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三相电压型与电流型直流链路变换器EMI预滤波器噪声发射的解析建模与比较
Analytical Modeling and Comparison of EMI pre-filter Noise Emissions of Three-Phase Voltage and Current DC-Link Converters
Daifei Zhang · Michael Leibl · Jonas Mühlethaler · Jonas Huber 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年11月
本文对三相功率因数校正（PFC）整流器或电机驱动逆变器中常见的电压型（VSI）和电流型（CSI）直流链路拓扑进行了对比研究。文章建立了通用解析模型，重点分析并比较了两种拓扑在差模（DM）和共模（CM）电磁干扰（EMI）噪声发射方面的差异，为电力电子系统的EMI滤波器设计提供了理论依据。
解读: 该研究对阳光电源的组串式及集中式光伏逆变器、储能变流器（PCS）的电磁兼容（EMC）设计具有重要指导意义。随着产品功率密度的提升，EMI噪声控制成为硬件设计的核心挑战。通过对比电压型与电流型链路的噪声特性，研发团队可优化滤波器选型，降低滤波器体积与成本，同时提升产品在复杂电网环境下的电磁抗扰度。建议...
半周期DCM串联谐振变换器动态模型的通用推导
Generic Derivation of Dynamic Model for Half-Cycle DCM Series Resonant Converters
Jonas E. Huber · Johann Minibock · Johann W. Kolar · IEEE Transactions on Power Electronics · 2018年1月
本文研究了半周期断续导通模式（HC-DCM）下的串联谐振变换器（SRC）。该拓扑在开环运行下具备直流变压器特性，能实现电气隔离并保持输入输出电压的紧密耦合，且控制复杂度极低，非常适用于需要电气隔离的多种应用场景。
解读: 该研究提出的HC-DCM串联谐振变换器模型，对阳光电源的电力电子拓扑研发具有重要参考价值。在光伏逆变器和储能系统（如PowerStack）中，电气隔离是核心需求。该拓扑的高效率和低控制复杂度特性，可优化光伏组串式逆变器或储能DC-DC变换级的电路设计，降低控制成本并提升功率密度。建议研发团队评估该拓...
一种三相协同控制的Buck-Boost电流直流环节电动汽车充电器
A Three-Phase Synergetically Controlled Buck–Boost Current DC-Link EV Charger
Daifei Zhang · Jonas Huber · Johann W. Kolar · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年12月
随着电动汽车普及，市场对高效、紧凑型充电模块需求激增。为兼容200-1000V宽电压范围，本文提出一种基于电流直流环节的Buck-Boost拓扑充电器，通过协同控制实现高效的电压调节与功率转换，提升了充电系统的功率密度与灵活性。
解读: 该研究提出的电流直流环节Buck-Boost拓扑，能有效解决高压快充场景下的宽电压范围兼容性问题，与阳光电源电动汽车充电桩业务高度契合。该技术有助于提升充电模块的功率密度，降低散热成本，优化整机体积。建议研发团队关注其协同控制策略，以提升阳光电源充电桩在复杂电网环境下的动态响应能力和转换效率，进一步...
具有降低电流应力的新型回流路径电感Buck-Boost Y型逆变器电机驱动
New Return Path Inductor Buck–Boost Y-Inverter Motor Drive With Reduced Current Stresses
David Menzi · Jonas E. Huber · Lorenz Kappeler · Grayson Zulauf 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年9月
针对传统三相Buck-Boost逆变器在电感中存在高低频电流应力，导致VSD系统体积、损耗及成本增加的问题，本文提出了一种新型电路拓扑。该拓扑通过优化回流路径，有效降低了Buck-Boost电感的电流应力，为提升电机驱动系统的功率密度和效率提供了新方案。
解读: 该研究提出的新型Buck-Boost拓扑在降低电流应力方面具有显著优势，对阳光电源的电机驱动及高性能逆变器研发具有参考价值。在电动汽车驱动及工业电机驱动领域，该拓扑有助于进一步缩小磁性元件体积，提升系统功率密度。建议研发团队评估该拓扑在阳光电源电动汽车充电桩功率模块或未来高性能电机驱动产品中的应用潜...
