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客座社论：电力电子快报专刊：高功率密度与高频无源元件的制造与设计
Guest Editorial: Special Section on Power Electronics Letters: Fabrication and Design of High-Power Density and High-Frequency Passive Components
Maeve Duffy · Teng Long · Ziwei Ouyang · Zhichao Luo 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年10月
本文为IEEE电力电子汇刊专刊社论，重点探讨了高功率密度与高频电力电子系统中无源元件（如电感、电容、变压器）的先进制造工艺与设计方法。文章强调了在追求系统小型化与高效化过程中，无源元件在热管理、电磁兼容及材料特性方面的关键挑战与创新解决方案。
解读: 高功率密度与高频化是阳光电源产品迭代的核心趋势。在组串式逆变器和PowerTitan系列储能变流器中，无源元件（电感、变压器）的体积与损耗直接决定了整机功率密度。该研究涉及的先进制造与设计方法，有助于优化磁性元件设计，降低高频开关下的寄生参数影响，提升整机效率。建议研发团队关注文中提及的新型磁性材料...
片上电源应用中耦合带状线微电感的优化
Optimization of Coupled Stripline Microinductors in Power Supply on Chip Applications
Ciaran Feeney · Ningning Wang · Santosh Kulkarni · Zoran Pavlovic 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2016年8月
本文探讨了片上电源（PwrSoC）应用中耦合带状线微电感的设计优化。相比非耦合电感，耦合电感具有显著优势，但也带来了设计复杂性。文章分析了器件面积、耦合相数、占空比、电感并联及开关频率等关键因素对微电感性能的影响，为高功率密度变换器设计提供了理论指导。
解读: 该研究聚焦于芯片级电源（PwrSoC）的微电感集成，属于电力电子领域的前沿基础研究。对于阳光电源而言，目前的核心产品线如组串式逆变器、PowerTitan储能系统及充电桩，主要采用PCB级或分立式磁性元件，尚处于宏观功率变换阶段。该技术在短期内对现有大功率产品线的直接应用有限，但其关于耦合电感优化及...
移相耦合绕组的交流绕组损耗
AC Winding Loss of Phase-Shifted Coupled Windings
Ciaran Feeney · Jun Zhang · Maeve Duffy · IEEE Transactions on Power Electronics · 2016年2月
本文针对耦合电感等绕组电流存在固有相位差的电路，研究了交流绕组损耗的精确计算方法。相位差会导致磁场分布改变，进而显著影响交流损耗。文章提出了针对此类移相耦合绕组的损耗分析模型，旨在优化高频磁性元件的设计与效率。
解读: 该研究对阳光电源的储能系统（如PowerTitan、PowerStack）及光伏逆变器中的高频磁性元件设计具有重要指导意义。在储能变流器（PCS）中，多相交错或耦合电感常用于提升功率密度与效率，而电流相位差对绕组损耗的影响直接关系到整机热设计与效率指标。建议研发团队将此分析模型集成至磁性元件仿真流程...
宽输出电压三电平变换器的滞环电流模式控制
Hysteretic Current Mode Control of a Wide Output Voltage Three-Level Converter
Oisín B. Anderson · Brendan C. Barry · Diarmuid N. Hogan · Maeve C. Duffy · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年5月
多电平DC-DC变换器效率高，但在宽输出电压应用中，受限于占空比附近的电流控制难题，通常仅采用电压模式控制。本文提出了一种滞环电流模式控制方案，实现了多电平变换器的逐周期电流控制，有效解决了宽电压范围下的控制稳定性问题。
解读: 该研究提出的滞环电流模式控制技术对阳光电源的组串式逆变器及储能PCS产品具有重要参考价值。随着光伏组件电压范围的不断拓宽以及储能系统对电池电压适应性的要求提高，三电平拓扑在提升效率和功率密度方面优势显著。该控制方案能有效解决多电平拓扑在宽电压调节下的动态响应和稳定性问题，有助于优化阳光电源Power...
