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功率器件技术 SiC器件 功率模块 可靠性分析 ★ 5.0

一种用于串联SiC MOSFET的通用短路检测与保护方案

A Universal Short-Circuit Detection and Protection Scheme for Series-Connected SiC MOSFETs

Ye Zhou · Liang Xian · Xu Wang · Dan Yang · IEEE Transactions on Power Electronics · 预计 2026年5月

在高功率变换器中,通过串联SiC MOSFET以提升电压等级并简化拓扑结构是一种有效方案。然而,除了正常开关过程中的动态电压均衡外,短路检测与保护同样至关重要。由于驱动时序偏差及器件间I-V特性的固有失配,串联器件的短路保护面临巨大挑战。本文提出了一种通用的短路检测与保护方案,旨在解决串联SiC MOSFET在故障工况下的可靠性问题。

解读: 该技术对阳光电源的高压组串式逆变器及大型储能系统(如PowerTitan系列)具有重要参考价值。随着光伏与储能系统向更高直流侧电压(1500V及以上)演进,SiC器件的应用日益广泛。串联技术能有效降低对单管耐压等级的极端要求,但其带来的动态均压与短路保护难题是工程落地的瓶颈。该方案提出的保护机制可提...

功率器件技术 SiC器件 功率模块 宽禁带半导体 ★ 5.0

用于高压SiC MOSFET串联电压平衡的可变关断栅极驱动技术

Variable Turn-OFF Gate Voltage Drive for Voltage Balancing of High-Speed SiC MOSFETs in Series-Connection

Ye Zhou · Liang Xian · Xu Wang · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年8月

针对串联SiC MOSFET电压不平衡问题,本文提出了一种高精度、自适应闭环控制的主动栅极驱动方案。针对Si基驱动芯片在纳秒级开关瞬态下的响应延迟限制,该研究通过优化关断栅极电压调节策略,有效解决了高压应用中器件串联的动态均压难题,提升了功率变换系统的可靠性。

解读: 该技术对阳光电源的组串式逆变器及PowerTitan/PowerStack储能系统具有重要意义。随着光伏与储能系统向更高直流母线电压(如1500V及以上)发展,SiC MOSFET串联技术是提升功率密度和效率的关键。该研究提出的主动栅极驱动方案能有效解决高压串联下的均压难题,有助于阳光电源在下一代高...

功率器件技术 SiC器件 功率模块 拓扑与电路 ★ 5.0

用于串联SiC MOSFET电压平衡的栅漏放电补偿主动栅极驱动

Active Gate Drive With Gate–Drain Discharge Compensation for Voltage Balancing in Series-Connected SiC MOSFETs

Ye Zhou · Xu Wang · Liang Xian · Dan Yang · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年5月

针对串联碳化硅(SiC)MOSFET在关断过程中的电压不平衡问题,本文分析了栅漏放电偏差对电压不平衡比的影响及其根本原因。为此,提出了一种新型主动栅极驱动电路,通过补偿栅漏放电差异,有效提升了串联器件的电压均衡性能。

解读: 该技术对阳光电源的高压大功率产品线具有重要意义。在PowerTitan储能系统及大型集中式光伏逆变器中,为了提升系统电压等级以降低线损,常采用多器件串联技术。SiC MOSFET的引入虽提升了效率,但电压不平衡限制了其在高压场景的应用。该主动栅极驱动方案能有效解决串联均压难题,提升功率模块的可靠性与...

储能系统技术 储能系统 GaN器件 ★ 4.0

采用数字刻蚀技术实现单片集成的E/D模式三栅AlGaN/GaN MIS-HEMT稳定高温工作

Stable high-temperature operation of E/D-mode tri-gate AlGaN/GaN MIS-HEMTs with digital recess technique for monolithic integration

Weisheng Wang · United Kingdom · Zhangjiang Laboratory · Ang Li 等5人 · Applied Physics Letters · 2025年9月 · Vol.127

本文报道了一种基于数字刻蚀技术的E/D模式三栅AlGaN/GaN金属-绝缘体-半导体高电子迁移率晶体管(MIS-HEMT),实现了稳定的高温工作性能。该器件通过精确控制栅下势垒层的数字刻蚀深度,有效调节阈值电压,兼容单片集成工艺。实验结果表明,在250°C高温环境下,器件仍保持良好的开关特性与电流稳定性,漏电流抑制显著,栅极可靠性优异。该技术为高温、高密度GaN基集成电路的单片集成提供了可行方案。

解读: 该E/D模式GaN MIS-HEMT高温稳定技术对阳光电源功率器件应用具有重要价值。数字刻蚀技术实现的阈值电压精确调控和单片集成能力,可直接应用于ST系列储能变流器和SG光伏逆变器的GaN功率模块设计,通过E/D模式混合集成提升驱动电路集成度,减少外围器件。250°C高温稳定运行特性满足PowerT...

