再生能源制氢（ReP2H）系统需通过整流器为电解槽（ELZs）供电。绝缘栅双极型晶体管整流器（IGBT-Rs）与晶闸管整流器（TRs）在成本、损耗及无功功率特性上存在显著差异。本文提出一种最优投资组合模型，综合考虑ELZs、整流器与无功补偿设备的投资决策，并协调可再生能源、储能、无功资源及多电解槽的启停与负载分配。基于加权信息间隙决策理论（W-IGDT）构建两阶段随机规划模型以应对风光出力与氢价不确定性，并采用逐步对冲算法加速求解。算例表明，相较于单一整流器配置或常规设计，最优配置最高可提升收...

解读: 该研究对阳光电源光储制氢一体化系统具有重要应用价值。针对公司ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器配套的电解制氢整流器选型，研究提出的TR与IGBT-R 3:1最优配置方案可直接指导产品组合设计，在降低系统投资的同时提升13.78%收益。基于W-IGDT的两阶段随机规划方法可集成至iSolarClo...

Shuzhi Wen · Bingkun Wei · Lisha Peng · Shisong Li 等6人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年5月

功率器件的健康状态监测对其安全可靠运行至关重要。近年来，开关瞬态电磁声纹（EMVP）信号成为评估器件健康状态的新颖指标。然而，现有基于EMVP的老化状态识别依赖人工判读，准确率较低。本文提出一种适用于多种工况的IGBT器件电磁声纹健康监测方法，构建了时空特征融合交叉注意力神经网络用于老化状态识别。实验结果表明，该网络对IGBT老化状态的识别准确率超过95%。同时引入迁移学习策略，提升了模型在小样本数据下的有效性与泛化能力，实现了多工况下IGBT器件老化状态的快速精确评估。

解读: 该IGBT电磁声纹诊断技术对阳光电源核心产品线具有重要应用价值。在ST系列储能变流器和PowerTitan大型储能系统中，IGBT作为关键功率器件，其健康状态直接影响系统可靠性。该方法通过时空特征融合神经网络实现95%以上的老化识别准确率，可集成至iSolarCloud智能运维平台，实现从人工判读到...

Yue Pan · Yongqiang Kang · Zhichen Liu · Yifan Wei 等6人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年7月

低压环境运行的IGBT模块存在显著性能退化,影响可靠性。使用定制实验平台研究低压条件下IGBT模块功率循环老化特性和机理。结果显示低压(54kPa)加速老化,通态电压降增加5%时标准气压模块仅增加3%。低压下最大稳态结温增加12%,标准气压仅7%。老化模块拆解显示低气压环境键合质量和绝缘退化更严重。建立多物理场(电流-热-力)模型,结合低压对流换热修正分析这些效应。模型证实低压受限散热导致结温和应力(键合丝脚、焊料层边缘、铜陶瓷界面)增加,导致键合丝脱落。基于气压、散热和结温耦合,利用实验数据和...

解读: 该低气压IGBT老化机理和寿命预测技术对阳光电源高海拔和航空应用功率模块设计有重要参考价值。低压多物理场耦合模型可应用于西藏和青海等高海拔地区储能和光伏项目的IGBT可靠性评估。寿命预测方法对阳光电源功率模块的高原适应性设计和降额曲线制定有指导意义。该技术对ST储能系统在特殊环境下的可靠性保障和预测...

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...

Xiaofeng Jiang · Tao Fan · Zhijie Qiu · Dan Zheng 等6人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年7月

随着电力电子系统向更高功率和密度演进，大电流IGBT模块可靠性日益受到关注。现有研究多关注恒定应力下键合线脱落前的退化，忽略了实际应用中常见的非恒定应力条件和多次退化跳变。本文提出一种针对大电流IGBT模块键合线退化的寿命预测方法，利用非恒定应力下的退化跳变趋势而无需大量先验失效数据。方法开发了新型退化估计模型DEM，使退化指标（参考温度下导通电阻RCE0）在非恒定应力下独立于结温和负载电流。改进直流功率循环测试以诱导和验证非恒定应力下的键合线退化，引入非恒定应力退化模型NCSDM捕获不同应力水...

解读: 该IGBT寿命预测研究对阳光电源功率模块可靠性管理有重要参考价值。非恒定应力下键合线退化建模与阳光ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器在实际应用中面临的复杂工况高度吻合。RCE0退化指标与结温和电流解耦的DEM模型可直接应用于阳光PowerTitan储能系统的IGBT模块健康监测。NCSDM捕获的...

Falong Lu · Qiang Guo · Zhifeng Dou · Yafei Chen 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年3月

本文提出了一种用于三相正弦脉宽调制逆变器中绝缘栅双极型晶体管（IGBT）开路故障和电流传感器故障的新型故障诊断方法。该方法有助于同时诊断多个IGBT和电流传感器故障。采用帕克变换（Park transform）和快速傅里叶变换（FFT）相结合的方式提取故障特征。帕克变换将三相电流转换为两相电流，从而降低数据维度。快速傅里叶变换将时域分析和频域分析相结合，以增强故障特征的表达。此外，从经过快速傅里叶变换后的样本中提取故障特征，以减少模型输入的单个样本的数据量。在故障诊断方面，开发了一种包含堆叠残差...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项针对三相SPWM逆变器IGBT开路故障与电流传感器故障的同步诊断技术具有重要的应用价值。作为光伏逆变器和储能变流器的核心功率器件，IGBT的可靠性直接影响系统的稳定运行和全生命周期成本。该技术通过Park变换降维与FFT频域分析的组合，实现了32毫秒内的快速故障定位，准...

