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低温电力电子中单极性功率半导体的热失控现象
The Thermal Runaway Phenomenon of Unipolar Power Semiconductors in Cryogenic Power Electronics
Julius Zettelmeier · Raffael Schwanninger · Martin März · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年9月
氮化镓（GaN）高电子迁移率晶体管（HEMT）和硅MOSFET在低温环境下导通损耗显著降低，因此在航空航天领域备受关注。然而，低温环境会导致一种此前被忽视的安全关键现象——热失控，本文对此进行了深入探讨。
解读: 该研究探讨了宽禁带半导体（GaN）在极端低温下的热失控机制，这对阳光电源未来探索高海拔、极寒地区（如高寒山区光伏电站或特殊环境储能项目）的电力电子设计具有参考意义。虽然目前阳光电源的主流产品（如PowerTitan、组串式逆变器）多运行于常规环境，但随着公司向航空电源或极端环境能源系统拓展，理解Ga...
采用混合Si+SiC配置实现全软开关能力的四电平TCM运行逆变器
Four-Level TCM-Operated Inverter With Full Soft-Switching Capability Using a Hybrid Si+SiC Configuration
Yan Zhou · Thomas Lehmeier · Martin März · IEEE Transactions on Power Electronics · 2026年4月
三角电流模式（TCM）调制是实现直流-交流逆变器零电压开关（ZVS）的有效技术，无需正弦波滤波器即可提供高质量输出。尽管其导通损耗略高于传统PWM硬开关逆变器，但通过混合Si+SiC配置，该四电平逆变器在保持高效率的同时，显著提升了功率密度和开关性能。
解读: 该技术对阳光电源的核心业务具有高度参考价值。首先，四电平拓扑结合SiC器件的应用，是提升组串式逆变器功率密度和效率的关键路径，有助于进一步优化产品体积与重量。其次，TCM调制技术在实现全软开关方面的优势，可显著降低开关损耗，这对高频化趋势下的户用及工商业光伏逆变器设计至关重要。建议研发团队关注该混合...
采用单共享电感的软开关三相ARCP逆变器
Three-Phase ARCP Inverter Using Soft-Switching With a Single Shared Inductor
Thomas Lehmeier · Adrian Amler · Yan Zhou · Martin März · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年2月
本文研究了用于驱动和电网应用的三相辅助谐振换相极（ARCP）逆变器。通过引入单共享电感实现软开关技术，该拓扑在降低开关损耗以提升效率的同时，通过减缓dv/dt降低了电磁干扰（EMI），为高性能电力电子变换器提供了优化方案。
解读: 该技术对阳光电源的核心产品线（如组串式和集中式光伏逆变器）具有重要的参考价值。随着光伏逆变器向高功率密度和高效率方向发展，开关损耗和EMI控制是提升产品竞争力的关键。ARCP软开关技术通过优化换相过程，有助于在不牺牲效率的前提下提升逆变器功率密度，并简化EMI滤波器设计。建议研发团队评估该单电感共享...
高频利兹线功率损耗的快速数值计算方法
Fast Numerical Power Loss Calculation for High-Frequency Litz Wires
Stefan Ehrlich · Hans Rossmanith · Marco Sauer · Christopher Joffe 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年2月
本文提出了一种针对高频利兹线功率损耗的快速数值计算方法。该方法在计算激励电流引起的趋肤效应损耗及外部磁场引起的邻近效应损耗时，充分考虑了利兹线的非理想结构。在个人电脑上即可完成超过1000股线的损耗计算，显著提升了设计效率。
解读: 该研究对于阳光电源的高功率密度产品设计具有重要价值。随着光伏逆变器和储能变流器（如PowerTitan、ST系列PCS）向更高开关频率发展，磁性元件的损耗优化是提升整机效率的关键。该快速数值计算方法可集成至研发仿真平台，辅助工程师在设计阶段精确评估利兹线在复杂绕组结构下的损耗，从而优化散热设计，降低...
一种应用于SiC和GaN晶体管的通用SPICE场效应管模型
A Universal SPICE Field-Effect Transistor Model Applied on SiC and GaN Transistors
Achim Endruschat · Christian Novak · Holger Gerstner · Thomas Heckel 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2019年9月
本文提出了一种与技术和半导体材料无关的通用场效应管SPICE模型。该行为仿真模型基于测量数据构建，通过查找表与解析方程相结合的混合方法，实现了对温度相关输出特性的精确建模，从而在保证精度的同时显著提升了仿真速度。
解读: 宽禁带半导体（SiC/GaN）是阳光电源提升逆变器及储能PCS功率密度与效率的核心技术。该通用SPICE模型能够显著优化研发阶段的电路仿真精度，特别是针对高频开关下的损耗评估与热特性分析。在组串式逆变器与PowerTitan系列储能变流器的设计中，应用此模型可缩短功率模块的选型与验证周期，提升系统在...
