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基于结构函数法与静态-脉冲I–V测量的射频HEMT用GaN-on-Si材料热阻优化
Thermal resistance optimization of GaN-on-Si materials for RF HEMTs based on structure function method and static-pulsed I–V measurements
Qingru Wang · Yu Zhou · Xiaozhuang Lu · Xiaoning Zhan · Applied Physics Letters · 2025年1月 · Vol.126
针对射频高电子迁移率晶体管（RF HEMT）应用的GaN-on-Si材料，提出一种结合结构函数法与静态-脉冲I–V测量的热阻优化方法。通过提取不同器件结构下的瞬态热响应，利用结构函数分析热阻抗分布特征，识别主要热瓶颈。结合静态与脉冲I–V特性测量，量化自热效应并评估有效热阻。据此优化外延层结构与衬底工艺，显著降低器件热阻，提升散热性能与可靠性，为高性能GaN基射频器件的设计与制造提供指导。
解读: 该研究对阳光电源GaN器件应用有重要参考价值。结构函数法与静态-脉冲I-V测量相结合的热阻优化方法，可直接应用于SG系列高频光伏逆变器和ST系列储能变流器的GaN功率模块设计。通过优化外延层结构与衬底工艺，可显著提升GaN器件散热性能，有助于实现更高功率密度的产品设计。这对提高阳光电源新一代1500...
一种具有增强功率和线性性能的AlN/Al_x_Ga1-_x_N/GaN梯度沟道HEMT
An AlN/Al_x_Ga1-_x_N/GaN graded channel HEMT with enhanced power and linearity performance
Xiang Du · Can Gong · Yue Hao · Applied Physics Letters · 2025年1月 · Vol.126
本文报道了一种基于AlN/Al_x_Ga1-_x_N/GaN梯度沟道结构的高电子迁移率晶体管（HEMT），旨在提升器件的功率与线性性能。通过在沟道层引入Al组分渐变的Al_x_Ga1-_x_N缓冲结构，并结合超薄AlN插入层，有效调控了二维电子气分布，增强了载流子输运特性，同时降低了短沟道效应。实验结果表明，该器件在保持高开关比的同时，显著提高了击穿电压、最大电流密度及跨导峰值。此外，线性跨导和栅极电容特性的改善有效提升了器件的线性度与高频稳定性。该梯度沟道设计为高性能射频与功率放大器应用提供了...
解读: 该梯度沟道GaN HEMT技术对阳光电源的功率变换产品具有重要应用价值。通过AlN/AlGaN梯度结构提升的击穿电压和电流密度特性,可显著提高SG系列逆变器和ST系列储能变流器的功率密度。改善的线性度和高频特性有助于优化车载OBC和充电桩的EMI性能。该器件在高压大功率应用场景下的优异开关特性,可支...
不平衡电网电压下三相中点钳位并网逆变器动态相电流补偿和直流母线电压纹波抑制策略
Dynamic Phase Current Compensation for NPC Grid-Tied Inverters
Cheng-Yu Tang · Zhen-Yu Xu · Yun-Hsuan Lu · Shu-Hao Liao · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年8月
针对不平衡电网电压下三相四线中点钳位(NPC)并网逆变器提出动态相电流补偿和直流母线电压抑制策略。电网故障时故障相电压偏离正常值,逆变器应输出无功电流实现无功补偿能力。然而不平衡三相有功/无功功率在直流母线电压上产生非理想谐波和振荡可能损坏直流母线电容。本文开发动态相电流补偿(DPCC)策略,动态调整正常相电流幅值和相位角,有效抑制直流母线电压谐波和振荡。DPCC无需额外电路和元件可通过DSP实现。5kVA样机仿真和实验验证DPCC性能,最大直流母线电压纹波抑制率达83.17%。
解读: 该动态电流补偿技术对阳光电源并网逆变器在不平衡电网下的运行有重要改进价值。DPCC策略可应用于ST储能变流器和SG光伏逆变器的故障穿越控制,提高不平衡电网条件下的无功支撑能力并保护直流侧电容。83.17%纹波抑制率对PowerTitan大型储能系统的电网适应性提升显著。该技术对阳光电源并网产品线的低...
用于AI供电的多芯片多相DC-DC变换器：环形、链式还是网络结构，独立运行还是主从控制？
Multi-chip multi-phase DC-DC converters for AI power: a ring, a chain, or a net, independent or master-slave?