Hu Cao · Kexing Yang · Pengcheng Xu · Jian Chen 等6人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年1月

绝缘栅双极型晶体管（IGBT）广泛应用于电力电子变换器中，其结温是评估器件可靠性的重要指标。本文采用关断过程中的米勒平台电流作为热敏感电参数（TSEP），实现对主功率电路的非侵入式监测。研究了米勒平台电流在栅极侧作为TSEP的特性及其与结温的关系，设计并分析了基于电流互感器（CT）的采样电路及参数计算方法，讨论了电路的不确定性和可积性。通过双脉冲测试和逆变器实验平台验证了理论分析的正确性，结果表明该方法从驱动侧即可实现对IGBT结温的高精度、高灵敏度监测，且采样电路结构简单，易于集成于驱动电路中...

解读: 该IGBT结温在线监测技术对阳光电源ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器具有重要应用价值。通过关断米勒平台电流实现非侵入式结温监测，可直接集成于现有驱动电路，无需额外传感器，降低成本的同时提升可靠性。该方法可应用于PowerTitan大型储能系统的热管理优化，实时监测IGBT工作状态，实现预测性维...

Guilherme Salvador Ferreira · Victor Hugo Soares Lopes · Anderson V. Rocha · Andriamaharavo Mamianja Rakotozafy 等5人 · IEEE Transactions on Industry Applications · 2025年1月

模块化设计在中压变流器中得到了广泛应用，它为故障发生后更换一组受损设备提供了一种简便方法，使系统能够快速恢复运行。例如，将功率半导体器件布置成变流器相模块，可使系统仅在更换有缺陷的相模块时停止运行，而有缺陷的相模块可送回供应商处进行维修。然而，相模块内故障功率半导体器件的指示通常仅由门极驱动器给出，并且在停机期间借助万用表进行简单的在线测试。本文证明，任何一相中的一个扁平封装绝缘栅双极型晶体管（IGBT）功率半导体器件发生故障都可能导致后果升级，而且基本测试可能不足以发现其他相模块中性能下降的器...

解读: 该IGBT故障后退化分析技术对阳光电源中压储能系统（PowerTitan）和SG系列大功率光伏逆变器具有重要应用价值。针对模块化多电平拓扑（如ST系列储能变流器采用的三电平结构），研究揭示的邻近器件潜在退化机理可优化故障后维护策略：不仅更换损坏模块，还需评估相邻IGBT的健康状态。电热耦合仿真方法可...

童乐天 · 彭晗 · 岳乔治 · 辛晴 等5人 · 中国电机工程学报 · 2025年8月 · Vol.45

功率器件因封装和电路设计存在寄生电感，易引发门极振荡或电气应力增加。本文采用分布式参数耦合提取法建立器件内部与封装的全面寄生电感模型，通过瞬时能量积分分析寄生电感能量交互。提出能量转移支路实现寄生电感能量再利用，并结合dvce/dt产生的位移电流分流，分别调控电压和电流变化率。该技术可同时优化开关损耗与电气应力，无需高成本器件。在IKW75N60T双脉冲测试中（400 V/60 A），电流与电压过冲分别降低12.0%和14.5%，开通与关断损耗减少4.16%和7.6%。

解读: 该IGBT寄生电感能量利用技术对阳光电源的功率变换产品具有重要应用价值。通过寄生电感建模和能量转移支路设计,可有效降低SG系列光伏逆变器、ST系列储能变流器中IGBT的开关损耗和电压应力。特别是在1500V高压系统中,该技术可提升功率器件可靠性,降低散热设计成本。对于车载OBC和充电桩等对功率密度要...

Zhenhui Wu · Rongzhou Zeng · Shengchang Lei · Linyuan Liao 等6人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年5月

硅绝缘栅双极型晶体管（Si IGBT）在高功率系统中至关重要，但其较大的开关损耗限制了应用。本文受SiC JFET/Si MOSFET级联结构启发，提出并验证了一种SiC JFET与低压Si IGBT级联结构（L.SSIC）。该结构在导通状态下具有更强的电流导通能力，但仍存在严重的关断拖尾电流。为此，引入吸收电容和升压电容以优化开关瞬态并抑制拖尾电流。实验与TCAD仿真表明，在600 V/60 A条件下，L.SSIC的开关损耗较传统Si IGBT降低42.5%；在80 A、200 kHz下，其功...

