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功率半导体器件可靠性中热模型应用综述
Review on the Thermal Models Applications in the Reliability of Power Semiconductor Device
Jun Zhang · Huixian Shen · Haiyan Sun · Zhihuan Wang · IET Power Electronics · 2025年6月 · Vol.18
本文从热参数的角度，综述了功率半导体器件的健康状态监测、结温估计、寿命预测及热管理技术。通过建立精确的热模型，可有效反映器件内部的热行为，进而提升其运行可靠性。文中分析了不同热模型的适用性及其在实时监测与寿命评估中的应用，强调了热-寿命关联模型在预测器件退化过程中的关键作用，为功率电子系统的可靠性优化提供了理论支持。
解读: 该热模型综述对阳光电源功率器件可靠性提升具有重要价值。在ST储能变流器和SG光伏逆变器中，IGBT/SiC模块的结温估计与寿命预测是核心技术难点。文中的热-寿命关联模型可直接应用于PowerTitan储能系统的实时健康监测，通过精确热模型实现功率循环与温度循环下的退化预测，优化三电平拓扑的散热设计。...
针对锂离子电池模型失配的精确荷电状态估计：一种联合移动视界估计方法
Accurate State of Charge Estimation With Model Mismatch for Li-Ion Batteries: A Joint Moving Horizon Estimation Approach
Jia-Ni Shen · Jia-Jin Shen · Yi-Jun He · Zi-Feng Ma · IEEE Transactions on Power Electronics · 2019年5月
精确的荷电状态（SOC）估计对锂电池的安全管理及充放电控制至关重要。然而，电池一致性差异及动态特性变化导致的模型失配问题，常使传统基于模型的SOC估计精度受限。本文提出一种联合移动视界估计（MHE）方法，旨在有效解决模型失配带来的估计误差，提升电池状态监测的鲁棒性与准确性。
解读: 该研究直接服务于阳光电源PowerTitan、PowerStack等储能系统及BMS核心算法的优化。在大型储能电站中，电池组的一致性衰减是长期运行的痛点，模型失配会导致SOC估算偏差，进而影响电池均衡与可用容量。引入移动视界估计（MHE）算法，能够显著提升BMS在复杂工况下的SOC估计精度，延长电池...
一种风电集成多端高压直流系统的改进自适应协调控制
An Improved Adaptive Coordination Control of Wind Integrated Multi-Terminal HVdc System
Qingqing Yang · Jun Shen · Jianwei Li · Hongwen He 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年4月
随着可再生能源渗透率提升及电力电子设备广泛接入，系统惯量降低，对多端高压直流（MTdc）系统的稳定性构成挑战。本文提出一种改进的自适应预测控制策略，通过多目标优化协调直流电压、交流频率及各终端间的功率分配，有效提升系统稳定性。
解读: 该研究关注高比例可再生能源接入下的系统稳定性与多目标协调控制，与阳光电源的风电变流器及大型储能系统（如PowerTitan）业务高度契合。随着电网惯量降低，阳光电源的变流器需具备更强的弱电网支撑能力。建议将该自适应预测控制算法应用于风电变流器及大型储能PCS的控制策略优化中，提升在多端直流输电场景下...
硅/碳化硅混合开关的短路耐受能力与失效机理
Short-Circuit Ruggedness and Failure Mechanisms of Si/SiC Hybrid Switch
Jun Wang · Xi Jiang · Zongjian Li · Z. John Shen · IEEE Transactions on Power Electronics · 2019年3月
本文研究了由大电流Si IGBT与小电流SiC MOSFET并联组成的混合开关（HyS），旨在探讨其短路耐受能力、失效机理及性能提升技术。分析了限制混合开关可靠性的关键因素，为优化功率电子设计提供了理论依据。
解读: 该技术对阳光电源的核心产品线具有重要价值。在光伏组串式逆变器和PowerTitan/PowerStack储能变流器（PCS）中，通过引入Si/SiC混合开关，可以在不显著增加成本的前提下，提升系统效率并优化热管理。该研究揭示的短路失效机理对于提升阳光电源功率模块的可靠性设计至关重要。建议研发团队在下...