Yan Lu1Zhiguo Tong2Jiacheng Yang2Zhewen Yu3Mo Huang2Xiangyu Mao4 · 半导体学报 · 2025年1月 · Vol.46
随着人工智能工作负载呈指数级增长，超薄、高效率且功率密度极高的电压调节模块（VRM）成为背面供电架构的关键。高密度多相DC-DC变换器在XPU平台的垂直电源输送（VPD）中发挥核心作用。将其置于处理器下方并优化空间布局，可实现超过2 kA的核心供电电流，并显著降低配电网络（PDN）损耗。VPD架构可提升系统能效，单颗处理器节电超100 W，在拥有约10万颗处理器的数据中心可实现兆瓦级节能。结合48 V电源架构与先进封装技术，有助于平衡算力需求与碳排放控制，推动绿色可持续发展。
解读: 该多芯片多相DC-DC变换器技术对阳光电源储能与充电产品具有重要应用价值。在PowerTitan储能系统中，可借鉴其高功率密度VPD架构优化BMS电源管理模块，提升电池簇级DC-DC变换效率，降低PDN损耗。48V母线架构与多相并联技术可应用于ST系列储能变流器的辅助电源设计，实现兆瓦级系统百瓦级节...
复杂风电场中风机来流风速的分析与预测：考虑气象因素及风电场时空特性
Analysis and prediction of incoming wind speed for turbines in complex wind farm: Accounting for meteorological factors and spatiotemporal characteristics of wind farm
Hongkun Lu · Xiaoxia Gao · Jinxiao Yu · Qiansheng Zhao 等8人 · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.381
摘要 预测和计算风机轮毂前方的来流风速是风电功率预测研究中的关键环节。本文提出了一种考虑气象空间环境、风速时间特性以及地形和风机尾流效应的风电机组来流风速预测方法。首先，采用气象空间降尺度与时间特征提取方法对风气象桅杆（WMM）处的风速进行预测，建立大尺度气象背景与WMM风速之间的时空关联关系；其次，利用WMM预测风速，并结合从WMM到特定风电机组路径上的地形影响和尾流效应，计算该机组的来流风速；第三，利用激光雷达（LiDAR）在中国张家口张北某风电场的一台特定风电机组上对本文所提方法进行了验证...
解读: 该风速预测技术对阳光电源风电变流器及储能系统具有重要应用价值。通过融合气象降尺度、时空特征提取和尾流效应建模,可显著提升风功率预测精度(R²达0.9432)。该方法可集成至iSolarCloud平台,为风储耦合系统提供精准预测支持:1)优化ST系列储能PCS的充放电策略,提前响应风电波动;2)改进G...
基于级联H桥和双有源桥固态变压器中高频变压器的主动热控制
Active Thermal Control of High-Frequency Transformers in Cascaded H-Bridge and Dual Active Bridge Based Solid State Transformer
Jianxiong Yu · Jing Sheng · Rui Lu · Heya Yang 等6人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年5月
采用级联H桥有源前端（AFE）和双有源桥（DAB）隔离型DC-DC变换器的固态变压器（SST）在超大规模电力应用中日益受到关注。然而，AFE引起的二倍工频波动会导致高频变压器（HFT）产生额外功率损耗与温升，威胁其可靠性与寿命。本文通过解析方法推导了HFT损耗特性，提出一种基于三次谐波注入的主动热控制策略，以重构HFT电流频谱并降低绕组损耗。推导了谐波注入后的损耗解析表达式，并优化了注入谐波的幅值与相位。在2MW/10kVac输入/800Vdc输出的SST样机上进行了仿真与实验验证，结果表明，优...
解读: 该主动热控制技术对阳光电源ST系列储能变流器和PowerTitan大型储能系统具有重要应用价值。文中针对级联H桥+DAB拓扑的二倍工频波动导致的高频变压器热应力问题，提出的三次谐波注入策略可直接应用于阳光电源1500V储能系统中的隔离型DC-DC变换器设计。通过优化电流频谱降低17%绕组损耗、实现3...
圆柱形锂离子电池串联电弧的演化规律及诱发失效研究
Study on the evolution laws and induced failure of series arcs in cylindrical lithium-ion batteries
Wenqiang Xu · Kai Zhou · Yalun Li · Bin Gao 等10人 · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.377
摘要 随着储能与动力电池系统电压等级的提升，电池系统的电气安全问题受到广泛关注。电池系统中因连接松动等电气故障引发的串联电弧问题日益严重。然而，目前针对电池系统中串联电弧的研究仍处于初级阶段。因此，为探究电池相关的电弧灾害问题，本研究搭建了模拟串联电弧故障的实验平台。以正极接线端电弧为重点研究对象，探讨了不同条件下电池相关电弧的演化规律，并分析了其对电池造成的危害效应。结果表明，当系统电压为200 V、电路电流为2C时，不同荷电状态（SOC）的电池均可产生稳定的电弧。同时，电弧可熔穿电池外壳形成...