解读: 该SiC JFET/Si IGBT级联结构技术对阳光电源功率器件应用具有重要参考价值。L.SSIC方案在600V/60A工况下开关损耗降低42.5%，在高频应用中功率损耗优于传统方案，可直接应用于ST系列储能变流器和车载OBC充电机的功率模块设计。外部吸收电容与升压电容抑制拖尾电流的方法，为阳光电源...

Akrem Mohamed Aljehaimi · Bassam Samy Abdel-Mageed · Pragasen Pillay · IEEE Transactions on Industry Applications · 2025年2月

本文研究了混合式记忆电机在弱磁区域对基于绝缘栅双极型晶体管（IGBT）的逆变器的影响。混合式可变磁通电机的提出是为了克服传统内置式永磁同步电机（IPMSM）在牵引应用中的局限性。文献中已介绍并比较了不同的记忆电机拓扑结构。然而，它们对驱动逆变器的影响尚未见报道。本文以一台已有的十马力串联混合式可变磁通电机样机为案例进行研究。在弱磁区域，将永磁体部分去磁和完全充磁两种运行状态进行对比后发现，不仅电机电流减小，而且电机功率因数也得到了提高。这一功率因数运行改善的独特发现对逆变器的传导损耗产生了积极影...

解读: 该研究对阳光电源的电机驱动类产品具有重要参考价值。记忆电机的动态磁化特性与IGBT逆变器效率的关联性研究,可直接应用于新能源汽车OBC和电机驱动系统的优化设计。研究成果有助于提升车载电机系统在宽调速范围内的整体效率,并为功率器件选型和控制策略优化提供理论依据。同时,该研究的IGBT损耗分析方法也可借...

Yiming Cao · Yingzhou Peng · Chongyu Zhao · Quanjie Wang 等5人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2024年10月

随着可再生能源的广泛应用，具备自同步并网能力的虚拟同步发电机（VSG）受到广泛关注。作为功率转换核心器件，IGBT因易发生故障而影响系统可靠性与寿命，成为研究重点。现有主动热控制（ATC）方法虽可调控IGBT芯片结温并延长寿命，但多需改动模块结构或导致电能质量下降，且忽视基频电流引起的长期热循环对周期性结温波动的影响。为此，本文提出一种基于开关频率调制的VSG内部IGBT主动热控制方法，有效降低IGBT平均结温及周期性结温波动。仿真与实验验证了该方法的有效性。

解读: 该基于开关频率调制的VSG热控制技术对阳光电源储能与光伏产品线具有重要应用价值。针对ST系列储能变流器和PowerTitan大型储能系统，该方法可在不改动IGBT模块结构的前提下，通过动态调节开关频率有效降低功率器件平均结温及基频热循环引起的周期性温度波动，直接提升系统可靠性与寿命。对于阳光电源已广...

Feng Wang · Geer Jing · Hanwen Ren · Shanzhen Fan 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年10月

作为海上风力发电变流器的核心部件，绝缘栅双极型晶体管（IGBT）模块的灌封硅凝胶绝缘材料在海洋盐雾运行环境的长期作用下易发生劣化。为研究盐雾环境下硅凝胶的沿面放电特性，本文设计了放电实验平台和测量样品。基于方波电压下样品沿面局部放电测量结果，发现盐雾环境下硅凝胶沿面放电的次数和相位与电压频率呈正相关。同时，与无盐雾条件相比，海洋标准条件下的放电幅值和相位分别增加了54.4%和32.8%。此外，测量发现盐雾环境下在15 kHz时沿面击穿电压存在特殊的频率诱发拐点现象。因此，进一步结合盐雾离子和电压...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于IGBT硅凝胶绝缘材料在盐雾环境下表面放电特性的研究具有重要的工程应用价值。IGBT作为光伏逆变器和储能变流器的核心功率器件，其可靠性直接影响系统的长期稳定运行，尤其在海上风电、沿海光伏电站等高盐雾环境中，绝缘失效是导致设备故障的主要原因之一。 该研究揭示的15k...

Weiyu Yuan · Shu Cheng · Chang Liu · Chaoqun Xiang 等5人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年9月

绝缘栅双极型晶体管（IGBT）的可靠故障检测对提升电力电子系统可靠性与性能至关重要。本文提出一种改进的序列/扩频时域反射法（STDR/SSTDR），通过交叉相关分析与多元线性回归提取反映器件状态的阻抗特征，并实现空间位置与阻抗响应的同步识别。引入信号频率与直流偏置的双调节机制，利用高频扩频信号增强主反射峰可辨性以精确定位，结合低频正偏激励抑制寄生效应，有效获取导通状态下IGBT芯片的阻抗特征。实验结果表明，该方法在多种IGBT开路故障检测中具有高精度与强鲁棒性，尤其在信号严重重叠与结构复杂条件下...

解读: 该STDR/SSTDR阻抗特征诊断技术对阳光电源功率器件可靠性提升具有重要价值。可直接应用于ST系列储能变流器、SG系列光伏逆变器及车载OBC的IGBT模块在线监测，通过双调节机制（高频定位+低频偏置）实现导通状态下芯片级故障精准识别，突破传统方法在复杂拓扑中的局限。该技术可集成至iSolarClo...