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电力电子系统中功率半导体模块的热网络研究综述
Thermal Networks for Power Semiconductor Modules in Power Electronic Systems: A Review
Xiang Li · Yi Zhang · Haoze Luo · Xin Yang 等9人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 预计 2026年6月
本文综述了功率半导体模块热网络模型的发展。随着电力电子应用对功率密度、开关频率、运行温度及可靠性要求的不断提高，功率模块的设计面临严峻挑战。文章重点探讨了热网络建模技术，旨在通过精确的热管理提升系统整体性能与可靠性。
解读: 热管理是阳光电源提升逆变器与储能系统功率密度的核心技术。随着PowerTitan等大功率储能系统及组串式逆变器向更高功率密度演进，功率模块（IGBT/SiC）的热设计直接决定了产品的可靠性与寿命。本文提到的热网络模型可深度集成至iSolarCloud智能运维平台，用于实时监测核心功率器件的结温状态，...
无刷直流电机高阻连接诊断的瞬态电流比树突网络
Transient Current Ratio Dendrite Net for High-Resistance Connection Diagnosis in BLDCM
Chong Luo · Jianyu Wang · Qiang Miao · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年4月
无刷直流电机（BLDCM）中的高阻连接（HRC）会导致性能下降、设备故障甚至火灾，因此其诊断至关重要。现有研究在多场景适应性上存在不足。本文提出了一种瞬态电流比树突网络（TCR-DD），通过分析瞬态电流特征实现对HRC的精准诊断，提升了电机系统的运行可靠性。
解读: 该技术主要针对电机驱动领域，虽与阳光电源核心的光伏/储能业务存在差异，但其核心逻辑——基于瞬态特征的故障诊断与AI算法应用，对阳光电源具有重要参考价值。在风电变流器及电动汽车充电桩的功率模块驱动控制中，通过引入类似的深度学习诊断模型，可实现对功率器件及关键连接点的早期故障预警。建议研发团队关注该算法...
一种用于高频LLC-DCX的钳位互锁隔离谐振栅极驱动器
A Clamped Interlocking Isolated Resonant Gate Driver for High-Frequency LLC-DCX
Ziyan Zhou · Qiang Luo · Qinsong Qian · Tianhao Dong 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年4月
本文提出了一种钳位互锁隔离谐振栅极驱动器（CIRGD），旨在为LLC直流变压器（LLC-DCX）提供多路隔离互补驱动信号。CIRGD通过钳位MOSFET将栅极电压钳位在0-Vg，有效降低了驱动电路中循环电流引起的导通损耗，进一步提升了系统效率。
解读: 该技术对阳光电源的高频功率变换产品具有重要价值。LLC-DCX拓扑广泛应用于阳光电源的组串式逆变器DC/DC级及PowerStack/PowerTitan储能系统的双向DC/DC变换器中。通过采用CIRGD技术，可以显著降低高频开关下的驱动损耗，提升整机效率，并有助于缩小磁性元件体积，实现产品的高功...
热界面材料对功率半导体模块器件间热耦合的影响
Impact of Thermal Interface Materials on the Device Thermal Coupling in Semiconductor Power Modules
Xiang Li · Guiqin Chang · Matthew Packwood · Qiang Xiao 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年2月
本文研究了不同热界面材料（TIMs）对功率半导体模块内部器件间热耦合的影响。以配备续流快速恢复二极管（FRD）的IGBT功率模块为研究对象，对比分析了导热硅脂和石墨片两种TIMs。通过理论分析与实验验证，揭示了TIMs的热特性对模块内部温度分布及器件间热交互作用的关键影响。
解读: 该研究直接关联阳光电源的核心功率模块封装与热管理技术。对于组串式及集中式光伏逆变器、PowerTitan/PowerStack储能系统而言，功率模块的热耦合直接影响器件结温分布及寿命。在产品设计中，合理选择TIMs（如导热硅脂与石墨片的权衡）能显著降低IGBT与FRD间的热串扰，从而提升功率密度并优...
一种基于特征向量学习的电力牵引驱动系统主电路接地故障诊断方法
A Feature Vector Learning-Based Method for Diagnosing Main Circuit Ground Faults in Electrical Traction Drive Systems
Qiang Ni · Haohuan Luo · Juntong Liu · Zhengkai Zhan 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年2月
本文针对电力牵引驱动系统中的主电路接地故障（MCGF），提出了一种基于特征向量学习的快速准确诊断方法。该方法旨在通过高效的故障识别，防止故障恶化并保障列车运行安全，为电力电子系统的状态监测与维护提供了新的技术路径。
解读: 该研究提出的基于特征向量学习的故障诊断方法，在核心算法逻辑上与阳光电源的iSolarCloud智能运维平台及逆变器/PCS设备的状态监测需求高度契合。虽然该文针对的是牵引驱动系统，但其故障特征提取与机器学习诊断思路可迁移至阳光电源的组串式逆变器及PowerTitan储能系统的绝缘监测与故障预警中。建...