拓扑与电路 多电平 功率模块 并网逆变器 ★ 3.0

一种面向紧凑型设计的集成变压器滤波法的舰船供电系统

A Compact-Design Oriented Shipboard Power Supply System With Transformer Integrated Filtering Method

Qianyi Liu · Fang Liu · Runmin Zou · Shaoyang Wang 等8人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年1月

针对现代船舶供电系统(SPSS)对集成化与紧凑性的高要求,本文提出了一种采用共享集成滤波器的12脉冲并联变压器方案。该方案在改善电能质量的同时,显著减小了安装空间,实现了谐波抑制与系统小型化的平衡。

解读: 该文献提出的集成变压器滤波技术旨在实现电力电子系统的高功率密度与紧凑化设计,这对阳光电源的集中式光伏逆变器及大型储能系统(如PowerTitan系列)具有参考价值。在大型地面电站或海上风电场景中,通过磁集成技术减少滤波器体积和重量,有助于降低系统BOM成本并提升安装效率。建议研发团队关注该拓扑在多绕...

功率器件技术 宽禁带半导体 功率模块 ★ 4.0

具有5.18 GW/cm²创纪录巴利加优值

BFOM)的2.41 kV垂直结构P-NiO/n-Ga2O3异质结二极管

Yuangang Wang · Hehe Gong · Yuanjie Lv · Xingchang Fu 等14人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年4月

本文展示了采用复合终端结构(p-NiO结终端扩展JTE和小角度斜角场板BFP)的高性能p-NiO/β-Ga2O3异质结二极管。通过引入p-NiO JTE结构,器件击穿电压从955V提升至1945V,结合BFP技术进一步实现了2.41kV的击穿电压及5.18 GW/cm²的巴利加优值,展现了氧化镓器件在高压功率电子领域的巨大潜力。

解读: 氧化镓(Ga2O3)作为超宽禁带半导体,其理论击穿场强远超SiC和GaN,是未来高压功率器件的重要演进方向。对于阳光电源而言,该技术若实现产业化,将显著提升组串式光伏逆变器和PowerTitan系列储能变流器(PCS)的功率密度与效率,并降低散热系统成本。建议研发团队持续跟踪氧化镓材料的晶圆制备工艺...

储能系统技术 储能系统 GaN器件 ★ 4.0

基于刻蚀目标层与高选择性刻蚀技术的高产率增强型GaN p-FET

High-Yield Enhancement-Mode GaN p-FET With Etching-Target Layer and High-Selectivity Etching Techniques

Xuanming Zhang · Yuanlei Zhang · Jiachen Duan · Zhiwei Sun 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2024年11月

本文报道了采用p-Al0.05Ga0.95N刻蚀目标层(ETL)的增强型GaN p沟道异质结场效应晶体管(p-FET)。通过优化高选择性刻蚀工艺,实现p-GaN刻蚀速率约1 nm/min,并获得p-GaN与p-Al0.05Ga0.95N之间4:1的选择比。刻蚀工艺窗口扩展至10分钟,显著提高器件制备良率。器件阈值电压为−1.15 V,最大电流密度达6.16 mA/mm,且多器件间阈值电压与导通电流高度一致,展现出优异的重复性与一致性,为互补电路集成提供了重要基础。

解读: 该高产率增强型GaN p-FET技术对阳光电源功率器件应用具有重要价值。p沟道GaN器件可与现有n沟道器件构成互补拓扑,为ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器提供更高集成度的功率模块方案。高选择性刻蚀工艺实现的10分钟工艺窗口和优异一致性,可显著提升GaN器件制造良率,降低成本。阈值电压−1.15...

