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基于峰值储能与开关应力的谐振开关电容变换器通用分析
A General Analysis of Resonant Switched-Capacitor Converters Using Peak Energy Storage and Switch Stress Including Ripple
Nathan M. Ellis · Nathan C. Brooks · Margaret E. Blackwell · Rose A. Abramson 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年7月
本文提出了一种谐振开关电容（ReSC）变换器的通用分析框架，涵盖了在大信号特性下考虑无源元件电压与电流纹波的情况，适用于谐振及以上频率运行。研究推导了实现RMS电流最小化的相位持续时间，并提供了评估无源元件总体积的表达式。
解读: 该研究提出的谐振开关电容（ReSC）变换器分析方法，对于优化阳光电源户用光伏逆变器及小型储能系统中的DC-DC级效率具有参考价值。随着功率密度要求的不断提升，ReSC拓扑在减小无源元件体积方面展现出潜力。建议研发团队关注该分析框架在降低开关应力和优化纹波控制方面的应用，以进一步提升PowerStac...
用于两倍工频功率解耦的直流母线电容器：基于经验应用的面向设计的性能指标
DC-Link Capacitors for Twice-Line Frequency Power Decoupling: Design-Oriented Figures-of-Merit With Empirical Application
Nathan C. Brooks · Francesca Giardine · Robert C. N. Pilawa-Podgurski · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年6月
本文研究了单相交流-直流变换器中直流母线电解电容在处理两倍工频功率波动时的设计方法。针对传统电容选型依赖经验且缺乏量化指标的问题，提出了一套面向设计的性能评估指标，旨在优化电容组的效率、成本与可靠性，为功率变换器的设计提供理论支撑。
解读: 该研究直接关联阳光电源的户用光伏逆变器及小型储能变流器（PCS）产品线。在单相并网系统中，直流母线电容是决定系统寿命和功率密度的关键瓶颈。通过引入该文提出的量化性能指标，研发团队可更精准地平衡电容组的体积与寿命，特别是在户用储能系统追求高功率密度和长质保周期的背景下，该方法有助于优化电容选型，降低因...
一种用于电流控制型飞跨电容多电平变换器的高带宽并行主动平衡控制器
A High-Bandwidth Parallel Active Balancing Controller for Current-Controlled Flying Capacitor Multilevel Converters
Rahul K. Iyer · Ivan Z. Petric · Roderick S. Bayliss · Nathan C. Brooks 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年10月
本文提出了一种针对电流控制型飞跨电容多电平变换器的电容电压平衡控制器。通过状态空间平均法建立的小信号模型指导了并行控制器的结构设计。该控制器引入非线性动作，实现了飞跨电容控制环路的解耦，并有效抑制了电容电压之间的不利相互作用。
解读: 飞跨电容多电平（FCMC）拓扑在提升功率密度和降低输出谐波方面具有显著优势，对于阳光电源的高功率密度组串式逆变器及PowerTitan系列储能变流器（PCS）具有重要的技术参考价值。该研究提出的高带宽并行平衡控制策略，能够有效解决多电平拓扑中复杂的电容电压均衡难题，提升系统在动态工况下的稳定性。建议...
开关输出电容在飞跨电容多电平变换器被动平衡中的作用
On the Role of Switch Output Capacitance on Passive Balancing Within the Flying Capacitor Multilevel Converter
Roderick S. Bayliss · Nathan C. Brooks · Robert C. N. Pilawa-Podgurski · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年2月
飞跨电容多电平（FCML）变换器通常依赖自然平衡机制实现电容电压均衡。然而，在特定电平数和占空比组合下，电压无法自然平衡。本文研究了开关输出电容对被动平衡的影响，揭示了其在提升变换器运行稳定性与可靠性方面的关键作用。
解读: FCML拓扑在高功率密度光伏逆变器和储能变流器（PCS）中具有显著优势，能有效降低滤波器体积并提升效率。阳光电源在组串式逆变器及PowerTitan系列储能系统中，对功率密度和效率有极致追求。本文关于开关输出电容对被动平衡影响的研究，对于优化高频化、多电平变换器的控制策略及硬件设计具有重要指导意义，...
单相变换器中串联堆叠能量解耦缓冲器的设计约束
Design Constraints for Series-Stacked Energy Decoupling Buffers in Single-Phase Converters
Zitao Liao · Nathan C. Brooks · Robert C.N. Pilawa-Podgurski · IEEE Transactions on Power Electronics · 2018年9月
在单相交直流转换中，需通过能量解耦补偿交流侧与直流侧的瞬时功率失配。串联堆叠缓冲器（SSB）是一种主动式能量解耦方案，允许缓冲电容存在大电压纹波以提高能量利用率，同时主动调节直流母线电压。
解读: 该技术对阳光电源的户用光伏逆变器及小型储能变流器（PCS）产品线具有重要价值。单相系统在低功率段普遍存在二次谐波功率波动问题，传统方案通常依赖大容量电解电容，限制了功率密度与寿命。SSB技术通过主动解耦，可显著减小电容体积，提升整机功率密度，并延长系统寿命。建议研发团队评估该拓扑在户用储能一体机中的...
用于单相降压型功率因数校正的六电平飞跨电容多电平变换器
A Six-Level Flying Capacitor Multilevel Converter for Single-Phase Buck-Type Power Factor Correction
Enver Candan · Nathan C. Brooks · Andrew Stillwell · Rose A. Abramson 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年6月
本文研究了飞跨电容多电平（FCML）变换器在单相降压型功率因数校正（PFC）中的应用。利用氮化镓（GaN）晶体管的最新进展，提升了数据中心240V交流转48V直流转换级的功率密度。
解读: 该研究探讨的六电平FCML拓扑结合GaN器件，显著提升了功率密度，这对阳光电源的户用光伏逆变器及充电桩业务具有参考价值。随着户用产品对体积和效率要求的不断提高，采用高频化、多电平化的拓扑结构是未来趋势。建议研发团队关注该拓扑在小功率AC/DC变换中的应用潜力，特别是在追求极致功率密度的充电桩模块或微...