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抑制陷阱效应的氮化镓HEMT沟道温度测量与热阻表征模型
Trap-suppressed channel temperature measurement and thermal resistance characterization model for GaN HEMTs
Suzhou Laboratory · Qing Zhu · Ke Xu · Yue Hao · Applied Physics Letters · 2025年9月 · Vol.127
针对氮化镓高电子迁移率晶体管（GaN HEMTs）中陷阱效应对沟道温度测量的干扰问题，提出了一种抑制陷阱效应的沟道温度提取与热阻表征模型。该模型通过动态栅压调控技术有效抑制表面和界面陷阱的充放电行为，结合电学法精确提取稳态与瞬态沟道温度，并建立与陷阱密度相关的热阻解析模型。实验结果表明，该方法显著降低了传统电学测温中的误差，提升了高温工作条件下器件热特性的表征精度，为GaN HEMTs的热管理设计提供了可靠依据。
解读: 该GaN HEMT热阻精确表征技术对阳光电源功率器件应用具有重要价值。在ST系列储能变流器和SG光伏逆变器中，GaN器件因高频高效特性被广泛采用，但陷阱效应导致的温度测量误差直接影响热管理设计可靠性。该模型通过动态栅压调控抑制陷阱充放电，可精确提取沟道温度，为阳光电源优化GaN功率模块散热设计、提升...
基于直接阻抗调节的电力电子电机仿真器
Power-Electronic-Based Electric Machine Emulator Using Direct Impedance Regulation
Ke Ma · Yubo Song · IEEE Transactions on Power Electronics · 2020年10月
本文提出了一种基于直接阻抗调节的电力电子电机仿真器。该仿真器通过数学模型计算定子电流参考值，并利用电力电子变换器实现对电机终端电压和电流行为的精确模拟，为电机驱动系统的高级测试提供了高效、灵活的解决方案。
解读: 该技术主要应用于电力电子系统的测试与验证环节。对于阳光电源而言，该仿真技术可优化研发流程，特别是在逆变器及储能变流器（PCS）的研发测试阶段，通过仿真电机负载特性，能够更高效地验证产品在复杂工况下的动态响应与控制性能，减少对实体电机负载的依赖。建议研发团队关注该阻抗调节算法，以提升iSolarClo...
模块化多电平变换器的灵活最近电平调制
Flexible Nearest Level Modulation for Modular Multilevel Converter
Weiyao Wang · Ke Ma · Xu Cai · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年12月
模块化多电平变换器（MMC）在中高压应用中极具前景，最近电平调制（NLM）是其主流控制方式。然而，现有的电容电压平衡方法存在无效动作，导致功率器件不必要的开关损耗。本文提出了一种灵活的NLM策略，旨在优化开关动作，在保证电容电压平衡的同时提升变换器效率。
解读: MMC技术是高压大功率并网及储能系统的核心拓扑。阳光电源的PowerTitan系列储能系统及大型集中式光伏逆变器在追求更高功率密度和转换效率时，对调制策略的优化至关重要。该文提出的灵活NLM策略能有效降低开关频率和损耗，对提升阳光电源大型储能PCS的效率、降低散热成本及延长器件寿命具有重要的参考价值...
基于热流频率特性的功率模块退化诊断
Degradation Diagnosis of Power Module Based on Frequency Characteristics in Heat Flow
Mengqi Xu · Ke Ma · Quan Zhong · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年8月
随着电力电子系统可靠性要求的提升，功率模块的退化诊断至关重要。由于其多层结构和复杂工况，功率模块存在多种退化机制。本文提出一种基于热流频率特性的诊断方法，旨在解决现有方法仅能识别单一退化参数的局限性，为功率模块的状态监测提供新思路。
解读: 该研究直接服务于阳光电源核心产品线的可靠性提升。功率模块（如IGBT/SiC模块）是光伏逆变器、储能变流器（PCS）及风电变流器的核心组件，其热特性直接关联系统寿命。该方法通过热流频率特性进行退化诊断，可集成至iSolarCloud平台，实现对PowerTitan、PowerStack等储能系统及组...