解读: 该研究揭示的200V系统串联电弧演化规律对阳光电源储能系统安全设计具有重要参考价值。针对ST系列PCS及PowerTitan储能系统,建议在电池簇连接处集成电弧检测算法,通过监测电流波动特征实现早期预警。研究中电弧导致的电池壳体熔穿、电解液泄漏等失效模式,可指导iSolarCloud平台开发基于温升...
量化气电系统故障传播速度：一种半隐式仿真方法
Quantify Gas-to-Power Fault Propagation Speed: A Semi-Implicit Simulation Approach
Ruizhi Yu · Suhan Zhang · Yong Sun · Wei Gu 等6人 · IEEE Transactions on Power Systems · 2025年5月
现代清洁能源电力系统高度依赖天然气的安全供应，易受管道破裂与泄漏故障引发的气体扰动影响。本文首次基于仿真研究此类故障在气-电耦合系统中的跨系统传播速度。建立了故障的微分代数方程模型，结合特征线法确定故障处边界条件；采用基于刚性精确Rosenbrock格式的半隐式方法进行故障后仿真，兼具隐式稳定性与显式计算效率；并提出基于连续Runge-Kutta法的关键时刻定位策略以精确捕捉动态事件。案例验证了该方法在精度与效率上的优势，揭示了故障位置与管道摩擦对传播速度的影响，以及气-电双向耦合可能引发的连锁...
解读: 该气-电故障传播速度量化技术对阳光电源PowerTitan大型储能系统与微电网解决方案具有重要应用价值。在燃气-光伏-储能混合能源系统中，ST系列储能变流器需应对燃气机组故障引发的快速功率波动。研究提出的半隐式仿真方法可集成至iSolarCloud智能运维平台，实现毫秒级故障传播预测，为储能系统GF...
基于OT-IRM算法的棒-板长间隙操作冲击击穿电压海拔校正
Altitude Correction of Switching Impulse Breakdown Voltage for Rod-Plane Long-Gap Based on OT-IRM Algorithm
Bingxue Yang · Yujian Ding · Xiaoxu Ma · Zhanhui Lu 等6人 · IEEE Transactions on Power Delivery · 2024年12月
随着海拔升高，空气间隙的绝缘强度降低。目前，间隙放电研究主要集中于低海拔区域，缺乏高海拔电气设备外绝缘设计的实验与理论支持。本文通过在55 m、2500 m和4300 m海拔下开展棒-板长间隙操作冲击放电实验，获取了不同海拔下的放电特性曲线。针对实验数据分布特点，提出基于最优传输的不变性风险最小化神经网络集成算法（OT-IRM），构建了适用于多海拔的击穿电压预测模型。模型在测试集上的平均误差为2.3%，表现出高精度与良好泛化能力。计算结果与现有海拔校正方法及其他机器学习模型对比，验证了其有效性。...
解读: 该高海拔绝缘击穿电压预测技术对阳光电源高原地区产品部署具有重要价值。针对PowerTitan储能系统和SG系列光伏逆变器在西藏、青海等高海拔电网的应用，OT-IRM算法可优化设备外绝缘设计，指导母线间隙、开关柜空气绝缘距离的海拔校正系数制定。该方法结合气象条件的泛化能力，可应用于ST系列储能变流器的...
先进动态耗尽型SOI MOSFET中洛伦兹噪声现象的表征、理解与建模
Characterization, Understanding, and Modeling of Lorentzian Noise Phenomenon in Advanced Dynamically Depleted SOI MOSFET
Haobo Huang · Tianye Yu · Yudi Zhao · Guangxi Hu 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年8月
本研究对先进动态耗尽（DD）绝缘体上硅（SOI）金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）的电流噪声功率谱密度（PSD）进行了表征。通过比较体接触（BC）模式和浮体（FB）模式下的功率谱密度，研究了体接触模式下类似洛伦兹型的过量噪声。通过分析各种洛伦兹噪声的物理机制并采用核密度估计（KDE）方法，发现这一独特的噪声现象主要归因于硅膜中陷阱的物理位置，以及不同器件工作模式下各种偏置电压下能态的填充水平。为对这一观测到的现象进行建模，开发了一个基于物理的解析体电势模型，然后基于该体电势建立了一个新...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于SOI MOSFET器件噪声特性的研究具有重要的应用价值。在光伏逆变器和储能变流器等核心产品中，功率半导体器件的噪声特性直接影响系统的电能质量、电磁兼容性能和控制精度。 该研究针对先进动态耗尽型SOI MOSFET的洛伦兹噪声现象建立了基于物理机制的精确模型，这对...
