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碳化硅MOSFET的并联连接——挑战、机制与解决方案
Parallel Connection of Silicon Carbide MOSFETs—Challenges, Mechanism, and Solutions
Helong Li · Shuang Zhao · Xiongfei Wang · Lijian Ding 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年8月
为提升功率变换系统的额定电流,功率半导体器件常采用并联技术。然而,电路参数失配或制造工艺差异会导致并联器件电流不平衡,进而引发加速老化及可靠性问题。本文重点探讨了碳化硅(SiC)MOSFET因其极快的开关速度而在并联应用中面临的特殊挑战、电流不平衡机制及相应的工程解决方案。
解读: 随着阳光电源组串式逆变器及PowerTitan系列储能PCS向更高功率密度演进,SiC器件的应用已成为提升效率的关键。并联技术是实现大功率模块化设计的核心,但SiC的高开关速度对PCB布局及驱动电路提出了严苛要求。该研究对于优化阳光电源大功率逆变器和PCS的功率模块设计、降低并联均流风险、提升长期运...
并联SiC MOSFET在第三象限运行下的浪涌电流分布
Surge Current Distribution in Paralleled SiC MOSFETs Under Third-Quadrant Operation
Man Zhang · Helong Li · Zhiqing Yang · Shuang Zhao 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年2月
本文研究了并联SiC MOSFET在第一和第三象限运行时的浪涌电流承受能力。针对第三象限运行模式下浪涌电流分布缺乏深入研究的问题,文章建立了一个SiC MOSFET源漏电阻模型,分析了并联器件间的电流不平衡机制,为提升功率模块的鲁棒性提供了理论依据。
解读: 该研究对阳光电源的SiC应用至关重要。随着PowerTitan系列储能系统及组串式光伏逆变器向高功率密度、高效率演进,SiC MOSFET被广泛采用。第三象限运行常出现在逆变器死区时间或双向DC-DC变换器中,浪涌电流分布不均直接影响功率模块的可靠性与寿命。建议研发团队利用该模型优化并联驱动电路设计...
基于复合指标的功率器件剩余寿命在线预测方法
Online Prediction Method for the Remaining Useful Life of Power Devices Based on Composite Indicator
Xiao Ma · Jianing Wang · Zhaoyang Wei · Lijian Ding · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年8月
功率开关器件是电力转换系统的核心,其寿命评估对系统安全运行至关重要。本文提出了一种基于多监测指标融合的剩余寿命(RUL)预测方法,旨在解决现有方法中预测精度低、监测指标利用率不足及故障信息获取不全等问题。
解读: 功率器件(IGBT/SiC)的可靠性是阳光电源组串式/集中式光伏逆变器及PowerTitan/PowerStack储能系统长寿命运行的关键。该研究提出的多指标融合RUL预测方法,可直接集成于iSolarCloud智能运维平台,实现对逆变器及PCS核心功率模块的健康状态实时监测。通过提前预判器件失效风...
一种用于宽电压增益范围应用的可重构结构隔离型双向DC-DC变换器
A Structure-Reconfigurable Isolated Bidirectional DC–DC Converter for Wide Voltage Gain Range Applications
Xianbin Qi · Cheng Yuan · Mingzhu Fang · Helong Li 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年4月
本文提出了一种结构可重构的隔离型双向DC-DC变换器。该变换器可通过配置四种不同电压增益的运行结构,以适应宽电压增益范围的应用需求。通过统一的移相调制策略,可实现不同结构下的双向功率调节,具有控制简单等优点。
解读: 该技术对阳光电源的储能系统(如PowerTitan、PowerStack)及电动汽车充电桩业务具有极高的参考价值。储能系统在电池电压波动范围较大时,传统DAB变换器效率往往下降,该可重构拓扑能有效提升全电压范围内的转换效率,优化系统能量密度。建议研发团队评估该拓扑在模块化储能PCS中的应用潜力,以应...
基于单传感器逆算法的电解电容核心温度与功率损耗非侵入式估计
Noninvasive Estimation for Core Temperature and Power Loss in Electrolytic Capacitors Using a Single-Sensor Inverse Algorithm
Jinxiao Wei · Peng Chen · Yi Zhang · Peng Qin 等8人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 预计 2026年5月
本文提出了一种非侵入式电解电容核心温度与功率损耗的同步估计方法。该方法仅需单个传感器,无需测量等效串联电阻(ESR)和电容值。通过反向数值算法(逆向有限元计算),实现了对电容内部状态的精确重构,为电力电子设备的寿命预测提供了新途径。
解读: 电解电容是阳光电源组串式/集中式光伏逆变器及PowerTitan系列储能变流器(PCS)中的关键薄弱环节,其热失效直接影响整机可靠性。该研究提出的单传感器逆算法,能够以低成本实现对电容内部温度的实时监测,无需复杂的传感器布置。建议研发团队将其集成至iSolarCloud智能运维平台,通过对逆变器和P...