功率半导体器件损耗分布的统计表征
Statistical Characterization for Loss Distributions of Power Semiconductor Devices
Ke Ma · Jiayang Lin · Ye Zhu · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年7月
本文提出了一种基于H桥测试电路的方法，用于揭示功率半导体器件开关损耗和通态电压的统计分布。该方法通过专门设计的测试序列，能够更准确地评估功率电子系统的可靠性，为器件损耗特性的深入研究提供了统计学依据。
解读: 该研究直接服务于阳光电源核心产品（光伏逆变器、储能PCS、风电变流器）的可靠性设计。功率器件是这些产品的核心损耗源，通过统计学方法量化损耗分布，有助于优化组串式及集中式逆变器在极端工况下的热设计与寿命预测。建议研发团队将此统计表征方法引入PowerTitan等储能系统的功率模块选型与可靠性验证流程中...
MMC系统中电容器最优热应力的环流控制
Circulating Current Controls for Optimal Thermal Stress of Capacitors in MMC Systems
Moxi Wang · Wenjie Jiang · Ke Ma · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年10月
电容器是模块化多电平变换器（MMC）的核心组件，其热特性直接影响子模块的寿命与可靠性。本文探讨了通过环流控制策略来优化电容器电压纹波及热应力的方法，旨在平衡环流抑制与电容器寿命延长之间的关系。
解读: 该研究针对MMC拓扑的环流控制与热管理，对阳光电源的储能系统（如PowerTitan系列）及大型集中式光伏逆变器具有重要参考价值。MMC拓扑常用于高压大功率储能变流器（PCS），电容器的寿命直接决定了系统的可靠性。通过优化环流控制策略，可以在不增加硬件成本的前提下，有效降低电容器热应力，延长设备在极...
基于热流信息的IGBT模块频域热阻抗建模与表征
Modeling and Characterization of Frequency-Domain Thermal Impedance for IGBT Module Through Heat Flow Information
Ke Ma · Mengqi Xu · Bo Liu · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年2月
频域热阻抗建模是描述功率半导体器件热特性的新兴方法，在分析复杂任务剖面下的多时间尺度热动力学方面具有显著优势。然而，该模型参数提取困难。本文提出了一种基于热流信息提取频域热阻抗参数的新方法，旨在提高功率器件热建模的准确性与效率。
解读: 该研究直接服务于阳光电源核心产品（光伏逆变器、储能PCS、风电变流器）中IGBT功率模块的可靠性设计。在PowerTitan等大功率储能系统及组串式逆变器中，精确的热阻抗模型是实现结温预测、提升功率密度及延长寿命的关键。通过频域热阻抗建模，研发团队能更精准地评估器件在复杂工况下的热应力，优化散热设计...
利用感性终端特性增强双频带电网模拟器的功率分配
Enhanced Power Sharing of Dual-Frequency-Band Grid Emulator Utilizing Inductive Terminal Characteristic
Weiyu Tang · Ke Ma · IEEE Transactions on Power Electronics · 预计 2026年5月
针对并网变换器在不同电网阻抗下的稳定性验证需求，本文提出了一种双频带电网模拟器。该系统由高频切换的阻抗形成变换器（IFC）和低频切换的功率支撑变换器（PSC）组成，通过引入感性终端特性，有效改善了系统的功率分配能力，为并网变换器的稳定性测试提供了更精准的模拟环境。
解读: 该技术对阳光电源的并网测试与研发具有重要参考价值。随着PowerTitan等大型储能系统及组串式逆变器在全球弱电网环境下的应用增多，如何精准模拟复杂电网阻抗并验证构网型（GFM）控制策略的稳定性至关重要。该双频带电网模拟方案可集成于阳光电源的研发测试平台中，用于优化逆变器在弱电网下的阻抗匹配与动态响...