基于动态阈值电压提取的SiC MOSFET在线结温测量
Online Junction Temperature Measurement for SiC MOSFET Based on Dynamic Threshold Voltage Extraction
Xi Jiang · Jun Wang · Hengyu Yu · Jianjun Chen 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年4月
本文提出了一种基于动态阈值电压的SiC MOSFET在线结温监测方法。该方法不依赖于负载电流变化，消除了复杂校准过程，为关键电力电子变换器的可靠运行提供了有效的结温估计方案。
解读: 该技术对阳光电源的核心产品线具有极高价值。随着公司在组串式逆变器、PowerTitan储能系统及电动汽车充电桩中大规模应用SiC MOSFET以提升功率密度和效率，结温的精准在线监测是提升系统可靠性、实现预测性维护的关键。该方法无需负载电流校准，易于集成至iSolarCloud平台或嵌入式控制系统中...
基于热衰减系数的多芯片IGBT模块非均匀热疲劳状态监测
Condition Monitoring the Inhomogeneous Thermal Fatigue of Multichip IGBT Module Based on the Thermal Attenuation Coefficient
Jun Zhang · Huixian Shen · Xiong Du · Rui Chen · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年1月
多芯片IGBT模块广泛应用于高功率变流器中，但常面临非均匀热疲劳问题，影响整体可靠性。本文提出利用散热器多点温度监测IGBT模块内并联芯片的健康状态，通过热衰减系数实现对非均匀热疲劳的有效监控。
解读: 该研究直接关联阳光电源核心产品（如组串式/集中式光伏逆变器、PowerTitan/PowerStack储能变流器）中功率模块的可靠性设计。在大功率应用场景下，IGBT模块的非均匀热疲劳是导致产品早期失效的关键因素。通过引入热衰减系数监测技术，阳光电源可在iSolarCloud智能运维平台中集成更精准...
非对称电网故障下三相四线制逆变器功率注入能力提升的灵活控制策略
Flexible Control Strategy for Enhancing Power Injection Capability of Three-Phase Four-Wire Inverter During Asymmetrical Grid Faults
Jun Ge · Zhikang Shuai · Chunming Tu · An Luo 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年8月
三相四线制逆变器因具备零序控制能力，非常适用于低压分布式电网。然而，现有研究对故障期间跟网型逆变器的功率振荡控制灵活性及功率注入能力讨论不足。本文通过在四线制系统中引入零序瞬时功率，提出了一种能够提升故障期间功率注入能力的灵活控制策略。
解读: 该研究针对非对称电网故障下的功率控制，对阳光电源的组串式逆变器（如SG系列）及户用逆变器在弱电网或复杂配电网环境下的并网稳定性具有重要参考价值。特别是在低压分布式场景中，通过引入零序控制优化，能有效提升逆变器在电网故障期间的支撑能力，满足日益严格的并网标准（如LVRT/HVRT）。建议研发团队关注该...
硅/碳化硅混合开关的功率损耗模型与器件选型优化
Power Loss Model and Device Sizing Optimization of Si/SiC Hybrid Switches
Zongjian Li · Jun Wang · Bing Ji · Z. John Shen · IEEE Transactions on Power Electronics · 2020年8月
本文研究了由硅IGBT与碳化硅MOSFET并联组成的混合开关技术。该方案在保持SiC器件大部分性能优势的同时，显著降低了全SiC方案的成本。通过优化混合开关的SiC芯片尺寸，可在满足结温限制的前提下，实现总功率损耗的最小化。
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/PowerStack储能变流器）具有极高的应用价值。在当前碳化硅成本依然较高的背景下，Si/SiC混合开关方案是实现高效率与高性价比平衡的有效路径。建议研发团队在下一代大功率PCS及逆变器设计中，评估该拓扑在降低开关损耗...