联合波束成形与功率分配设计用于堆叠式智能超表面辅助的无蜂窝大规模MIMO系统
Joint Beamforming and Power Allocation Design for Stacked Intelligent Metasurfaces-Aided Cell-Free Massive MIMO Systems
Yating Hu · Jiayi Zhang · Enyu Shi · Yu Lu 等6人 · IEEE Transactions on Vehicular Technology · 2024年11月
堆叠式智能超表面（SIM）被视为一项具有革命性的技术，它可直接在电磁波域实现强大的信号处理，并且具有显著的节能优势。在本文中，我们探究了结合联合波束赋形和功率分配的 SIM 辅助无蜂窝大规模多输入多输出（CF - mMIMO）系统的性能。具体而言，我们联合设计接入点（AP）的发射功率分配和 SIM 的基于波的波束赋形，以最大化系统和速率。为解决这一复杂的非凸问题，我们提出了一种基于交替优化（AO）的迭代算法，该算法将原问题分解为两个子问题。对于发射功率分配子问题，采用最大比传输（MRT）来最大化...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这篇关于堆叠智能超表面辅助无蜂窝大规模MIMO系统的论文，其核心技术与我们在分布式新能源发电和储能系统的通信网络优化方面存在潜在关联价值。 该技术的堆叠智能超表面（SIM）能够在电磁波域直接进行信号处理，具有显著的节能优势，这与阳光电源追求高效能源利用的理念高度契合。在我...
理解翻转场效应晶体管
Flip FET, FFET）中的静电耦合及其应对策略
Jiacheng Sun · Haoran Lu · Yu Liu · Wanyue Peng 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年1月
翻转场效应晶体管（FFET）是一种新型自对准双面堆叠晶体管结构，但其垂直堆叠特性导致前后器件间存在静电耦合。本文通过TCAD仿真从器件和电路层面系统研究了该耦合效应。结果显示，阈值电压偏移可达135 mV，亚阈值摆幅退化达235 mV/dec，反相器延迟变化高达4.41%，严重影响电路性能。为此，提出一种中间介质隔离（MDI）技术，可有效屏蔽跨侧电场，显著抑制耦合效应。结合Pi栅、Ω栅和全环绕栅等栅结构优化，阈值电压偏移可低至0.12 mV，为FFET的实用化奠定基础。
解读: 该FFET静电耦合抑制技术对阳光电源功率器件设计具有重要借鉴价值。文中提出的中间介质隔离（MDI）技术与多物理场耦合抑制策略，可直接应用于SiC/GaN功率模块的三维集成封装设计，有效解决ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器中功率器件垂直堆叠时的寄生耦合问题。通过优化栅极结构和介质隔离层设计，可将...
通过电磁场优化实现房间尺度下安全高效的百瓦级无线电力传输
Safe and Efficient Hundred-Watt-Level Wireless Power Transfer in Room-Scale Spaces Through Electromagnetic Field Optimization
Tong Li · Siqi Li · Xingpeng Yu · Yaju Yuan 等6人 · IEEE Transactions on Industrial Electronics · 2024年12月
本文深入探讨了用于电子设备（如笔记本电脑和智能手机）房间级充电的磁共振无线电能传输（MR - WPT）技术。具体设计了一个利用多个大型单匝圆形线圈的系统，重点是在国际非电离辐射防护委员会指南（2020 年）规定的暴露限制范围内，优化谐振频率和线圈电流，以最大化电磁（EM）功率流，确保符合电磁安全标准。为减轻电场效应，引入了一种针对每个线圈采用电容分布式补偿和并联激励的新方法。提出了一种补偿参数设计方法，以实现各线圈间的均匀电流分布，特别是在高互耦条件下。通过对不同场景下的比吸收率（SAR）和空间...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项磁共振无线电力传输技术展现出与我司储能系统和新能源生态整合的潜在价值。该技术实现了房间尺度内百瓦级的安全高效无线充电，其核心优势在于通过电磁场优化确保符合国际非电离辐射防护委员会的安全标准，这为室内能源分配提供了新思路。 对于阳光电源而言，该技术最直接的应用场景是与户...