确保LCL滤波器设计效率与稳定性的临界阻尼比
Critical Damping Ratio to Ensure Design Efficiency and Stability of LCL Filters
Weiyu Tang · Ke Ma · Yubo Song · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年1月
LCL滤波器的谐振问题对逆变器系统的控制稳定性构成挑战。为抑制谐振，通常采用阻尼方法，但由于受多重因素影响，阻尼参数的确定往往存在模糊、不足或过剩的问题。本文旨在通过临界阻尼比的分析，优化LCL滤波器设计，在保证系统稳定性的同时提升设计效率。
解读: 该研究直接关系到阳光电源组串式及集中式光伏逆变器的核心滤波电路设计。LCL滤波器是并网逆变器的关键部件，其谐振抑制直接影响并网电能质量及系统稳定性。在弱电网环境下，精准的阻尼参数设计能有效提升阳光电源逆变器在复杂电网工况下的适应性，减少因阻尼过大带来的功率损耗，从而提升整机效率。建议研发团队参考该临...
功率半导体器件的频域热建模与表征
Frequency-Domain Thermal Modeling and Characterization of Power Semiconductor Devices
Ke Ma · Ning He · Marco Liserre · Frede Blaabjerg · IEEE Transactions on Power Electronics · 2016年10月
功率电子器件的热行为直接影响变换器系统的可靠性与成本。传统的集总参数热阻容模型在预测器件温度时存在局限性，特别是在考虑导热硅脂及复杂热路径时。本文提出了一种频域热建模方法，旨在更精确地表征功率器件的热特性，为提升电力电子系统的热设计水平提供理论支持。
解读: 热设计是阳光电源光伏逆变器（如组串式、集中式）及储能系统（如PowerTitan、PowerStack）核心竞争力的关键。该研究提出的频域热建模方法，能更精准地捕捉功率模块在复杂工况下的瞬态热响应，有助于优化逆变器及PCS的散热结构设计。对于高功率密度产品，该方法可有效提升对导热界面材料及多层封装结...
面向更高可靠性电力电子设备的结温控制
Junction Temperature Control for More Reliable Power Electronics
Markus Andresen · Ke Ma · Giampaolo Buticchi · Johannes Falck 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2018年1月
功率电子器件的热应力是导致其失效的主要原因。有效的热管理对于实现高效、可靠且经济的能量转换至关重要。本文聚焦于作为电力电子系统中最脆弱且昂贵的功率半导体器件，探讨了控制半导体结温的各种可行方法，旨在提升系统的整体可靠性。
解读: 结温控制是提升阳光电源核心产品可靠性的关键技术。对于组串式逆变器和PowerTitan/PowerStack储能系统，功率模块（IGBT/SiC）的结温直接决定了设备在极端环境下的寿命与过载能力。通过引入先进的结温预测与主动热管理算法，可优化散热设计，降低热应力导致的失效风险。建议研发团队将该研究成...
基于H桥测试电路的功率半导体热特性表征方法
Thermal Characterization Method of Power Semiconductors Based on H-Bridge Testing Circuit
Ye Zhu · Ke Ma · Xu Cai · IEEE Transactions on Power Electronics · 2019年9月
本文提出了一种基于H桥测试电路的功率半导体器件热特性表征方法，涵盖了相应的控制策略与测量手段。该方法使待测器件（DUT）在开关模式下运行，更贴近实际应用场景。由于开关损耗的存在，该方法能够实现与实际工况相似的结温范围，为功率器件的热性能评估提供了更准确的测试方案。
解读: 该热特性表征方法对阳光电源的核心业务至关重要。在组串式及集中式光伏逆变器、PowerTitan系列储能变流器（PCS）的研发中，功率模块（IGBT/SiC）的结温管理直接决定了产品的可靠性与功率密度。通过采用更贴近实际开关工况的H桥测试法，研发团队能更精准地获取器件热参数，优化散热设计与寿命预测模型...