低功耗、低电压能量收集无线传感器电源转换与能量管理综述
Review of Power Conversion and Energy Management for Low-Power, Low-Voltage Energy Harvesting Powered Wireless Sensors
David Newell · Maeve Duffy · IEEE Transactions on Power Electronics · 2019年10月
本文综述了物联网应用中低功耗（<5 mW）、低电压（<3 V）能量收集无线传感器的电力电子与能量管理方案。文章全面分析了能量收集源的挑战及能量管理系统的各方面技术，旨在为微功率电源转换提供参考。
解读: 该文章聚焦于微瓦级（mW）的超低功耗能量收集与管理，与阳光电源目前主营的兆瓦级（MW）光伏逆变器、储能系统（PowerTitan/PowerStack）及大功率风电变流器在功率等级上存在巨大差异。虽然其涉及的DC-DC拓扑优化和能量管理逻辑在基础理论上有参考价值，但对阳光电源现有的工业级产品线直接应...
多兆赫兹DC-DC变换器中硅基赛道型微电感的设计流程
Design Procedure for Racetrack Microinductors on Silicon in Multi-MHz DC–DC Converters
Ciaran Feeney · Ningning Wang · Sean Cian O Mathuna · Maeve Duffy · IEEE Transactions on Power Electronics · 2015年12月
本文针对多兆赫兹DC-DC变换器，提出了一种简单直观的硅基微电感设计方法。该方法基于给定的变换器规格，包含所有损耗组件的精确模型，旨在克服现有设计方法计算密集的问题，为高功率密度变换器设计提供指导。
解读: 该研究聚焦于多兆赫兹高频DC-DC变换中的微电感设计，对于阳光电源在户用光伏逆变器及小型化储能模块（如PowerStack系列）的功率密度提升具有参考价值。随着宽禁带半导体（GaN/SiC）在阳光电源产品中的广泛应用，开关频率不断提高，磁性元件的体积与损耗成为制约功率密度的瓶颈。虽然目前硅基微电感多...
基于四阶谐振滤波器的Buck变换器减小滤波器尺寸的设计流程
Design Procedure for Reduced Filter Size in a Buck Converter Using a Fourth-Order Resonance Filter
Youssef Kandeel · Seamus O'Driscoll · Cian O Mathuna · Maeve Duffy · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年2月
本文提出了一种针对Buck变换器四阶及四阶谐振（4thRes）输出滤波器的新型设计流程，使元件选型过程更加直观。文章提供了精确的滤波器分析方法，可在频域和时域预测滤波器元件的电流与电压，并将其应用于20 MHz高频变换器的设计研究中。
解读: 该研究聚焦于高频DC-DC变换器中输出滤波器的优化设计，通过引入四阶谐振滤波器有效减小了无源元件体积。这对阳光电源的户用光伏逆变器及储能PCS产品线具有参考价值，特别是在追求高功率密度和小型化的设计趋势下。通过优化滤波器设计，可降低系统损耗并提升功率密度，有助于优化PowerStack等储能系统的内...
一种采用并联微电感及改进轻载效率的20-MHz 1.8-W DC-DC变换器
A 20-MHz 1.8-W DC–DC Converter With Parallel Microinductors and Improved Light-Load Efficiency
Ciaran Feeney · Ningning Wang · Sean Cian O Mathuna · Maeve Duffy · IEEE Transactions on Power Electronics · 2015年2月
本文旨在探讨通过并联分布式微电感来降低DC-DC变换器的轻载损耗，同时保持与单电感方案相同的有效电感值和占地面积。研究通过多种配置对比，验证了该方案在提升变换器整体效率方面的性能优势。
解读: 该研究聚焦于高频DC-DC变换技术及电感集成优化，对阳光电源的户用光伏逆变器及小型化储能模块具有参考价值。随着功率密度要求的提升，高频化是未来的重要趋势，但20MHz的开关频率目前主要应用于低功率集成电路。建议研发团队关注该技术在辅助电源（Auxiliary Power Supply）或高密度DC-...