一种用于共源共栅GaN结温分离的多电流方法
A Multi-Currents Method for Junction Temperature Separation of Cascode GaN
Lixin Wu · Erping Deng · Yanhao Wang · Shengqian Xu 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年12月
氮化镓(GaN)功率器件因高电子迁移率在功率转换系统中应用广泛。共源共栅(Cascode)结构因其低成本和优异特性被广泛采用。本文提出了一种多电流方法,用于精确分离Cascode GaN器件的结温,解决了现有技术在复杂结构下结温监测的难题,为提升功率模块的可靠性设计提供了理论支撑。
解读: 随着阳光电源在户用光伏逆变器及小型化储能产品中对功率密度要求的不断提升,GaN器件的应用前景广阔。Cascode GaN结构是实现高频化、小型化的关键技术路径。该文献提出的结温分离方法,能有效提升阳光电源在功率模块热设计和可靠性评估方面的精度,有助于优化iSolarCloud平台下的设备健康管理算法...
用于功率半导体器件热稳定性增强的有源珀尔帖效应散热器
Active Peltier Effect Heat Sink for Power Semiconductor Device Thermal Stability Enhancement
Lijian Ding · Ruya Song · Shuang Zhao · Jianing Wang 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年9月
针对功率半导体器件因周期性热应力导致的累积疲劳失效问题,本文提出了一种新型热抑制方法。通过在功率器件基板间嵌入珀尔帖效应散热器(PEHS),主动调节芯片温度波动,从而显著提升IGBT/MOSFET的运行可靠性与使用寿命。
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储能系统中,IGBT模块的结温波动是限制功率密度提升和寿命的关键瓶颈。引入珀尔帖主动散热技术,可有效平抑极端工况下的热应力,显著提升变流器在高温或高频切换环境下的可靠性。建议研发团队评估该方案在...
高频LLC谐振DC/DC变换器同步整流信号延迟的综合分析
Comprehensive Analysis of Synchronous Rectifying Signal Delay of High-Frequency LLC Resonant DC/DC Converter
Xiaozhou Wang · Shuang Zhao · Zhiqing Yang · Yusi Liu 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年10月
本文针对高频LLC谐振变换器,深入分析了同步整流(SR)驱动信号在硬件传播延迟等因素影响下滞后于二次侧电流的问题。该研究旨在通过优化同步整流控制策略,提升变换器在高频工作下的转换效率,对于优化电力电子变换器的性能具有重要理论与工程价值。
解读: 该研究直接关联阳光电源的电动汽车充电桩及户用光伏储能产品线。在充电桩和储能PCS中,LLC谐振变换器是实现高功率密度和高效率的核心拓扑。随着开关频率的提升,同步整流信号的精确控制对降低导通损耗至关重要。建议研发团队参考文中的延迟补偿算法,优化现有高频模块的驱动逻辑,以提升产品在宽负载范围下的转换效率...
平面栅SiC MOSFET MOS沟道与体二极管耦合导通机制对第三象限浪涌电流能力的影响
Influence of Coupling Conduction Mechanism Between MOS-Channel and Body Diode on 3rd Quadrant Surge Current Capability of Planar-Gate SiC MOSFETs
Man Zhang · Helong Li · Qiang Chen · Haoran Wang 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 预计 2026年5月
本文研究了平面栅SiC MOSFET中MOS沟道与体二极管之间的耦合导通机制,及其对第三象限浪涌电流能力的影响。研究发现,当MOS沟道开启时,MOS沟道与体二极管并非独立的电流路径,MOS沟道会抑制体二极管的导通能力,从而影响器件在浪涌工况下的可靠性。
解读: 该研究直接关系到阳光电源核心产品(如组串式光伏逆变器、PowerTitan/PowerStack储能变流器)中SiC功率模块的选型与可靠性设计。在光储系统中,逆变器常处于双向功率流动状态,SiC MOSFET的第三象限导通特性对提升系统效率和应对电网浪涌冲击至关重要。建议研发团队在设计高功率密度模块...
一种具有改进桥臂利用率的单/三相兼容PFC整流器控制方案
A Control Scheme for a Combo 1-Ph/3-Ph PFC Rectifier With Improved Leg Utilizations
Helong Li · Ziheng Yuan · Zhiqing Yang · Peng Chen 等8人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年12月
本文提出了一种用于电动汽车车载充电器的单/三相兼容PFC整流器控制方案。通过在单相模式下利用电容桥臂分担一半的回流电流,实现了桥臂利用率的提升与电流应力的平衡,从而优化了系统性能。
解读: 该研究提出的单/三相兼容PFC控制方案对于阳光电源的电动汽车充电桩业务具有重要参考价值。随着全球充电基础设施对多制式兼容性要求的提高,该方案通过优化桥臂利用率和电流应力,有助于提升充电模块的功率密度并降低成本。建议研发团队关注该拓扑在模块化充电桩中的应用,通过改进控制算法提升系统在不同电网环境下的适...