一种基于栅极电流检测的SiC MOSFET超快通用短路保护技术
An Ultrafast Universal Short-Circuit Protection Technique Based on Gate Current Detection for SiC MOSFET
Zipeng Ke · Jun Wang · Bo Hu · Xuanting Song 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年10月
针对SiC MOSFET短路故障，本文提出了一种基于栅极电流检测的超快通用短路保护方法。该方法利用短路发生时栅极电流的特征变化，实现对故障的快速响应，显著提升了功率器件在极端工况下的可靠性。
解读: 随着阳光电源组串式逆变器及PowerTitan/PowerStack储能系统向更高功率密度和更高开关频率演进，SiC MOSFET的应用日益广泛。该技术通过栅极电流检测实现超快短路保护，能有效解决SiC器件短路耐受时间短的痛点，提升系统在复杂电网环境下的鲁棒性。建议研发团队在下一代高频功率模块驱动电...
一种用于碳化硅双极结型晶体管的新型比例基极驱动技术
A New Proportional Base Drive Technique for SiC Bipolar Junction Transistor
Linyuan Liao · Jun Wang · Sai Tang · Zhikang Shuai 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2017年6月
作为后硅时代极具吸引力的功率半导体器件，SiC BJT已得到广泛研究并实现商业化。然而，由于其导通状态下需要较大的恒定基极电流以确保完全导通，导致驱动损耗较高，限制了其市场普及。本文提出了一种新型比例基极驱动技术，旨在优化SiC BJT的驱动效率。
解读: SiC BJT作为宽禁带半导体器件，在提升功率密度和转换效率方面具有潜力。阳光电源在组串式逆变器及PowerTitan系列储能变流器中已广泛应用SiC MOSFET，但SiC BJT作为一种替代技术路线，其驱动电路的优化直接关系到整机的损耗与热管理。该比例驱动技术能有效降低驱动功耗，若能解决其驱动复...
锂离子电池电化学阻抗谱的荷电状态相关多项式等效电路建模
State of Charge-Dependent Polynomial Equivalent Circuit Modeling for Electrochemical Impedance Spectroscopy of Lithium-Ion Batteries
Qian-Kun Wang · Yi-Jun He · Jia-Ni Shen · Xiao-Song Hu 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2018年10月
本文探讨了利用电化学阻抗谱（EIS）分析锂离子电池反应动力学及传输机制，并将其作为一种非破坏性工具用于荷电状态（SOC）估计。研究重点在于量化SOC对等效电路模型（ECM）参数的影响，通过多项式建模提升电池状态监测的精度与可靠性。
解读: 该研究对于阳光电源的储能业务（PowerTitan、PowerStack及ST系列PCS）具有极高价值。精确的SOC估计是BMS核心算法的基础，直接影响储能系统的充放电策略、容量保持率及安全性。通过引入SOC相关的多项式等效电路模型，阳光电源可进一步优化iSolarCloud平台的电池健康状态（SO...
一种结合表面复合效应的SiC BJT改进SPICE模型
An Improved SPICE Model of SiC BJT Incorporating Surface Recombination Effect
Jun Wang · Shiwei Liang · Linfeng Deng · Xin Yin 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2019年7月
SiC双极结型晶体管（BJT）是SiC MOSFET的重要替代方案。为推动其在电力电子领域的应用，建立精确的SPICE模型至关重要。本文针对SiC BJT在高电流和高温下电流增益显著下降的问题，重点研究了表面复合效应对器件性能的影响，并提出了一种改进的SPICE建模方法。
解读: SiC BJT作为宽禁带半导体器件，在高压、高温及高频应用中具有独特优势。对于阳光电源而言，该研究有助于提升组串式逆变器及PowerTitan系列储能变流器（PCS）的功率密度与效率。通过引入表面复合效应的精确SPICE模型，研发团队可在仿真阶段更准确地预测SiC器件在极端工况下的热特性与电流增益衰...