储能系统技术 储能系统 ★ 5.0

下一代集成磁体:三维磁增强微电感器的设计、仿真、制造与表征综合研究

Next Generation Integrated Magnetics: A Comprehensive Study on the Design, Simulation, Fabrication, and Characterization of 3D Magnetically Enhanced Microinductors

Chandra Shetty · Daniel C. Smallwood · Darragh Cronin · Séamus O’Driscoll 等6人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年7月

电感器尺寸过大是制约当前器件微型化的主要瓶颈之一。本文提出一种新型垂直磁芯电感结构,采用铜导体同轴截面并由磁芯环绕。通过建立电感模型,结合自研Co-Zr-Ta-B磁性薄膜的相对磁导率和磁损耗角正切参数,评估其电感量、饱和电流、直流Q值(Q<sub>dc</sub>)及交流品质因数(Q<sub>ac</sub>)等关键性能指标。引入一种关联交流与直流性能的二维图形分析方法,并完成原型器件 fabrication。实验结果验证了该结构的可实现性,为PwrSiP/PwrSoC中的能量存储应用提供了高集...

解读: 该3D磁增强微电感技术对阳光电源功率变换器产品具有重要应用价值。垂直磁芯结构与Co-Zr-Ta-B磁性薄膜的高集成度方案,可直接应用于ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器的DC-DC变换级,显著缩小磁性元件体积,提升功率密度。该技术的高频特性优化(Qac/Qdc综合评估)契合阳光电源1500V高压...

储能系统技术 储能系统 电池管理系统BMS SiC器件 ★ 5.0

一种物理增强型动态耦合混合Kolmogorov–Arnold网络用于可解释的电池荷电状态估计

A physics-enhanced hybrid Kolmogorov–Arnold network with dynamic coupling for interpretable battery state-of-charge estimation

Yuqian Fan · Yi Lia · Chong Yana · Yaqi Liang 等12人 · Applied Energy · 2025年12月 · Vol.400

准确估计锂离子电池的荷电状态(SOC)是电池管理系统中的核心任务。然而,SOC估计在复杂工况下面临着精度不足、鲁棒性差以及可解释性弱等挑战。本文提出了一种物理增强型混合Kolmogorov–Arnold网络(PEHKAN)方法,这是首个将机械应力特性与电化学–热力学多物理场建模相结合的方法。构建了改进的Butler–Volmer方程电化学势能模块,以及具有协同控制的温度–压力耦合扩散动力学模块;这些模块显式地刻画了电化学、热力学与机械应力之间的协同作用。此外,设计了一种动态门控融合机制,以实现物...

解读: 该物理增强混合神经网络SOC估算技术对阳光电源ST系列储能变流器及PowerTitan系统的电池管理具有重要价值。其电化学-热力学-机械应力多物理场耦合建模可直接应用于BMS优化,在复杂工况下MAE低至0.00312,显著提升储能系统全生命周期安全性与经济性。动态门控融合机制可增强iSolarClo...

储能系统技术 储能系统 ★ 5.0

用于储能的可逆固体氧化物电解槽:储能平准化成本估算

Reversible solid oxide electrolyser for energy storage: levelized cost of storage estimation

Jingjing Liang · Yi Zhaoa · Du Wena · Ye Huang 等6人 · Applied Energy · 2025年12月 · Vol.399

摘要 可逆固体氧化物电解槽(rSOE)因其固有的可逆性、电解模式下的共电解能力、高效率、对多种燃料的适应性,以及在处理碳基燃料时于燃料电池模式(SOFC)下浓缩CO2的能力,成为长时储能领域极具前景的解决方案。然而,其在电能-燃料-电能(P2X2P)应用中的经济可行性仍缺乏深入研究。本研究评估了一个250 MW规模的rSOE系统在六种不同储能形式下的储能平准化成本(LCOS),考虑了不同的放电持续时间(168–1440小时)和年度充放电循环次数(1–30次)。研究发现,储存在盐穴中的H2、储存在...

解读: 可逆固体氧化物电解技术(rSOE)为长时储能提供新思路,对阳光电源ST系列储能系统和PowerTitan产品线具有战略参考价值。研究表明MW级季节性储能场景下,rSOE通过双向运行和多燃料适配性实现0.2$/kWh的平准化储能成本目标。这启发我们在PCS拓扑设计中强化双向功率变换效率,结合iSola...