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具有ScAlN势垒的GaN HEMT实现低于100 Ω/□的方块电阻
Sub-100 Ω/□ sheet resistance of GaN HEMT with ScAlN barrier
Jiangnan Liu · Pat Kezer · Md Tanvir Hasan · Ding Wang · Applied Physics Letters · 2025年1月 · Vol.127
本文报道了采用钪铝氮（ScAlN）势垒层的氮化镓高电子迁移率晶体管（GaN HEMT），实现了低于100 Ω/□的极低方块电阻。通过优化ScAlN组分与外延生长工艺，显著提升了二维电子气浓度并降低了接触电阻，从而大幅改善器件的导通特性。透射电子显微镜与X射线衍射分析证实了高质量异质结构的形成。该成果为高性能射频与功率电子器件提供了有前景的技术路径。
解读: 该ScAlN势垒GaN HEMT技术对阳光电源的高频功率变换产品具有重要应用价值。方块电阻低于100Ω/□的特性可显著提升器件开关性能和导通特性,适用于SG系列光伏逆变器和ST系列储能变流器中的高频DC-DC环节,有助于提高功率密度。特别是在1500V系统中,该技术可降低开关损耗,提升系统效率。同时...
掺铍ScAlN/GaN高电子迁移率晶体管的低关态电流与高电流应力稳定性
Beryllium-incorporated ScAlN/GaN HEMTs with low off-current and high current stress stability
Jie Zhang · Md Tanvir Hasan · Shubham Mondal · Zhengwei Ye · Applied Physics Letters · 2025年1月 · Vol.127
本文报道了一种通过引入铍（Be）掺杂来提升ScAlN/GaN高电子迁移率晶体管（HEMTs）性能的新方法。该器件展现出显著降低的关态漏电流，并在高电流应力条件下表现出优异的稳定性。通过精确调控Be掺杂浓度，有效抑制了栅极泄漏电流和动态导通电阻退化，同时保持良好的开态特性。透射电子显微镜与二次离子质谱分析证实了材料界面清晰且掺杂均匀。该研究为高性能GaN基功率器件的可靠性提升提供了可行路径。
解读: 该掺铍ScAlN/GaN HEMT技术对阳光电源功率器件应用具有重要价值。低关态漏电流特性可直接降低ST系列储能变流器和SG光伏逆变器的待机损耗，提升系统效率；高电流应力稳定性解决了GaN器件在PowerTitan大型储能系统长期运行中的可靠性痛点。相比传统AlGaN方案，ScAlN材料的高极化特性...
一种适用于并网级联逆变器的通用下垂控制
A Universal Droop Control for Grid-Connected Cascaded Inverters
Zexiong Wei · Yao Sun · Xiaochao Hou · Mei Su 等5人 · IEEE Transactions on Industrial Electronics · 2025年10月
级联逆变器的分散控制因其高度的灵活性和可扩展性而备受关注。在并网模式下，现有的分散控制方法要么在电网电压骤降时容易导致系统不稳定，要么无法提供一次电压/频率支撑。为解决这一问题，本文提出了一种具有电网电压适应性和主动支撑能力的通用 <inline-formula xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink"><tex-math notation="LaTeX">$...
解读: 从阳光电源的业务角度来看，这项针对级联逆变器并网下垂控制的研究具有重要的战略价值。论文提出的通用ω/P-Q与V/Q下垂控制方法，直接契合公司在大规模光储一体化系统中面临的核心技术挑战。 在技术价值层面，该方案解决了现有分散式控制的两大痛点：一是提升了电网电压跌落时的系统稳定性，这对于阳光电源在弱电...
高压平面变压器绕组损耗的建模与评估
Modeling and Evaluation of Winding Loss for High-Voltage Planar Transformer
Hanyu Liu · Kai Sun · Zheyuan Yi · Guoen Cao 等5人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2024年12月
精确评估绕组损耗对平面变压器的优化设计至关重要。本文提出一种改进的一维模型，以解决高压绝缘条件下平面变压器损耗计算误差问题。该增强型一维模型可准确计算横向电流分布及绕组损耗，并通过有限元分析（FEA）验证其准确性。基于该模型，进一步评估平面绕组损耗并实现高压平面变压器的优化设计。采用部分交错和不等宽PCB绕组等特殊结构以最大化PCB绝缘能力。实验样机功率密度达14 kW/L，绝缘电压为10 kV，绕组损耗降低41%，验证了所提模型指导下优化设计的有效性。
解读: 该高压平面变压器绕组损耗建模技术对阳光电源高频隔离型产品具有重要应用价值。在ST系列储能变流器中，高压隔离变压器是DC/DC变换环节的核心部件，该改进型一维模型可精确计算部分交错和不等宽绕组结构的损耗分布，指导平面变压器优化设计，实现功率密度提升和效率优化。对于1500V光伏系统的SG逆变器和车载O...