片上电源应用中耦合带状线微电感的损耗建模
Loss Modeling of Coupled Stripline Microinductors in Power Supply on Chip Applications
Ciaran Feeney · Ningning Wang · Santosh Kulkarni · Zoran Pavlovic 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2016年5月
本文提出了耦合带状线微电感的损耗模型，重点分析了占空比和相移角对谐波电流幅值及电感效率的影响，并探讨了单磁芯双绕组高耦合系数的作用。该模型为高频功率变换器的磁性元件设计提供了理论参考。
解读: 该文献聚焦于微型化、高频化磁性元件的损耗建模，属于电力电子基础研究领域。虽然阳光电源目前的产品线（如PowerTitan、组串式逆变器）主要采用大功率磁性元件，而非片上微电感，但其提出的耦合电感损耗分析方法及对相移角、谐波电流的建模思路，对优化储能变流器（PCS）中多相交错并联变换器的磁性元件设计具...
展示一种用于能量收集供电无线传感器负载的开关超级电容器电路的应用范围
Demonstrating the Scope of a Switched Supercapacitor Circuit for Energy Harvesting Powered Wireless Sensor Loads
David Newell · Maeve Duffy · IEEE Transactions on Power Electronics · 2019年8月
本文设计了一种针对低功耗、低电压能量收集无线传感器系统的高效能量管理系统。针对小于1V的输入电压和低于1mW的功率水平，在满足无线传感器所需的1.8-4V电压及高达120mW脉冲功率需求时面临巨大挑战，本文提出了相应的解决方案。
解读: 该研究聚焦于微瓦级能量收集与超低电压管理，与阳光电源目前主流的兆瓦级光伏逆变器及PowerTitan/PowerStack储能系统在功率等级上存在较大差异。然而，该技术中涉及的开关电容拓扑及高效能量管理策略，对于阳光电源iSolarCloud智能运维平台中的传感器节点供电、以及未来分布式储能系统中B...
基于输出滤波器元件能量的5.4W多相Buck变换器最优相数研究
Optimum Phase Count in a 5.4-W Multiphase Buck Converter Based on Output Filter Component Energies
Youssef Kandeel · Seamus O'Driscoll · Cian O'Mathuna · Maeve Duffy · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年4月
本文分析了低功率多相交错Buck变换器，探讨了增加相数对减小无源元件尺寸的优化潜力。研究重点在于宽占空比范围下的应用需求及负载瞬态响应，通过限制相电流纹波，推导了最优相数的设计理论。
解读: 该研究探讨了低功率多相Buck变换器的无源元件优化，虽然阳光电源的核心产品（如组串式逆变器、PowerTitan储能系统）功率等级远高于5.4W，但多相交错技术在提升功率密度和改善纹波方面的设计思路具有参考价值。在阳光电源的户用光伏逆变器或小型储能PCS的DC-DC级设计中，可借鉴该文关于无源元件能...
同轴空心线圈自感与互感计算的统一方法
A Unified Approach to the Calculation of Self- and Mutual-Inductance for Coaxial Coils in Air
William Gerard Hurley · Maeve Catherine Duffy · Jun Zhang · Ignacio Lope 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2015年11月
本文提出了一种计算空气中同轴矩形截面线圈自感与互感的统一公式，该公式对线圈尺寸无任何限制（包括重叠线圈）。通过与文献中多种算例对比，验证了该公式的准确性，并提供了实验数据支持。
解读: 该研究提出的电感计算方法对于阳光电源的功率电子设计具有重要意义。在光伏逆变器（如组串式、集中式）及储能变流器（PCS）的磁性元件设计中，精确的寄生电感与互感计算是优化高频磁集成、降低EMI干扰及提升功率密度的关键。该统一公式可集成至研发仿真工具链中，辅助工程师在设计PowerTitan等大功率储能系...