可配置固态变压器与能量路由器的路径：模块化有源单元控制导论
A Path to Configurable Solid State Transformers and Energy Routers: Introduction to Modular Active Cell Control
Raffael Schwanninger · Niklas Stöcklein · Nikolai Weitz · Xiaotian Yang 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2026年4月
本文提出了一种针对模块化多有源桥（MAB）架构的控制策略，通过扩展单移相控制，实现了对单一大功率多绕组变压器上模块化有源单元（MAC）的完全去中心化控制。该方案为固态变压器和能量路由器提供了高度模块化、可配置且可扩展的解决方案。
解读: 该技术对阳光电源的储能系统（如PowerTitan、PowerStack）及大功率PCS产品具有重要参考价值。模块化有源单元（MAC）架构能够显著提升多端口能量转换的灵活性与扩展性，特别是在高压直流接入及多源微电网场景中，去中心化控制可增强系统的容错能力与响应速度。建议研发团队关注该拓扑在下一代高压...
一种具有固有电流源特性的射频功率转换谐振推挽式DC-DC变换器
A Resonant Push–Pull DC–DC Converter With an Intrinsic Current Source Behavior for Radio Frequency Power Conversion
Nikolai Weitz · Samuel Utzelmann · Stefan Ditze · Martin Marz · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年6月
本文研究了一种适用于MHz级开关频率的谐振推挽式DC-DC变换器。该拓扑设计简单，无需多谐振调谐，且在非稳压运行下，能在宽输出电压范围内提供恒定的输出电流。文章基于稳态运行的解析解进行了归一化分析。
解读: 该研究探讨的MHz级高频谐振变换技术，对阳光电源未来的高功率密度产品研发具有参考价值。在户用光伏逆变器及小型化储能PCS领域，追求极致的功率密度是核心趋势，MHz级开关频率有助于显著减小磁性元件体积。然而，该拓扑目前主要针对射频领域，若应用于阳光电源的组串式逆变器或PowerStack储能系统，需重...
双逆变器直流母线电流有效值与频谱的解析计算
Analytical Calculation of the RMS Value and the Spectrum of the DC-Link Current of a Dual-Inverter
Maximilian Schiedermeier · Franziska Schlamp · Cornelius Rettner · Martin Marz · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年1月
本文针对驱动两个独立三相电机的双逆变器系统，研究了其直流母线电流的解析定义。文章基于空间矢量调制（SVPWM）方法，推导了直流母线电流的频率谱及有效值的数学描述，为优化逆变器设计提供了理论依据。
解读: 该研究通过解析法计算直流母线电流的频谱与有效值，对优化逆变器直流侧电容选型、降低纹波电流及提升系统可靠性具有参考价值。对于阳光电源的组串式光伏逆变器及储能变流器（PCS）产品线，虽然该文侧重于双电机驱动场景，但其关于直流母线电流谐波分析的数学建模方法，可迁移至多路MPPT输入或多模块并联的逆变架构中...
低温电力电子中单极功率半导体的热失控现象
The Thermal Runaway Phenomenon of Unipolar Power Semiconductors in Cryogenic Power Electronics
Julius Zettelmeier · Raffael Schwanninger · Martin März · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年4月
氮化镓（GaN）高电子迁移率晶体管（HEMT）和硅金属氧化物半导体场效应晶体管功率器件在低温环境下的传导损耗大幅降低。因此，目前航空研究领域对低温冷却技术展开了广泛研究。然而，这样的低温环境会引发一种此前基本未被关注但对安全至关重要的“热失控”现象，且随着冷却液温度的降低，该现象会愈发严重。这种效应的产生是因为芯片产生的损耗随温度升高而增加的速度，比芯片能够传导出去的热量增加的速度更快。与室温下的常见情况不同，随意增大温度波动幅度并不能实现更高的电流密度。相反，当达到某个临界点后，系统将进入热自...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这篇论文揭示的低温功率半导体热失控现象具有重要的前瞻性意义，但也提示了潜在的技术风险。 GaN HEMT等功率器件在低温环境下导通损耗显著降低，这与我们在光伏逆变器和储能变流器中追求的高效率目标高度契合。特别是在大功率集中式逆变器和MW级储能系统中，若能通过低温冷却技术将...