一种用于含逆变器并网资源电力系统高效仿真的多尺度异构方法
A Heterogeneous Multiscale Method for Efficient Simulation of Power Systems With Inverter-Based Resources
Kaiyang Huang · Min Xiong · Yang Liu · Kai Sun · IEEE Transactions on Power Systems · 2025年2月
随着基于逆变器的电源（IBRs）接入电力系统，系统动态特性变得更加复杂，呈现出多时间尺度特征，包括电力电子控制器的电磁暂态（EMT）动态特性和同步发电机的机电动态特性。因此，电力系统模型呈现出高度刚性，这给采用现有专注于单一时间尺度动态特性的方法进行高效仿真带来了挑战。本文提出了一种异构多尺度方法，用于对以电磁暂态模型表示的电力系统进行高效多时间尺度仿真。该新方法在系统的微观电磁暂态模型和自动降阶的宏观模型之间交替运行，并相应地改变步长，从而在保证所关注的快速和慢速动态特性仿真精度的同时实现显著...
解读: 该多尺度异构仿真方法对阳光电源高比例IBR系统开发具有重要价值。在PowerTitan储能系统和大型光伏电站并网设计中，可高效仿真ST储能变流器与SG逆变器的EMT快速动态与系统机电暂态的耦合特性，优化GFM/GFL控制参数整定。该方法可显著缩短iSolarCloud平台的系统级仿真时间，支持多机并...
基于随机交互图与特征分析的连锁故障分析与缓解
Analysis and Mitigation of Cascading Failures Using a Stochastic Interaction Graph With Eigen-Analysis
Zhenping Guo · Xiaowen Su · Kai Sun · Byungkwon Park 等5人 · IEEE Transactions on Power Systems · 2024年7月
在复杂网络系统研究中，通常基于无向图模型进行特征分析。然而，在电力系统连锁故障分析中，故障间的相互作用具有方向性，需引入有向图以刻画故障传播路径。为此，本文提出一种随机交互图模型及其特征分析方法。通过定义并分析随机交互矩阵的特征值模式（其模为1、0或介于两者之间），可识别局部或大范围的故障传播模式及关键参与元件。利用特征向量识别广泛传播模式中的关键组件，并降低其故障概率，从而有效抑制连锁故障。在NPCC 140节点系统上的仿真数据验证了所提模型与策略的有效性。
解读: 该随机交互图与特征分析技术对阳光电源大型储能系统和微电网产品具有重要应用价值。在PowerTitan储能系统集成中，可建立储能单元、PCS变流器、升压变压器间的故障传播有向图模型，通过特征值分析识别关键薄弱环节，优化冗余配置策略。对于多机并联的ST系列储能变流器，该方法可量化单机故障向系统扩散的风险...
基于能量函数嵌入的准稳态模型实现连锁故障高效仿真
Efficient Simulation of Cascading Outages Using an Energy Function-Embedded Quasi-Steady-State Model
Zhenping Guo · Xiaowen Su · Kaiyang Huang · Kai Sun 等6人 · IEEE Transactions on Power Systems · 2025年1月
本文提出一种嵌入能量函数的准稳态模型，用于在考虑暂态稳定性的同时高效模拟电网连锁故障。与传统准稳态模型相比，该模型结合短期动态仿真与能量函数法，无需完整暂态稳定仿真即可评估系统暂态稳定性及故障传播过程。每次扰动后，模型首先进行短时域仿真获取扰动后轨迹，继而搜索势能局部最大点并利用牛顿法求解相关不稳定平衡点，最后基于此点估算暂态能量裕度以预测发电机失步。该模型在NPCC 140节点系统上验证了其精度与计算效率，并与嵌入暂态稳定仿真的准稳态模型进行了对比。
解读: 该连锁故障高效仿真技术对阳光电源PowerTitan大型储能系统及ST系列储能变流器的电网支撑功能具有重要价值。文中提出的能量函数嵌入准稳态模型可应用于储能系统的构网型GFM控制策略优化：通过快速评估暂态稳定裕度，储能系统可在电网扰动时动态调整有功/无功输出，预防连锁故障扩散。该方法的计算高效性使其...