一种新型隔离型双向DC-DC变换器通用稳态分析模型
A Novel Generalized Steady-state Analysis Model for Isolated Bidirectional DC-DC Converters
Ruping Cen · Jia Li · Ting Luo · Qiang Li 等6人 · IEEE Transactions on Industry Applications · 2025年8月
隔离型双向直流 - 直流变换器（IBDC）的分析建模对于有效进行性能分析和设计至关重要。为应对现有模型在实现优化设计所需的准确性、速度和通用性方面面临的挑战，本文基于二端口网络理论和频域分析提出了一种新颖的通用稳态分析模型。该模型提供了一种适用于一系列 IBDC 拓扑和调制策略的分析工具，为拓扑选择和参数自动优化设计提供了有力支持。通过仿真和实验验证了该模型的有效性，并以所提供的参数自动设计软件为例，凸显了其在 IBDC 设计和应用中的重要价值和潜力。
解读: 该通用稳态分析模型对阳光电源储能与充电产品线具有重要应用价值。在ST系列储能变流器中，隔离型双向DC-DC变换器是电池侧与直流母线间的核心功率接口，该模型可精确分析DAB、CLLC等拓扑在不同调制策略下的稳态特性，优化移相角、频率等控制参数设计，提升变换效率与动态响应。在PowerTitan大型储能...
四开关四桥臂逆变器的研究：调制、控制及其在IPMSM驱动中的应用
Investigation of a Four-Switch Four-Leg Inverter: Modulation, Control, and Application to an IPMSM Drive
Wei Li · Shengxiexian Xuan · Qiang Gao · Ling Luo · IEEE Transactions on Power Electronics · 2019年6月
本文研究了一种基于新型四开关逆变器的永磁同步电机（PMSM）驱动系统。该拓扑结构无需死区插入或补偿，避免了上下桥臂直通风险。文中开发了两种空间矢量脉宽调制（SVPWM）方法，有效抑制了零序电压和电流，提升了系统性能。
解读: 该研究提出的四开关逆变器拓扑通过取消死区时间，在理论上提升了逆变效率并降低了控制复杂性。对于阳光电源而言，该技术主要关联电动汽车充电桩及电机驱动相关的辅助电源系统。虽然阳光电源的核心业务（光伏逆变器、储能PCS）多采用标准的三相六开关或多电平拓扑以保证高功率密度和电能质量，但该研究中关于“无死区调制...
一种基于牵引控制系统信号的电力机车齿轮间隙故障检测方法
A Traction Control System Signal-Based Method for Gear Slack Fault Detection in Electric Locomotive
Qiang Ni · Juntong Liu · Jinxin Zhang · Haohuan Luo 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年6月
齿轮间隙故障（GSF）是牵引电机驱动系统中的典型故障，会导致电机转矩无法有效转化为驱动力。该故障常被误诊为轮对空转或速度传感器故障，导致牵引控制单元（TCU）误动作。本文提出一种基于牵引控制信号的检测方法，以提升系统运行安全性。
解读: 该文献探讨的电机驱动系统故障诊断技术，对于阳光电源的电机控制类产品（如风电变流器）具有一定的参考价值。虽然文章针对的是电力机车领域，但其通过分析控制信号（如转矩、转速）来识别机械传动链故障的思路，可借鉴于风电变流器对传动链状态的监测。建议研发团队关注该信号处理算法，以提升风电变流器在复杂工况下的故障...
考虑多单元电热效应的IGBT模块多层键合线布局热缓解与优化
Thermal Mitigation and Optimization Via Multitier Bond Wire Layout for IGBT Modules Considering Multicellular Electro-Thermal Effect
Yu Chen · Qiang Wu · Chengmin Li · Haoze Luo 等8人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年6月
针对大面积IGBT芯片中缝合线配置导致的电流密度不均及芯片局部过热问题，本文提出了一种考虑缝合键合线的多单元电热模型。通过该模型优化键合线布局参数，旨在改善电流分布，降低芯片热应力，从而提升功率模块的可靠性与热性能。
解读: 该研究直接关系到阳光电源核心产品（如组串式/集中式光伏逆变器、PowerTitan/PowerStack储能变流器）中功率模块的可靠性设计。在大功率密度趋势下，IGBT模块的键合线布局优化是提升产品寿命和热管理能力的关键。通过引入多单元电热模型，研发团队可在设计阶段精准评估键合线电流分布，优化模块封...
