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10 kV E模式GaN HEMT:击穿电压提升的物理机制
10 kV E-mode GaN HEMT: Physics for breakdown voltage upscaling
Yijin Guo · Yuan Qin · Matthew Porter · Zineng Yang 等5人 · Applied Physics Letters · 2025年7月 · Vol.127
本文报道了一种实现10 kV高击穿电压的增强型(E-mode)GaN基高电子迁移率晶体管(HEMT)。通过优化器件结构与材料生长工艺,结合电场调制技术,有效提升了器件的耐压能力。研究系统分析了影响击穿电压的关键物理机制,包括二维电子气分布、缓冲层设计及表面电场调控。实验结果表明,该器件在保持低导通电阻的同时实现了超过10 kV的击穿电压,为高压功率电子器件的应用提供了可行方案。
解读: 该10kV E模式GaN HEMT技术对阳光电源的高压产品线具有重要应用价值。高击穿电压特性可显著提升ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器的功率密度,有助于实现1500V以上高压系统设计。低导通电阻特性可降低PowerTitan等大功率产品的开关损耗,提高系统效率。此外,该GaN器件的电场调制技术...
一种低导通损耗的改进型零开关损耗逆变器
An Improved Zero-Switching-Loss Inverter With Low Conduction Loss
Yun Liu · Huafeng Xiao · Wei Hua · Ming Cheng · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年5月
针对分布式光伏发电系统中零开关损耗(ZSL)无变压器逆变器存在的导通损耗高的问题,本文提出了一种改进型零开关损耗H6逆变器(IZSL-H6)。该拓扑通过解耦谐振槽与主功率回路,在保持零开关损耗特性的同时,显著降低了导通损耗,提升了逆变器的整体转换效率。
解读: 该研究直接针对光伏逆变器的核心痛点——效率提升与损耗优化。对于阳光电源的组串式逆变器产品线(如SG系列),在追求更高功率密度和更高开关频率的趋势下,该改进型H6拓扑具有极高的应用价值。通过解耦谐振回路降低导通损耗,有助于进一步提升逆变器在全功率范围内的效率,特别是在工商业光伏应用场景中,能显著降低系...
具有共模电压抑制功能的三相ZVS-TNPC逆变器
Three-Phase ZVS-TNPC Inverter With Common-Mode Voltage Suppression
Tao Chen · Huafeng Xiao · Ming Cheng · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年12月
针对现有三相三电平中点钳位软开关逆变器存在的辅助元件多、器件利用率低及共模电压(CMV)高等问题,本文提出了一种新型高集成度三相零电压软开关T型中点钳位逆变器(ZVS-TNPC)。该拓扑通过“功能复用”技术,在降低共模电压的同时实现了软开关,提升了系统效率与功率密度。
解读: 该研究提出的ZVS-TNPC拓扑对阳光电源的核心业务——组串式逆变器及集中式逆变器具有重要参考价值。T型三电平结构是目前高效光伏逆变器的技术主流,通过软开关技术进一步降低开关损耗,有助于提升阳光电源逆变器产品的功率密度和转换效率。此外,共模电压抑制技术对于减少漏电流、提升系统电磁兼容性(EMC)至关...
一种具有无功功率能力的改进型零电压转换H6型无变压器并网逆变器
An Improved Zero-Voltage-Transition H6-Type Transformerless Grid-Connected Inverter With Reactive Power Capability
Ruibin Wang · Huafeng Xiao · Linwei Zhou · Ming Cheng · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年1月
软开关技术能提升无变压器并网逆变器(TLI)的效率与功率密度,但现有拓扑多局限于单位功率因数运行,难以满足现代电网对无功支撑的需求。本文提出一种改进型零电压转换H6型逆变器,在实现软开关的同时具备无功功率调节能力,有效解决了效率与并网功能之间的矛盾。
解读: 该研究针对无变压器逆变器在软开关与无功补偿能力之间的技术瓶颈,对阳光电源的核心产品线具有重要参考价值。首先,该拓扑可直接优化阳光电源组串式逆变器(如SG系列)的电路架构,在提升整机转换效率的同时,增强在弱电网环境下的无功支撑能力,符合当前电网对分布式光伏并网的更高要求。其次,软开关技术的应用有助于进...