基于物理雅可比信息的编码器-解码器神经网络用于非线性潮流回归
Physically Jacobian-Informed Encoder-Decoder ANNs for Nonlinear Power Flow Regression
Hao Yang · Kai Zheng · Wendong Su · Zhenglong Sun 等6人 · IEEE Transactions on Industry Applications · 2024年7月
潮流（PF）是电力系统稳态分析与控制的基础。传统的基于一组隐式非线性方程构建的模型驱动潮流计算方法采用牛顿 - 拉夫逊法进行迭代求解。然而，潮流计算的速度和收敛性会受到合适初值以及迭代过程效率的影响。数据驱动的潮流回归方法可以通过从潮流数据集学习显式映射函数来克服上述问题。但是，该方法仅实现了从潮流输入到输出的非线性映射，忽略了潮流计算中的物理规则，这可能导致精度和泛化能力较差。本文提出了一种基于物理雅可比信息的编解码器神经网络（NNs）用于潮流非线性回归。基于正向和反向潮流模型，构建了一种采用...
解读: 从阳光电源的业务实践来看，这项基于物理雅可比信息的神经网络潮流计算技术具有显著的工程应用价值。在新能源电站并网运行中，快速准确的潮流计算是实现主动电压支撑、功率调度优化和故障预判的基础。传统牛顿-拉夫逊迭代方法在高比例新能源接入场景下常面临收敛性问题，特别是在光伏、储能等分布式资源大规模并网时，系统...
基于混合并网变换器的多功能消弧装置
A Multifunctional Arc Suppression Device Based on Hybrid Grid-Connected Converters
Zejun Huang · Qi Guo · Chunming Tu · Kai Sun 等6人 · IEEE Transactions on Industrial Electronics · 2025年1月
由于消弧装置在正常运行和单相接地故障时的电压幅值不同，导致成本高、模块利用率低的问题较为严重。为此，提出一种具备无功补偿和故障调节能力的集成式并网变流器（IGCC）。首先，本文介绍了IGCC的拓扑结构和运行机制。通过改进传统消弧装置，形成一种结合中性点钳位（NPC）和级联H桥的通用单元。在NPC模块中增加第四桥臂并与消弧电感相连，实现了两种结构的集成。NPC单元的接入不仅减少了传统消弧装置的模块数量，还为消弧装置和无功补偿装置提供了一个集成端口。其次，对IGCC的有源和无源部分参数进行了优化设计...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于混合并网变流器的多功能消弧装置技术具有显著的战略价值。该技术通过整合中性点钳位型（NPC）和级联H桥拓扑，实现了无功补偿与故障调节的一体化设计，这与我司在光伏逆变器和储能系统领域追求的高集成度、多功能化发展方向高度契合。 该技术的核心创新在于通过在NPC模块中增加...
利用自组装芯片级倾斜侧壁提升高功率AlGaN基深紫外发光二极管性能
Enhancing the Performance for High-Power AlGaN-Based Deep Ultraviolet Light-Emitting Diodes Using Self-Assembled Chip-Scale Inclined Sidewall
Linbo Hao · Liu Wang · Yanan Guo · Xue-Jiao Sun 等6人 · IEEE Electron Device Letters · 2025年1月
众所周知，倾斜侧壁散射结构可以提高微型深紫外（DUV）发光二极管（LED）的光提取效率（LEE）。然而，针对芯片级高功率DUV LED的有效倾斜侧壁设计鲜有报道。在本研究中，我们使用一种氟基油状液体形成自组装液杯。该液杯在DUV LED芯片周围形成了芯片级倾斜侧壁。实验和模拟结果表明，带有液杯的DUV LED的光提取效率显著提高。这可归因于光出射锥角的增大、额外的出光面积以及倾斜侧壁的散射效应。因此，所提出的DUV LED在350 mA电流下的壁式发光效率（WPE）达到了10.7%。与传统DUV...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项深紫外LED技术虽然并非公司当前核心产品领域，但在新能源生态系统构建中具有潜在的战略协同价值。 **技术关联性分析：** 该论文提出的自组装芯片级倾斜侧壁技术，通过含氟油性液体形成液杯结构，将深紫外LED的光提取效率和壁塞效率分别提升64.9%。这种光学优化思路与阳光...