面向280 Ah棱柱形储能电池热管理的液冷板多目标拓扑优化设计
Multi-objective topology optimization design of liquid-based cooling plate for 280 Ah prismatic energy storage battery thermal management
Xiang-Wei Lin · Ming-Yu Shi · Zhifu Zhou · Bin Chen 等6人 · Energy Conversion and Management · 2025年1月 · Vol.325
摘要：基于锂离子电池构建储能系统已成为缓解可再生能源间歇性问题、提高其利用效率的有前景途径。在此背景下，热管理技术需在不消耗大量功率的前提下维持电池的温度水平与热均匀性。然而，传统冷板通常采用试错法设计，存在热性能与流动阻力之间的权衡难题。本研究针对电池模组提出了一种融合电化学、流体动力学和传热场的多物理场耦合模型，同时引入多目标拓扑优化方法，在给定约束条件下自由演化嵌入冷板内的流体域分布。多目标函数采用归一化加权求和方法构建。在此基础上，通过响应面法建立设计参数（即雷诺数和权重系数）与冷板性能...
解读: 该多目标拓扑优化冷却技术对阳光电源ST系列储能系统及PowerTitan产品具有重要应用价值。研究针对280Ah大容量棱柱电池的液冷板优化,通过多物理场耦合模型和遗传算法实现热管理性能与压降的最优平衡,相比传统直通式冷板换热能力提升15.6-42.2%。该方法可直接应用于阳光电源液冷储能系统的冷板设...
基于3纳米绝缘层的高性能MIM/p-GaN栅极HEMT
High-Performance MIM/p-GaN Gate HEMTs With a 3-nm Insulator for Power Conversion
Zhibo Cheng · Xiangdong Li · Jian Ji · Lu Yu 等6人 · IEEE Electron Device Letters · 2025年1月
正向偏置栅极击穿电压 <inline-formula xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink"> <tex-math notation="LaTeX">${V}_{\text {G- {BD}}}$ </tex-math></inline-formula> 较低的肖特基型 p - GaN 栅极高电子迁移率晶体管（HEMT）在开关过程中容易发生故障。在这项工作中...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项MIM/p-GaN栅极HEMT技术对我们的核心产品线具有重要战略价值。该技术通过在p-GaN层上集成超薄3nm Al2O3绝缘层的金属-绝缘体-金属结构，将栅极击穿电压从11.4V提升至14.1V，最大工作栅压从5.1V提升至7.0V，这直接解决了传统肖特基型p-GaN...
通过层状C/Fe掺杂GaN缓冲层提升GaN HEMT的击穿电压和射频功率特性
Improved Breakdown Voltage and RF Power Characteristics of GaN HEMTs by Layered C/Fe-Doped GaN Buffer
Qian Yu · Meng Zhang · Ling Yang · Zou Xu 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年8月
本文提出了一种创新的层状氮化镓（GaN）缓冲层结构。该结构上层为低浓度碳（C）掺杂层，下层为铝镓氮/氮化镓（AlGaN/GaN）高电子迁移率晶体管（HEMT）中常用的铁（Fe）掺杂氮化镓缓冲层。在抑制铁掺杂拖尾效应的同时，氮化镓高电子迁移率晶体管的击穿电压从128 V提高到了174 V。由于铁掺杂拖尾效应得到抑制，晶体管的迁移率和跨导（<inline-formula xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http:...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于分层C/Fe掺杂GaN缓冲层的HEMT技术突破具有重要的战略价值。该技术通过创新的双层掺杂结构，将器件击穿电压从128V提升至174V，同时显著改善了跨导和载流子迁移率，这对我们在高功率密度逆变器和储能变流器领域的产品升级具有直接意义。 在光伏逆变器应用中，更高的...
客座编辑特刊：面向零排放电动交通的电机驱动先进技术
Guest Editorial Special Issue on Advanced Technologies of Motor Drives for Zero-Emission E-Mobility
Yunwei Ryan Li · Wei Hua · Luca Zarri · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年4月
为实现《巴黎协定》将全球温升控制在2°C以内的目标，电动交通（e-mobility）迅速发展。然而，其电机驱动系统所耗电能仍部分来自化石能源，因此提升驱动系统能效成为实现净零排放的关键。本期特刊聚焦电机驱动在新材料、谐波抑制、电磁干扰抑制、智能控制、故障容错、能量管理及系统设计等方面的前沿进展，收录43篇高质量论文，涵盖提高能效的多种技术路径，推动电动交通可持续发展。
解读: 该特刊聚焦的电机驱动先进技术对阳光电源新能源汽车产品线具有直接应用价值。其中SiC/GaN器件应用、三电平拓扑技术可直接优化车载OBC充电机和电机驱动系统的功率密度与效率；PWM控制、SVPWM及模型预测控制MPC等智能控制算法可提升电机驱动精度和动态响应；谐波抑制与EMI抑制技术可改善充电桩的电能...