一种用于低温超导磁体电源的新型GaN T型三开关桥臂
A New GaN T-Type Three-Switch Bridge-Leg for Cryogenic HTS Magnet Power Supplies
Mücahid Akbas · Daifei Zhang · Elias Bürgisser · Johann W. Kolar 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2026年1月
本文提出了一种用于低温超导磁体电源的新型三开关T型（3STT）桥臂拓扑。该拓扑利用标准氮化镓（GaN）晶体管的反向阻断能力，在低输入电压（约1V）下实现高电流输出，并提供双极性输出电压功能，有效提升了低温DC-DC变换器的功率密度与效率。
解读: 该研究聚焦于GaN器件在极端工况下的拓扑创新，对阳光电源的研发具有前瞻性参考价值。虽然目前阳光电源的主流产品（如组串式逆变器、PowerTitan储能系统）多采用SiC或IGBT技术，但随着未来高功率密度需求提升，GaN在辅助电源或低压大电流变换场景的应用潜力巨大。建议研发团队关注该拓扑在提升变换器...
基于单片双向氮化镓晶体管的三相电流型直流环节AC-AC变换器的协同控制
Synergetic Control of a Monolithic-Bidirectional-GaN-Transistor-Based Three-Phase Current DC-Link AC–AC Converter
Neha Nain · Daifei Zhang · Johann W. Kolar · Jonas Huber · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年7月
本文研究了一种基于单片双向氮化镓（GaN）晶体管的三相电流型AC-AC变换器。针对变频驱动（VSD）应用，该拓扑利用宽禁带半导体特性，通过协同控制策略优化了电流型变换器（CSC）的性能，旨在解决传统电压型变换器（VSC）在高dv/dt下对电机保护的挑战，提升系统功率密度与效率。
解读: 该研究聚焦于宽禁带半导体（GaN）在电流型变换器中的应用，对阳光电源的功率电子技术储备具有参考价值。虽然目前阳光电源主流产品（如组串式逆变器、PowerTitan储能系统）多采用电压型拓扑，但GaN器件的高频特性对于提升未来小型化户用逆变器或高频充电桩的功率密度至关重要。建议研发团队关注单片双向Ga...
固态变压器用谐振DC-DC变换器的设计与实验测试
Design and Experimental Testing of a Resonant DC–DC Converter for Solid-State Transformers
Gabriel Ortiz · Michael Georg Leibl · Jonas Emanuel Huber · Johann Walter Kolar · IEEE Transactions on Power Electronics · 2017年10月
在固态变压器（SST）概念中，电压适配与隔离由中频运行的大功率DC-DC变换器实现，从而减小了无源元件的体积与重量。该变换器是SST实现的核心挑战，本文重点探讨了其在中频运行下的设计与实验验证。
解读: 该研究涉及的高功率密度、中频隔离DC-DC变换器技术，对阳光电源的储能系统（如PowerTitan、PowerStack系列）及未来的固态变压器应用具有重要参考价值。通过优化谐振拓扑，可进一步提升PCS的功率密度并降低损耗。建议研发团队关注该技术在提升储能变流器效率及减小系统体积方面的潜力，特别是在...
具有两个独立调节直流输出的三相协同控制电流直流环节AC/DC Buck-Boost变换器
Three-Phase Synergetically Controlled Current DC-Link AC/DC Buck–Boost Converter With Two Independently Regulated DC Outputs
Daifei Zhang · Danqing Cao · Jonas Huber · Johann W. Kolar · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年4月
本文提出了一种三相电流直流环节AC/DC Buck-Boost变换器，由三相电流源整流器（CSR）前端和三电平DC/DC级组成，可提供两个独立调节的直流输出。通过扩展传统的协同控制策略，协调CSR与DC/DC级的调制，实现了整体开关损耗的最小化。
解读: 该拓扑结构在多端口能量转换方面具有显著优势，特别适用于阳光电源的储能系统（如PowerTitan系列）及光储一体化应用。其通过协同控制实现多路独立输出，有助于提升PCS在复杂负载工况下的灵活性与效率。建议研发团队关注该拓扑在降低开关损耗方面的潜力，探索其在提升PCS功率密度及多电池簇管理中的应用，以...
一种用于低温高温超导磁体电源的新型氮化镓T型三开关桥臂
A New GaN T-Type Three-Switch Bridge-Leg for Cryogenic HTS Magnet Power Supplies
Mücahid Akbas · Daifei Zhang · Elias Bürgisser · Johann W. Kolar 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年7月
用于为高温超导磁体供电的低温降压直流 - 直流转换器以约 1V 的低直流输入电压工作，并提供高输出/磁体电流。所提出的三开关 T 型（3STT）桥臂利用标准氮化镓（GaN）晶体管的（有限）反向阻断能力，实现与传统全桥（FB）拓扑相同的功能（双极输出电压）。有利的是，3STT 仅在负载电流路径中设置单个晶体管（而 FB 为两个），可将传导损耗至少降低 50%。一个工作在 77K（浸没在液氮中）的 25A 3STT 相模块演示器的损耗测量结果验证了这一概念。
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项针对低温高温超导磁体电源的GaN T型三开关桥臂技术，虽然应用场景较为专业化，但其核心技术理念对我们在光伏逆变器和储能系统领域具有重要的借鉴价值。 该技术的核心创新在于利用GaN器件的反向阻断特性，将传统全桥拓扑的四开关结构简化为三开关T型结构，在保持双极性输出能力的...