基于交变电压控制的跟网型VSC在极弱电网中的增强运行
Enhanced Operation of Grid-Following VSCs With Alternating-Voltage Control in Ultraweak Grids
Wei Wu · Zhiqing Yang · Shan He · Helong Li 等6人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年1月
在弱电网中,交变电压控制(AVC)可提升带锁相环(PLL)的跟网型电压源换流器(VSC)的电压刚度和有功功率传输能力。然而,AVC会因无功电流加剧控制回路的d-q轴不对称耦合,引发不利交互,威胁系统稳定性。为此,本文首先提出一种基于系统额定参数的AVC参数整定方法,并系统分析AVC对d-q耦合、稳定域及电压动态的影响。进一步提出稳定性增强控制(SEC),用以补偿PLL与AVC引入的负耦合效应。所提方案实现了VSC在极弱电网下的额定功率稳定运行,实验验证了其有效性。
解读: 该AVC增强控制技术对阳光电源ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器在弱电网并网场景具有重要应用价值。针对西北、澳洲等高阻抗电网(SCR<1.5),所提SEC稳定性增强控制可有效补偿PLL与AVC的负耦合效应,突破现有GFL控制在极弱电网下的功率传输瓶颈。建议将该参数整定方法集成至PowerTita...
面向孤岛多母线微电网的分布式多母线电压调节与自适应无功功率分配控制
Distributed Control for Multibus Voltage Regulation and Adaptive Reactive Power Sharing in Islanded Microgrids
Lei Huang · Wei Sun · Weitao Li · Qiyue Li 等5人 · IEEE Transactions on Industrial Electronics · 2025年10月 · Vol.73
针对孤岛多母线微电网中母线电压越限与分布式电源无功功率分配失配问题,提出一种基于动态极值一致性算法与分布式观测器的协同控制策略,实现全母线电压约束内调节与自适应无功功率共享,并通过HIL与Simulink验证其有效性。
解读: 该研究高度契合阳光电源在构网型微电网场景下的核心需求,尤其适用于PowerTitan大型储能系统及ST系列PCS在孤岛光储微电网中的电压/无功协同调控。其分布式一致性算法可嵌入iSolarCloud智能平台实现多站点协同,提升光储一体化系统在离网、黑启动及弱电网场景下的电压支撑能力;建议在Power...
多电压等级双极性直流配电系统的综合电压调节方法
Comprehensive Voltage Regulation for Multi-Voltage Bipolar DC Distribution Systems
Xiaodong Yang · Chengjia Zhang · Lijian Ding · Jie Yang 等6人 · IEEE Transactions on Sustainable Energy · 2025年8月
光伏接入不对称及直流源荷的时变特性导致多电压等级双极性直流(MBDC)配电系统出现极间不平衡、越限和不稳定等多重电压问题。本文基于多电压层级双极潮流,提出一种综合电压调节方法以提升系统整体电压性能。首先构建适用于多子系统优化的双极直流潮流模型,结合双极配电系统与双极直流变压器(DCT)建模;进而分析不同电压层级下电压问题成因,确定电力电子设备的调控策略。针对传统方法仅能处理单一电压层级单一问题的局限,本文通过协调跨电压层级的异构资源,实现多层级协同调控,增强电能质量改善能力并避免设备过度使用。在...
解读: 该多电压等级双极性直流配电系统综合电压调节技术对阳光电源ST系列储能变流器和PowerTitan大型储能系统具有重要应用价值。研究提出的双极直流潮流模型和多层级协同调控策略,可直接应用于阳光电源直流侧储能系统的电压管理优化,解决光伏接入不对称导致的极间不平衡问题。特别是跨电压层级异构资源协调控制方法...
基于可重构变换器型软开断点辅助的含冷负荷投入配电网动态恢复
Reconfigurable Converter-Formed Soft Open Point-Assisted Dynamic Restoration for Distribution Systems With Cold-Load Pickup
Xiaodong Yang · Zihao Li · Lijian Ding · Zhengli Hu 等6人 · IEEE Transactions on Sustainable Energy · 2025年1月
针对极端条件下提升供电韧性这一现代配电网建设的重要目标,本文提出一种由可重构变换器型多端口软开断点(R-SOP)辅助的含冷负荷投入(CLPU)动态恢复框架。传统SOP常采用对称容量结构,可能限制系统恢复能力。所提R-SOP在总容量不变下采用非对称设计,结合网络动态重构与柔性资源协调控制,构建多时段恢复模型,并在快时间尺度上引入频率约束以应对CLPU带来的暂态冲击,提升可再生能源利用率与恢复可靠性。基于改进IEEE测试系统及实际配电网的仿真验证了该框架的有效性。
解读: 该R-SOP动态恢复技术对阳光电源PowerTitan储能系统和配电网解决方案具有重要应用价值。可重构变换器的非对称容量设计理念可应用于ST系列储能变流器,通过动态调整各端口功率分配,提升系统在故障恢复场景下的灵活性。冷负荷投入的快时间尺度频率约束策略可融入构网型GFM控制算法,增强储能系统应对负荷...