热界面材料对半导体功率模块中器件热耦合影响的研究
Impact of Thermal Interface Materials on the Device Thermal Coupling in Semiconductor Power Modules
Xiang Li · Guiqin Chang · Matthew Packwood · Qiang Xiao 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年11月
本文研究了不同热界面材料（TIMs）对半导体功率模块内部器件间热耦合的影响。具体而言，针对配备续流快速恢复二极管（FRDs）的绝缘栅双极型晶体管（IGBT）功率模块，采用两种热界面材料，即导热硅脂和石墨片进行研究。首先对功率模块内部芯片间的热耦合进行了理论分析，随后给出了数值模拟和实验测试结果。结果之间的一致性验证了热界面材料的热导率越低，芯片间的热耦合越强。由于自热热阻和耦合热阻均取决于热界面材料的热导率，因此对二者在总热阻中的贡献比例变化进行了量化。此外，还表征了热界面材料对IGBT芯片和F...
解读: 作为全球领先的光伏逆变器和储能系统供应商，阳光电源的核心产品高度依赖IGBT功率模块的热管理性能。该论文针对导热界面材料（TIM）对功率半导体器件热耦合影响的研究，对我司产品可靠性提升具有重要参考价值。 在大功率光伏逆变器和储能变流器中，IGBT与续流二极管（FRD）的热耦合效应直接影响系统的功率...
用于LLC-DCX副边MOSFET的双通道推挽钳位互锁谐振栅极驱动器
A Dual Channel Push Pull Clamped-Interlock Resonant Gate Driver for the Secondary-Side MOSFETs of LLC-DCX
Ziyan Zhou · Qiang Luo · Yufan Wang · Yuefei Sun 等6人 · IEEE Transactions on Industrial Electronics · 2024年7月
LLC直流变压器（LLC-DCX）因具备软开关特性，可在高频下实现高效率能量传输，广泛应用于高功率密度场合。然而，传统驱动集成电路的驱动损耗与开关频率成正比，在高频时导致显著的栅极驱动损耗，限制了LLC-DCX开关频率的进一步提升。本文提出一种双通道推挽钳位互锁谐振栅极驱动器（DPCRGD），用于驱动LLC-DCX副边MOSFET，可提供两路互补驱动信号。相比传统电压源驱动电路及现有研究，该驱动器具有更低的驱动损耗和更小的占用面积。通过原理分析、损耗建模、参数优化与对比研究，并在1.3 MHz、...
解读: 该双通道谐振栅极驱动技术对阳光电源储能与充电产品具有重要应用价值。LLC-DCX拓扑广泛应用于ST系列储能变流器的DC-DC隔离级、PowerTitan储能系统的电池接口变换器，以及充电桩的功率变换模块。该驱动器在1.3MHz高频下实现88%驱动损耗降低和49%面积缩减，可直接应用于：1）储能PCS...
钠诱导的掺钨氧化铟薄膜及异质结太阳能电池在湿热环境中的退化
Sodium-induced degradation of tungsten doped indium oxide film and HJT solar cells in damp-heat environment
Yunren Luo · Jianhua Shi · Shuyi Chen · Haodong Chen 等14人 · Solar Energy · 2025年8月 · Vol.296
摘要 硅异质结（HJT）太阳能电池的可靠性是延长其光伏系统寿命的关键。钠被认为是使用钠钙玻璃封装的光伏组件性能衰减的主要因素之一。本研究探讨了在湿热条件（DH，85 °C和85%相对湿度）下，未封装HJT太阳能电池因NaHCO₃引起的退化行为。Na⁺和H₂O在IWO薄膜晶界处的化学吸附可促进氧化铟向氢氧化铟的转化，导致载流子迁移率下降以及晶界势垒升高。此外，Na⁺穿过IWO薄膜扩散至HJT太阳能电池的钝化层，会恶化nc-Si:H的钝化效果，从而引起HJT太阳能电池效率的降低。研究发现，具有大晶粒...
解读: 该研究揭示HJT电池在湿热环境下钠离子诱导的IWO薄膜降解机制,对阳光电源SG系列光伏逆变器系统可靠性设计具有重要参考价值。研究发现大晶粒IWO薄膜可显著降低效率衰减(从71.4%降至36.6%),为iSolarCloud平台的组件衰减预测模型提供理论依据。建议在逆变器MPPT算法中加入组件湿热老化...