P-Gate GaN HEMT的浪涌能量与过压耐受性
Surge-Energy and Overvoltage Ruggedness of P-Gate GaN HEMTs
Ruizhe Zhang · Joseph P. Kozak · Ming Xiao · Jingcun Liu 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2020年12月
功率器件安全承受浪涌能量的能力是其核心可靠性指标。本文深入探讨了缺乏雪崩能力的GaN HEMT在浪涌能量下的物理过程,揭示了P-Gate GaN HEMT的失效机制,为提升宽禁带器件在严苛工况下的应用可靠性提供了理论支撑。
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高功率密度要求的提升,GaN器件的应用前景广阔。本文研究的P-Gate GaN HEMT浪涌耐受性直接关系到逆变器在电网电压波动或雷击浪涌下的生存能力。建议研发团队参考该失效机制,在产品设计中优化驱动电路与保护策略,以应对GaN器件在极端工况下的脆弱性...
基于重复预测控制的弱电网下LCL型并网逆变器自适应策略
An Adaptive Strategy Based on Repetitive Predictive Control for Improving Adaptability of LCL-Type Grid-Connected Inverters Under Weak Grid
Mingming Li · Huafeng Xiao · Ming Cheng · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年3月
针对LCL型并网逆变器,全反馈控制虽能提升输出阻抗以抑制电网电压畸变和阻抗影响,但现有策略复杂且难以精确补偿控制延迟。本文提出一种基于重复预测控制的自适应策略,旨在提升逆变器在弱电网条件下的适应性与稳定性。
解读: 该技术直接服务于阳光电源的核心产品线——组串式及集中式光伏逆变器。随着全球光伏电站向弱电网区域(如偏远地区、高比例可再生能源接入点)扩展,电网阻抗波动导致的并网稳定性问题日益突出。该重复预测控制策略能有效提升逆变器在弱电网下的鲁棒性,减少对复杂电网参数辨识的依赖。建议研发团队将其集成至iSolarC...
一种具有损耗分布平衡和热应力降低功能的裂感式有源中点钳位逆变器调制策略
A Novel Modulation Strategy for Split-Inductor Active NPC Inverter With Loss Distribution Balancing and Thermal Stress Reduction
Xiaobiao Wang · Huafeng Xiao · Yinwei Ren · Ming Cheng · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年6月
中点钳位(NPC)逆变器具备低谐波、高效率和低电压应力等优点,广泛应用于风电及光伏发电系统。然而,由于功率损耗不平衡,NPC逆变器内部和外部功率开关之间存在固有的热不平衡问题。本文提出了一种裂感式有源中点钳位(SI-ANPC)逆变器及其新型调制策略,旨在平衡损耗分布并降低热应力。
解读: 该研究针对NPC及ANPC拓扑中常见的功率器件热不平衡问题,提出了有效的调制优化方案,对阳光电源的组串式及集中式光伏逆变器、大功率储能变流器(PCS)具有重要参考价值。通过优化损耗分布,该技术可显著提升功率模块的可靠性与寿命,降低散热设计难度,有助于提升PowerTitan等大功率储能系统的功率密度...
具有超过60A浪涌电流能力的封装型氧化镓肖特基整流器
Packaged Ga2O3 Schottky Rectifiers With Over 60-A Surge Current Capability
Ming Xiao · Boyan Wang · Jingcun Liu · Ruizhe Zhang 等11人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年8月
超宽禁带氧化镓(Ga2O3)器件在电力电子领域展现出巨大潜力,但其低热导率引发了对其电热鲁棒性的担忧。本文首次展示了采用底部冷却和双面冷却封装的大面积Ga2O3肖特基势垒二极管(SBD),并验证了其在浪涌电流条件下的电热性能。
解读: 氧化镓作为下一代超宽禁带半导体,其高击穿电场特性有望进一步提升光伏逆变器和储能变流器(PCS)的功率密度与效率。目前阳光电源在SiC器件应用上已处于行业领先地位,该研究关注的Ga2O3热管理与封装技术,对未来开发更高功率密度的PowerTitan储能系统及组串式逆变器具有前瞻性参考价值。建议研发团队...