基于耦合电感的Si/WBG混合半桥变换器用于电能质量提升与控制简化
Si/WBG Hybrid Half-Bridge Converter Using Coupled Inductors for Power Quality Improvement and Control Simplification
Chao Zhang · Xufeng Yuan · Jun Wang · Bo Hu 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年3月
针对Si/WBG混合半桥变换器在混合频率交错运行（HFIO）中存在的电能质量波动及控制复杂问题，本文提出了一种Si/宽禁带（WBG）耦合半桥（CHB）拓扑。该方案通过协调混合频率交错控制，有效改善了功率质量并简化了控制设计。
解读: 该技术对阳光电源的组串式逆变器及储能变流器（PCS）具有重要参考价值。通过引入Si/WBG混合拓扑与耦合电感技术，可以在保持成本竞争力的同时，进一步提升功率密度和转换效率，特别适用于PowerTitan等储能系统及新一代组串式光伏逆变器。建议研发团队关注该拓扑在降低开关损耗及优化电磁兼容性（EMC）...
面向效率、电能质量与成本最优权衡的WBG与Si混合半桥功率处理技术
WBG and Si Hybrid Half-Bridge Power Processing Toward Optimal Efficiency, Power Quality, and Cost Tradeoff
Chao Zhang · Jun Wang · Kun Qu · Bo Hu 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年6月
宽禁带（WBG）半导体具备高开关频率和低损耗优势，但成本高昂。本文提出一种WBG与Si混合半桥（HHB）功率处理方案，通过结合WBG的高频性能与Si器件的低成本优势，在效率、电能质量与系统成本之间实现最优平衡。
解读: 该技术对阳光电源的核心产品线具有极高的应用价值。在组串式光伏逆变器和PowerStack/PowerTitan储能变流器（PCS）中，通过采用SiC/GaN与Si IGBT的混合拓扑，可以在不显著增加BOM成本的前提下，有效提升功率密度并降低开关损耗。建议研发团队在下一代高功率密度逆变器设计中评估该...
一种低功耗的硅-碳化硅达林顿晶体管对
A Si-SiC Darlington Transistor Pair With Low Consumption
Linyuan Liao · Zhenhui Wu · Zhixiong Yang · Rongzhou Zeng 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年6月
碳化硅双极型晶体管（SiC BJT）作为第三代半导体器件，因其高驱动损耗限制了商业化应用。本文提出了一种由输入硅（Si）BJT和输出SiC BJT组成的硅-碳化硅混合达林顿晶体管对（HDTP），通过共射极连接，旨在有效降低开关损耗，提升功率转换效率。
解读: 该技术对阳光电源的核心产品线具有重大意义。在光伏组串式逆变器和PowerTitan/PowerStack储能变流器（PCS）中，降低开关损耗是提升整机效率和功率密度的关键。Si-SiC混合拓扑通过结合Si器件的驱动优势与SiC器件的高效开关特性，有望在不显著增加成本的前提下，优化逆变器及PCS的散热...
具有自重启能力和能量回馈的双向串联型直流混合断路器
Bidirectional Series-Type DC Hybrid Circuit Breaker With Self-Restart Capability and Energy Regeneration
Zeng Liu · Zhiming Deng · Shaodian Xiao · Chao Zhang 等9人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年3月
串联混合断路器（SHCB）是中低压直流配电网故障电流切断的有效方案，具备快速切断和低导通损耗优势。本文针对SHCB重启操作复杂及残余能量耗散问题，提出了一种具备自重启和能量回馈功能的拓扑，优化了储能电容充电机制，提升了直流系统保护的可靠性与效率。
解读: 该技术对阳光电源的储能系统（如PowerTitan、PowerStack）及直流微电网解决方案具有重要参考价值。随着直流配电网和大型储能电站直流侧电压等级的提升，故障电流切断与系统快速恢复成为关键挑战。该拓扑提出的自重启与能量回馈机制，可优化储能变流器（PCS）直流侧保护电路设计，降低故障后的运维成...