电机驱动逆变器在堵转工况下基于最优相位角的主动热控制
Active Thermal Control With Optimal Phase Angle Under Stall Condition of Machine Drive Inverter
Yuhao Qi · Ke Ma · Shihao Xia · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年9月
主动热控制（ATC）是提升电力电子系统可靠性的重要手段。传统ATC多关注长期运行下的寿命延长，而针对电机驱动系统在堵转等极端过载工况下的短时热应力抑制研究仍有待深入。本文提出了一种基于最优相位角的主动热控制策略，旨在极端工况下有效降低功率半导体器件的结温波动，从而提升系统可靠性。
解读: 该研究关注功率器件在极端工况下的热管理，对阳光电源的组串式/集中式光伏逆变器及储能变流器（PCS）具有重要参考价值。在光伏逆变器面临极端环境或电网故障导致电流过载时，该主动热控制策略可优化器件结温分布，防止热失效。建议研发团队将其应用于PowerTitan等储能系统的功率模块设计中，通过动态调整PW...
基于模块化多电平级联变换器的海上风电场STATCOM不对称无功功率能力研究
Asymmetrical Reactive Power Capability of Modular Multilevel Cascade Converter Based STATCOMs for Offshore Wind Farm
Takaaki Tanaka · Ke Ma · Huai Wang · Frede Blaabjerg · IEEE Transactions on Power Electronics · 2019年6月
模块化多电平级联变换器（MMCC）作为高压静止同步补偿器（STATCOM），在满足可再生能源发电电网准则方面极具潜力。本文研究了四种MMCC配置在大型海上风电场STATCOM应用中的性能，重点分析了其在正常及电网故障条件下的不对称无功功率支撑能力。
解读: 该研究聚焦于高压STATCOM技术，与阳光电源的风电变流器及大型电网侧储能系统（如PowerTitan系列）的电网支撑能力高度相关。随着海上风电向深远海发展，电网对无功补偿和故障穿越能力要求日益严苛。MMCC拓扑的应用能显著提升系统在高压环境下的电能质量。建议研发团队关注该拓扑在大型风电变流器及电网...
载波移相脉宽调制下模块化多电平变换器电容电压均衡的高效方法
Efficient Capacitor Voltage Balancing Method for Modular Multilevel Converter Under Carrier-Phase-Shift Pulsewidth Modulation
Weiyao Wang · Ke Ma · Xu Cai · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年2月
模块化多电平变换器（MMC）在中高压应用中极具吸引力。在载波移相脉宽调制（CPS-PWM）下，MMC子模块浮动电容的电压均衡是关键研究点。然而，现有方法在鲁棒性方面存在局限，本文提出了一种高效的电压均衡控制策略以提升系统性能。
解读: MMC拓扑在中高压大功率光伏发电及大型储能系统（如PowerTitan系列）中具有重要应用潜力。该研究提出的电容电压均衡方法能有效提升MMC在复杂工况下的鲁棒性，有助于阳光电源优化大功率储能变流器（PCS）的控制算法，降低子模块电容应力，提升系统整体效率与可靠性。建议研发团队关注该方法在处理电网不平...
用于并网变换器先进测试的交流电网仿真技术综述
AC Grid Emulations for Advanced Testing of Grid-Connected Converters—An Overview
Ke Ma · Jiashi Wang · Xu Cai · Frede Blaabjerg · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年2月
随着分布式电源渗透率提高，电网阻抗与特性日益复杂。为验证并网变换器在复杂工况下的稳定性与可靠性，本文综述了交流电网仿真技术，重点探讨了如何通过先进的测试手段模拟电网特征，以支撑电力电子装备的并网性能评估。
解读: 该研究直接服务于阳光电源的核心产品线，特别是组串式逆变器、PowerTitan储能系统及风电变流器。随着电网弱化，构网型（GFM）技术成为行业重点，本文探讨的电网仿真技术对于验证阳光电源产品的弱电网适应性、虚拟同步机（VSG）控制策略及黑启动功能至关重要。建议研发团队利用此类电网仿真技术，在实验室环...