一种具有白盒特性的并网逆变器改进阻抗建模方法
An Improved Impedance Modeling Method of Grid-Tied Inverters With White-Box Property
Zhijie Zeng · Huafeng Xiao · Chenhui Niu · Jie Chen 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年4月
本文针对并网逆变器(GTI)在弱电网下的稳定性分析,提出了一种降阶建模方法,旨在构建具有“白盒”特性的阻抗模型。相较于传统的黑盒建模,该方法能更清晰地揭示阻抗与内部控制参数的映射关系,为分析逆变器与弱电网耦合系统的稳定性提供了更有效的理论工具。
解读: 该研究直接服务于阳光电源组串式及集中式光伏逆变器在弱电网环境下的并网稳定性优化。通过白盒建模,研发团队能更精准地识别影响系统谐振的关键控制参数,从而优化逆变器在复杂电网环境下的鲁棒性。这对于阳光电源提升大型地面光伏电站及工商业项目的并网适应性至关重要,特别是在高比例可再生能源接入的弱电网场景中,该方...
一种用于LCL型并网逆变器网侧电感电压反馈有源阻尼的等效微分法
An Equivalent Differential Method for Active Damping of LCL Type Grid-Connected Inverters With Grid-Side Inductor Voltage Feedback
Mingming Li · Yinwei Ren · Huafeng Xiao · Chenghui Niu 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年6月
本文提出了一种针对LCL型并网逆变器网侧电感电压反馈的有源阻尼等效微分方法。相比电容电流反馈,该方法能有效提升逆变器输出阻抗,增强对电网背景谐波的抑制能力。针对微分环节带来的噪声敏感问题,文章通过等效变换优化了控制结构,提升了系统在弱电网下的稳定性和鲁棒性。
解读: 该技术对阳光电源的组串式和集中式光伏逆变器产品线具有极高应用价值。随着光伏电站接入弱电网场景增多,LCL滤波器的谐振抑制成为提升并网稳定性的关键。该等效微分法不仅能有效抑制谐振,还能通过提升输出阻抗改善电能质量,减少电网谐波干扰。建议在iSolarCloud智能运维平台监控到电网谐波异常的区域,通过...
通过栅极驱动设计调节垂直GaN JFET的雪崩路径
Tuning Avalanche Path in Vertical GaN JFETs By Gate Driver Design
Jingcun Liu · Ruizhe Zhang · Ming Xiao · Subhash Pidaparthi 等8人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年5月
1.2kV垂直氮化镓(GaN)鳍式沟道结型场效应晶体管(JFET)是极具潜力的功率器件,其导通电阻低于同规格SiC MOSFET。本文研究了垂直GaN JFET的雪崩能力,并提出通过栅极驱动设计来优化其雪崩路径,以提升器件在电力电子应用中的鲁棒性。
解读: 作为全球领先的光伏和储能供应商,阳光电源在追求更高功率密度和效率的过程中,对宽禁带半导体技术高度关注。1.2kV垂直GaN JFET在耐压和导通电阻上的优势,使其在未来高压组串式逆变器及小型化储能PCS中具有应用潜力。该研究提出的栅极驱动优化方案,能够有效提升GaN器件在复杂工况下的雪崩耐受力,这对...
一种基于超导磁储能
SMES)的电流型无变压器串联电压恢复器用于直流负载保护
Xiao Yuan Chen · Ming Shun Zhang · Shan Jiang · Hua Yu Gou 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年9月
针对直流电网保护装置匮乏的问题,本文提出了一种基于超导磁储能(SMES)的无变压器串联电压恢复器(TLSVR),用于直流负载保护。该装置主要由双向开关变换器和超导线圈组成,串联接入直流输电线路,能够有效提升直流系统的故障穿越能力与供电可靠性。
解读: 该技术涉及直流侧故障保护与电压支撑,与阳光电源PowerTitan及PowerStack等储能系统产品线高度相关。随着直流微电网及高压直流输电应用增加,直流侧故障保护是提升系统安全性的关键。该拓扑利用SMES的高功率密度特性,可为阳光电源的直流耦合储能方案提供故障穿越与电压暂降补偿的新思路。建议研发...
用于GaN HEMT桥式电路串扰抑制的高频三电平栅极驱动器
High-Frequency Three-Level Gate Driver for GaN HEMT Bridge Crosstalk Suppression
Xiaonan Wang · Ming Tao · Jing Xiao · Deng Luo 等8人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年1月
为抑制氮化镓(GaN)桥式电路中的串扰问题,本文提出了一种新型高频三电平栅极驱动器(HFTGD),实现了高达5MHz开关频率下的串扰抑制。该驱动器通过电容-二极管电路产生负压,有效防止了正向串扰引起的器件误导通。
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器件的应用成为提升效率和减小体积的关键。该文章提出的高频三电平栅极驱动技术,能够有效解决GaN在高频开关下的串扰误导通问题,对提升公司新一代高频化、小型化逆变器及充电桩产品的可靠性具有重要参考价值。建议研发团队关注该驱动架...