基于氮化镓单片双向晶体管的三相交流-交流电流型直流链路变换器与电压型直流链路变换器的实验对比
Experimental Comparison of Three-Phase AC-AC Monolithic Bidirectional GaN Transistor-Based Current DC-Link Converter and GaN Transistor-Based Voltage DC-Link Converter
Neha Nain · Yining Zhang · Stefan Walser · Johann W. Kolar 等5人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年8月
并网变频驱动系统通常采用电压源型或电流源型交流-交流变换器。本文在相同系统规格和芯片面积条件下，对比了基于600V氮化镓单片双向晶体管的电压源型（VSC）与电流源型（CSC）变换器。两者功率密度分别为1.7 kW/dm³和1.8 kW/dm³，额定效率均达97%。CSC在部分负载下效率更高，加权效率达96.6%，优于VSC的95.7%。电磁干扰预合规测试表明，二者均满足传导EMI限值，且CSC的电机侧滤波器在使用非屏蔽电缆时仍具良好辐射抑制效果。
解读: 该GaN单片双向晶体管对比研究对阳光电源多条产品线具有重要价值。CSC拓扑在部分负载下96.6%的加权效率优于VSC，可直接应用于ST系列储能变流器的双向AC-DC变换级，提升储能系统全工况效率。其优异的EMI特性和非屏蔽电缆兼容性，可简化SG系列光伏逆变器的滤波设计，降低系统成本。GaN器件的高功...
新型双向三开关单级单相AC-DC升降压变换器
Novel Bidirectional Three-Switch Single-Stage Single-Phase AC–DC Buck-Boost Converter With Ground-Referenced Output
Rahel Herzog · David Menzi · Michael Leibl · Luc Imperiali 等6人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年3月
针对功率在数千瓦以内的电机驱动、电池及光伏阵列等直流负载或电源，通常需采用具备功率因数校正功能的双向AC-DC变换器接入单相电网。当要求输出电压范围宽于电网电压幅值时，需具备升降压能力。本文提出一种仅含三个功率开关管的新型单级单相双向AC-DC升降压变换器，通过系统化方法推导其拓扑结构。该变换器负直流输出端接地，无共模电压。提出一种先进的调制策略，可降低33%以上开关损耗并减小器件应力。实验搭建3.3 kW样机，接入230 V单相交流电网，输出电压范围为300–450 V。实验结果表明，采用先进...
解读: 该三开关单级AC-DC升降压拓扑对阳光电源储能与充电产品线具有重要应用价值。在ST系列储能变流器中，可简化双向PFC电路设计，相比传统四开关方案减少25%功率器件，降低系统成本；300-450V宽电压输出范围适配磷酸铁锂电池组动态工况。在车载OBC充电机领域，负端接地特性消除共模电压，满足车规EMC...
基于直流-直流等效模型的三相交流-交流电流型与电压型直流链路变换器控制动态特性比较研究
Comparative Evaluation of Control Dynamics of 3-Φ AC-AC Current DC-Link and Voltage DC-Link Converters Based on DC-DC Equivalent Models
Neha Nain · Yining Zhang · Johann W. Kolar · Jonas Huber · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年5月
采用电压型直流链路（VSC）或电流型直流链路（CSC）可实现电网供电的变频驱动系统，后者因单片集成GaN双向功率晶体管（M-BDS）的发展而重获关注。本文针对同等容量、输出正弦电压的交流-交流VSC与CSC系统，建立精确描述其动态特性的等效直流-直流模型，便于控制系统的设计与分析。实验结果表明，所构建的等效电路能准确预测开环与闭环行为。基于此模型对比二者的小信号与大信号电压控制性能，发现CSC在小信号带宽方面具有优势（72 kHz开关频率下5 kHz vs. 1.8 kHz），并揭示其控制动态与...
解读: 该研究对阳光电源车载OBC充电机和电机驱动产品线具有重要参考价值。文章揭示的CSC拓扑在小信号带宽方面的显著优势（5kHz vs 1.8kHz），可直接应用于新能源汽车双向充电系统设计，提升动态响应速度。所建立的DC-DC等效模型为阳光电源开发基于GaN器件的高频电流型变换器提供了精确的控制设计方法...