基于电压参考信号传输的电机系统全带宽任务剖面仿真
Full-Bandwidth Mission Profile Emulation of the Electric Machine System With Voltage Reference Signal Transmission
Yuhao Qi · Ke Ma · Weiyu Tang · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年3月
电机仿真（EME）是电力电子驱动系统先进测试与验证的有效方案。本文提出了一种基于电压参考信号传输的电机系统全带宽任务剖面仿真方法，通过闭环电流控制和功率变换器实现定子电流参考值的精确生成，旨在提升电力电子驱动系统在复杂工况下的测试精度与效率。
解读: 该技术对于阳光电源的研发测试体系具有重要参考价值。在光伏逆变器（特别是组串式逆变器）和储能PCS的开发过程中，通过全带宽任务剖面仿真，可以在实验室环境下更真实地模拟电网侧及负载侧的动态工况，缩短产品验证周期。此外，该方法有助于提升iSolarCloud智能运维平台中对逆变器及电机驱动类部件的故障预测...
考虑任务剖面的风电变流器功率器件热负载与寿命评估
Thermal Loading and Lifetime Estimation for Power Device Considering Mission Profiles in Wind Power Converter
Ke Ma · Marco Liserre · Frede Blaabjerg · Tamas Kerekes · IEEE Transactions on Power Electronics · 2015年2月
作为风力发电机组的核心，电力电子变流器及其功率半导体承受着复杂的环境功率负载，故障率较高。因此，准确的寿命评估对于提高风电变流器的可靠性及降低技术成本至关重要。
解读: 该研究对于阳光电源风电变流器业务具有极高参考价值。通过引入任务剖面（Mission Profiles）进行热负载分析与寿命预测，能够显著优化变流器在复杂环境下的设计裕度，提升产品在极端工况下的可靠性。建议将此寿命评估模型集成至iSolarCloud平台，实现风电变流器全生命周期的健康状态监测（PHM...
不平衡交流源下三相变换器的功率可控性
Power Controllability of a Three-Phase Converter With an Unbalanced AC Source
Ke Ma · Wenjie Chen · Marco Liserre · Frede Blaabjerg · IEEE Transactions on Power Electronics · 2015年3月
本文针对电网或发电机故障导致交流电压不平衡时，三相DC-AC变换器面临的功率振荡和过流问题，提出了一系列利用零序分量的新型控制策略，通过优化正负序电流控制，提升了变换器在复杂电网环境下的运行稳定性。
解读: 该研究直接关联阳光电源的核心业务——光伏逆变器与储能变流器（PCS）。在弱电网或故障工况下，电网电压不平衡是导致逆变器脱网或过流保护的主要原因。本文提出的零序分量控制策略，可优化阳光电源组串式及集中式逆变器的并网控制算法，提升产品在复杂电网环境下的低电压穿越（LVRT）能力和功率输出稳定性。建议研发...
包含器件额定信息的功率半导体完整损耗与热模型
Complete Loss and Thermal Model of Power Semiconductors Including Device Rating Information
Ke Ma · Amir Sajjad Bahman · Szymon Beczkowski · Frede Blaabjerg · IEEE Transactions on Power Electronics · 2015年5月
功率器件的热负载直接影响变流器系统的可靠性。本文提出了一种综合考虑电气负载与器件额定参数的损耗及热模型，克服了传统模型仅关注电气负载作为设计变量的局限性，为功率半导体在变流器中的精确热设计提供了理论支撑。
解读: 该研究对于阳光电源的核心产品线（如组串式/集中式光伏逆变器、PowerTitan/PowerStack储能系统）具有极高的应用价值。在追求高功率密度和长寿命的背景下，精确的热模型是优化功率模块选型与散热设计的关键。通过将器件额定参数纳入模型，研发团队可在设计阶段更精准地评估IGBT/SiC模块在极端...
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