MMC系统中由PWM延迟和调制频率比引起的失衡现象分析
Analysis of the Unbalance Phenomenon Caused by the PWM Delay and Modulation Frequency Ratio Related to the CPS-PWM Strategy in an MMC System
Chuyang Wang · Lan Xiao · Chujiao Wang · Ming Xin 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2019年4月
载波移相脉宽调制(CPS-PWM)广泛应用于模块化多电平变换器(MMC)。然而,设计中常忽略的PWM延迟和调制频率比是导致子模块电容电压失衡、降低系统性能的主要因素。本文深入分析了这些因素对电压平衡的影响机制。
解读: MMC拓扑在阳光电源的大功率集中式光伏逆变器及高压储能变流器(如PowerTitan系列)中具有重要应用潜力。该研究揭示了PWM延迟和频率比对子模块电容电压平衡的影响,对于优化大功率变换器的控制算法、提升系统运行稳定性和可靠性具有直接指导意义。建议研发团队在开发下一代高压大功率PCS产品时,将该延迟...
一种用于电动汽车牵引与V2G运行且带小型薄膜电容的集成式功率变换系统
An Integrated Power Conversion System for Electric Traction and V2G Operation in Electric Vehicles With a Small Film Capacitor
Zheng Wang · Yue Zhang · Shuai You · Huafeng Xiao 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2020年5月
本文提出了一种用于电动汽车的集成式功率变换系统,由双有源桥(DAB)DC-DC变换器与三相四桥臂(TPFL)DC-AC变换器级联而成。该系统实现了电动汽车的牵引驱动与车网互动(V2G)功能,并有效去除了直流母线上的大容量电容,提升了系统功率密度。
解读: 该研究提出的集成式变换拓扑与阳光电源的电动汽车充电桩业务高度相关。通过DAB与TPFL的级联实现牵引与V2G功能,符合当前充电桩向双向化、高功率密度化发展的趋势。特别是“去大电容”设计,对提升充电模块的可靠性与寿命具有重要参考价值。建议研发团队关注该拓扑在车载充电机(OBC)与直流快充桩集成方案中的...
1.2kV垂直结构氮化镓
GaN)p-n二极管的浪涌电流与雪崩耐受能力
Jingcun Liu · Ruizhe Zhang · Ming Xiao · Subhash Pidaparthi 等9人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年10月
本文报道了基于100mm氮化镓衬底制造的业界首款1.2kV级垂直结构GaN p-n二极管的雪崩与浪涌电流耐受性。该器件面积为1.39mm²,击穿电压达1589V,在非钳位感性开关测试中表现出7.6J/cm²的临界雪崩能量密度,并具备优异的浪涌电流耐受能力。
解读: 随着阳光电源在光伏逆变器和储能PCS领域对高功率密度和高效率的追求,1.2kV垂直GaN器件的成熟具有重要意义。相比SiC,GaN在更高频率下具备更低的开关损耗,该研究验证了其在极端工况(雪崩与浪涌)下的可靠性,为未来在户用光伏逆变器及小型化储能模块中替代SiC器件提供了技术储备。建议研发团队关注其...
一种基于电感电流前馈与耦合增强控制的构网型逆变器稳定性提升方法
A Stability Enhancement Method for Grid‐Forming Inverters With Inductor Current Feedforward and Coupling‐Enhancing Control
Xu Wu · Huafeng Xiao · Mingming Shi · Cunwen Tang 等6人 · IET Power Electronics · 2026年1月 · Vol.19
针对构网型逆变器(GFMIs)在强电网下多环控制引发振荡的问题,本文建立序阻抗模型,指出电感电流闭环反馈是主因,提出电感电流前馈与耦合增强协同控制策略,并通过2kW实验平台验证。
解读: 该研究直接支撑阳光电源ST系列PCS、PowerTitan及新一代构网型光储一体机在强电网场景下的稳定运行。当前阳光电源已在沙特、智利等强网地区部署大量GFM储能系统,但多环控制振荡风险影响黑启动与调频响应。建议将电感电流前馈与耦合增强算法集成至iSolarCloud智能控制层,并适配于PowerT...
