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基于数字孪生的五电平ANPC多电平变换器开路故障诊断
Digital Twin Enabled Open-Circuit Fault Diagnosis for Five-Level ANPC Multilevel Converters
Majid T. Fard · Benjamin J. Luckett · JiangBiao He · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2024年9月
本文提出一种面向五电平有源中点钳位（5L-ANPC）功率变换器的创新性数字孪生（DT）健康监测策略，针对其在高功率、安全关键应用中因半导体器件数量多而导致可靠性下降的问题。该方法构建实时DT副本，利用直流母线电容与飞跨电容电压、负载电流及开关模式等现有信号，在无需额外传感器的前提下实现开关开路故障的快速在线诊断，检测时间小于一个输出基波周期。实验结果验证了该DT健康监测方法在多种工况下的鲁棒性与有效性，显著提升系统可靠性并降低维护成本。
解读: 该数字孪生故障诊断技术对阳光电源ST系列储能变流器和PowerTitan大型储能系统具有重要应用价值。五电平ANPC拓扑与阳光电源储能产品采用的多电平技术架构高度契合，其无需额外传感器、仅利用现有电压电流信号实现快速故障诊断的方案，可直接集成至iSolarCloud智能运维平台，增强预测性维护能力。...
基于智能线圈的碳化硅驱动器供电电机反射过电压抑制新方法
Mitigation of Motor Reflected Overvoltage Fed by SiC Drives—A New Solution Based on Smart Coils
Majid T. Fard · JiangBiao He · Lulu Wei · Reza Ilka 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年11月
虽然宽带隙（WBG）开关彻底改变了电力电子和电机驱动系统，但与这些快速开关半导体相关的高 $dv/dt$ 很容易在电机定子端子上诱发反射高频过电压尖峰。在实际应用中，电压脉冲较短的上升时间限制了逆变器与电机之间的电缆长度，以避免电机定子绕组出现过电压。即便使用较短的电缆，变速驱动器产生的电压尖峰仍可能导致绝缘过早失效，并缩短电机的剩余使用寿命。虽然传统方法（如 $dv/dt$ 无源滤波器或有源栅极驱动器）有效，但通常体积庞大和/或效率低下。为解决这一问题，本文介绍了一种名为“智能线圈”的过电压抑...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于"智能线圈"的电机反射过电压抑制技术具有重要的战略价值。随着公司在光伏逆变器、储能变流器及电动汽车驱动系统中大规模采用SiC等宽禁带半导体器件，快速开关带来的高dv/dt问题已成为制约系统性能和可靠性的关键瓶颈。 该技术的核心价值在于其创新的拓扑结构和部署方式。传...
数字孪生驱动的高可靠性电力电子系统特刊主编寄语
Guest Editorial Special Issue on Digital Twin Driven High-Reliability Power Electronic Systems
Jiangbiao He · Paolo Mattavelli · Fernando Briz · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年7月
为满足全球零排放可持续能源发展需求，交通和公用电力等行业正经历快速变革，电力电子在电动汽车、电动船舶、飞机、太阳能/风能发电和储能等众多功率转换系统中发挥支柱作用。然而电力电子可靠性尚未受到足够重视，特别是在安全关键应用中可靠性应是首要设计优先级。工业4.0和5.0着重互联性、自动化、智能和实时状态监测，数字在线预防性维护和优化至关重要。数字孪生是物理系统的数字复制品，可准确预测和反映物理系统的实时健康状况，通过物理组件与数字孪生模型间的实时双向数据流实现。该特刊发表10篇文章涵盖数字孪生参数估...
解读: 该数字孪生特刊与阳光电源智能运维战略高度契合。特刊涵盖的Buck/Boost变换器数字孪生参数估计、五电平ANPC逆变器故障诊断和SiC MOSFET模块电-热-机械建模与阳光iSolarCloud平台的智能诊断和预测性维护功能发展方向一致。数字孪生技术在直流电容、电感、开关管寄生电阻实时估计方面的...