用于结温平衡与功率损耗降低的Si/SiC混合开关栅极控制优化
Gate Control Optimization of Si/SiC Hybrid Switch for Junction Temperature Balance and Power Loss Reduction
Jun Wang · Zongjian Li · Xi Jiang · Cheng Zeng 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2019年2月
Si/SiC混合开关通过并联大电流Si IGBT与小电流SiC MOSFET，在功率转换器中实现了成本与性能的平衡。现有栅极控制策略多侧重于效率优化，但忽略了器件过热风险。本文提出了一种新的栅极控制策略，旨在实现混合开关内部器件的结温平衡，同时有效降低总功率损耗，提升系统可靠性。
解读: 该技术对阳光电源的核心产品线（如组串式逆变器、PowerTitan储能系统）具有极高的应用价值。随着功率密度要求的不断提升，Si/SiC混合开关方案能在保证成本竞争力的同时，通过优化栅极驱动实现热管理升级。建议研发团队在下一代大功率逆变器及PCS模块设计中引入该控制策略，以解决高功率密度下的局部过热...
Si/SiC混合开关在宽功率范围下结温平衡的主动栅极延迟时间控制
Active Gate Delay Time Control of Si/SiC Hybrid Switch for Junction Temperature Balance Over a Wide Power Range
Zongjian Li · Jun Wang · Linfeng Deng · Zhizhi He 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2020年5月
本文研究了Si/SiC混合开关的栅极延迟时间控制策略。针对传统固定延迟时间方案在不同工况下性能受限的问题，提出了一种主动控制方法，旨在优化混合开关的电气与热性能，实现宽功率范围内的结温平衡，从而提升功率变换器的可靠性与效率。
解读: 该技术对阳光电源的组串式逆变器及PowerTitan/PowerStack储能变流器（PCS）具有重要参考价值。随着碳化硅（SiC）器件在高性能逆变器中的渗透率提升，Si/SiC混合封装方案是平衡成本与效率的有效路径。通过主动栅极延迟控制实现结温平衡，可显著提升功率模块的可靠性，延长产品寿命，并优化...
用于WBG/Si混合半桥变换器功率损耗优化的自适应功率分配与开关频率控制
Adaptive Power Sharing and Switching Frequency Control for Power Loss Optimization in WBG/Si Hybrid Half-Bridge Converters
Chao Zhang · Xufeng Yuan · Jun Wang · Weibin Chen 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年4月
本文针对基于宽禁带（WBG）/硅（Si）混合半桥（HHB）的电力变换器，提出了一种新型自适应功率分配与开关频率控制策略。该方法旨在通过优化开关频率及WBG与Si相之间的功率分配比例，实现变换器效率的最大化与安全运行，为提升电力电子变换系统的综合性能提供了有效方案。
解读: 该技术对阳光电源的组串式逆变器及储能PCS产品线具有重要参考价值。随着碳化硅（SiC）等宽禁带器件成本下降，混合半桥拓扑在提升功率密度和转换效率方面潜力巨大。建议研发团队关注该自适应控制策略，将其应用于PowerTitan等储能变流器或新一代高功率密度光伏逆变器中，通过动态分配功率和优化开关频率，在...
Si/SiC混合开关的自适应门极延迟时间控制以提升逆变器效率
Adaptive Gate Delay-Time Control of Si/SiC Hybrid Switch for Efficiency Improvement in Inverters
Zishun Peng · Jun Wang · Zeng Liu · Zongjian Li 等8人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年3月
针对Si/SiC混合开关在不同结温和电流工况下的时变特性，本文提出了一种基于群智能算法的自适应门极延迟时间控制方法。该方法旨在优化混合开关的开关过程，从而显著提升逆变器在全工况下的转换效率。
解读: 该技术对阳光电源的核心产品线具有极高的应用价值。在组串式逆变器和PowerTitan/PowerStack储能变流器（PCS）中，Si/SiC混合开关方案能有效平衡成本与效率。通过引入自适应门极延迟控制，可进一步挖掘SiC器件的性能潜力，降低开关损耗，提升整机功率密度。建议研发团队在下一代高压大功率...
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