具有稳态与暂态运行优化方法的混合多功能灭弧逆变器
Hybrid Multifunctional Arc Suppression Inverter With Its Steady and Transient State Operation Optimization Method
Zejun Huang · Qi Guo · Zekun Xiao · Chunming Tu 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年4月
混合式消弧装置（HASD）是一种先进的装置，可用于消弧、无功补偿和故障调节。然而，HASD 在模式切换时的暂态问题较为突出。此外，HASD 在单相接地（SLG）故障期间会消耗有功功率，且通常需要额外的直流供电装置。为大幅降低 HASD 的成本，本文提出了一种基于附加回路的直流母线电压控制策略。与传统策略相比，所提出的控制策略无需添加额外的直流供电装置，即可从电网吸收有功功率。其次，提出了一种暂态优化方法，以实现 HASD 不同功能之间的灵活转换。在灵活切换过程中，消弧电流的指令值从 0 增加到最...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项混合多功能消弧逆变器技术与我们在光伏并网逆变器和储能系统领域的核心能力高度契合，具有显著的战略价值。 该技术的核心创新在于通过改进的直流母线电压控制策略，实现了消弧装置在单相接地故障时从电网吸收有功功率，从而省去了传统方案中必需的独立直流电源设备。这一突破对阳光电源而...
基于移动热源支撑的电-热综合系统两阶段恢复供电方法
Two-stage service restoration of integrated electric and heating system with the support of mobile heat sources
Han Shi · Yunyun Xi · Kai Hou · Sheng Cai 等7人 · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.379
摘要 移动热源（MHSs），包括车载式移动电锅炉（MEBs）和移动式热能存储装置（MTESs），是关键的灵活性资源。然而，目前这些移动热源在应对自然灾害的多能协同恢复供电（SR）中尚未得到充分利用。为提高恢复供电（SR）策略的灵活性与效率，本文提出一种由移动热源辅助的配电网层级电-热综合系统（IEHS）恢复供电方法。根据移动热源与电-热综合系统之间的交互行为，建立了包含能量转换以及时空能量转移特性的移动热源调度约束模型。考虑到移动热源响应速度较慢的特点，构建了一个包含预恢复供电（pre-SR）阶...
解读: 该移动热源辅助多能源恢复技术对阳光电源储能系统具有重要启示。文中移动储热装置(MTES)的时空能量转移调度策略,可借鉴至ST系列储能变流器和PowerTitan系统的移动式应急电源方案中。两阶段恢复模型结合随机规划的思路,适用于iSolarCloud平台的灾害预测与应急调度功能开发。移动电锅炉(ME...
基于加速应力测试预测实际运行中TOPCon光伏组件的潜在诱导衰减
Prediction of potential induced degradation for TOPCon PV modules working in field based on accelerated stress testing
Zhiwei Li · Kai Yu · Le Wang · Jian Huang 等10人 · Solar Energy · 2025年1月 · Vol.290
摘要 潜在诱导衰减（PID）是光伏（PV）组件在高系统电压、高湿度和高温环境下运行时面临的一个严重问题，可能导致显著的性能损失。本研究建立了一种基于双面玻璃结构的隧穿氧化层钝化接触（TOPCon）电池组件来预测实际应用中PID衰减行为的方法。采用阿伦尼乌斯方程（Arrhenius equations），结合光照强度为800 W/m²的稳态试验箱中获得的PID数据，对光伏组件功率衰减速率进行拟合。此外，评估了不同温度条件下的加速因子（AF），即加速测试中的功率衰减速率与实地衰减速率之比。该方法被应...
解读: 该TOPCon组件PID预测方法对阳光电源SG系列光伏逆变器及iSolarCloud平台具有重要价值。研究揭示不同气候区PID衰减规律(华南30年衰减1.57%,中东1.13%),可指导1500V高压系统设计优化。建议将Arrhenius加速因子模型集成至iSolarCloud预测性维护算法,针对高...
集成外部热
热能与冷能）源的焦耳-布雷顿循环卡诺电池多能系统热力学研究
Jiaxing Huang · Yao Zhao · Jian Song · Kai Wang 等7人 · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.377
摘要 电-热转换工作模式意味着卡诺电池可通过根据能量需求调度和转换不同形式的能量载体，具备转变为多能管理系统的能力。本文建立了基于焦耳-布雷顿循环的卡诺电池多能系统的热力学模型，并在此基础上提出了两种利用外部多品位热能与冷能的转换与利用方法，以应对能量需求的变化。文中讨论了热源与冷源温度、吸热量与吸冷量、工质质量流量以及放电持续时间等关键参数对系统电效率、㶲效率及性能系数的影响。结果表明，当系统仅集成热源时，卡诺电池多能系统的电效率可提升至68.8%–78.0%；而当系统同时集成热源与冷源时，电...
解读: 该焦耳-布雷顿循环卡诺电池多能源系统研究对阳光电源ST系列储能变流器及PowerTitan储能系统具有重要启示。通过整合外部冷热源,系统电效率可提升至68.8%-115.2%,为储能系统拓展冷热电三联供功能提供理论依据。建议结合iSolarCloud平台开发多能源协同调度算法,在工业园区、数据中心等...
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...