一种具有近零开关损耗的新型零电压转换H6逆变器
A Novel Zero-Voltage-Transition H6 Inverter With Near Zero-Switching-Loss
Yun Liu · Huafeng Xiao · Xin Zheng · Ming Cheng · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2024年10月
提出了一种用于分布式光伏发电系统的新型零电压转换H6(NZVT-H6)逆变器,可实现近零开关损耗。通过引入谐振单元,所有功率器件均实现软开关,解决了现有ZVT逆变器中辅助开关硬关断的问题。该拓扑采用二极管钳位结构,将共模电压钳位于输入电压的一半,有效抑制漏电流。文中阐述了电路结构与工作原理,分析了软开关条件、谐振参数及功率器件参数的设计方法。最后通过一台100 kHz/1 kW的实验样机验证了理论分析的正确性。
解读: 该NZVT-H6逆变器技术对阳光电源SG系列光伏逆变器和ST储能变流器具有重要应用价值。其近零开关损耗特性可显著提升100kHz以上高频化产品效率,配合阳光现有SiC器件应用可进一步提高功率密度。二极管钳位的共模电压抑制方案可直接应用于户用及工商业光伏系统,解决漏电流问题并满足VDE-AR-N 41...
原位N₂或H₂/N₂等离子体预处理对Si₃N₄/AlN/GaN MIS-HEMT界面与边界陷阱的研究
Interface and Border Traps Study in Si₃N₄/AlN/GaN MIS-HEMTs With In-Situ N₂ or H₂/N₂ Plasma Pretreatment
Jiaofen Yang · Jing Xiao · Ming Tao · Kai Tang 等6人 · IEEE Electron Device Letters · 2025年2月
本研究探究了原位 N₂ 或 H₂/N₂ 等离子体预处理对常开型 Si₃N₄/AlN/GaN 金属 - 绝缘体 - 半导体高电子迁移率晶体管(MIS - HEMT)中等离子体增强原子层沉积(PEALD)AlN 与 GaN 之间界面陷阱态和近界面陷阱态的影响。分别采用高频电容 - 电压(HFCV)测试和电导法对具有不同时间常数的界面陷阱密度以及不同能级的界面陷阱密度进行了表征。分别采用准静态电容 - 电压(QSCV)测试和 1/f 噪声法对近界面陷阱的能级和空间分布以及近界面陷阱密度进行了表征。研究...
解读: 从阳光电源的业务视角来看,这项关于GaN MIS-HEMTs器件界面陷阱态优化的研究具有重要的战略价值。氮化镓(GaN)功率器件凭借其高频、高效、高功率密度的特性,正成为光伏逆变器和储能变流器等核心产品的关键技术方向,直接影响系统的转换效率、功率密度和可靠性。 该研究通过H₂/N₂等离子体预处理技...
木质素基凝胶电解质在储能领域的研究进展
Recent advances in lignin-based gel electrolytes for energy storage
Xiao-Yu Lia · Han-Min Wang · Yu-Chen Hana · Jing Lia 等7人 · Applied Energy · 2025年12月 · Vol.401
摘要 随着全球对电能需求的不断增长,由于其灵活性,电能存储器件变得日益紧迫和重要。基于可再生生物质的电化学材料被广泛认为是替代传统化石材料的有前景的解决方案。作为自然界中最丰富的芳香族聚合物,木质素因其独特的高分子结构而 increasingly 被用作多功能储能材料。木质素基凝胶电解质(LGEs)已成功应用于柔性电子器件、电容器和金属电池中,显著提升了其作为储能材料的应用潜力。本文综述了木质素基凝胶电解质(LGEs)的最新研究进展,系统概述了木质素基绿色凝胶电解质的导电机理及其在储能器件(超级...
解读: 木质素基凝胶电解质技术对阳光电源储能系统具有前瞻价值。其在超级电容器和金属电池中的应用可为PowerTitan储能系统提供绿色电解质材料方案,提升环境友好性。柔性凝胶电解质特性可优化ST系列PCS的电池热管理和安全性能。该生物质基导电材料的研究为储能系统降本增效提供新思路,符合公司可持续发展战略,可...
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