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脉冲功率载荷下引线与带状键合的多物理场有限元分析
Multiphysics Finite Element Analysis of Wire and Ribbon Bonds Under Pulse Power Loads
Maliq Martin · Richard McMahon · Li Ran · Jonny Ranner · IET Power Electronics · 2025年9月 · Vol.18
采用多物理场有限元方法研究铝引线键合在脉冲功率应用中的可靠性问题。大电流导通产生的洛伦兹力对引线键合结构施加显著机械应力，导致引线与芯片界面过度受力，影响长期可靠性。文中提出并分析了一种初步的铝带状键合替代方案，评估其在类似载荷条件下的力学响应与潜在优势。
解读: 该多物理场仿真技术对阳光电源功率器件封装设计具有重要应用价值。在ST系列储能变流器和SG系列大功率逆变器中，SiC/IGBT模块需承受高频脉冲电流，引线键合处的洛伦兹力效应直接影响功率循环寿命。研究提出的铝带状键合方案可优化PowerTitan储能系统中功率模块的机械应力分布，降低芯片-引线界面失效...
基于不同服役里程的电力机车牵引系统IGBT器件剩余寿命评估研究
Research on Remaining Lifetime Evaluation for Traction System IGBT Devices of Electric Locomotives With Different Service Mileage
Wei Lai · Miaomiao Shangguan · Jing Shi · Hui Li 等9人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年4月
电力机车牵引变流器的可靠性高度依赖于IGBT模块。传统基于里程的定期更换维护方式成本高且存在浪费。本文旨在研究考虑不同服役里程因素下，IGBT模块的剩余可靠性评估方法，以实现更精准的寿命预测与维护策略优化。
解读: 该研究关注IGBT模块的剩余寿命评估，对阳光电源的核心业务具有重要参考价值。在光伏逆变器（组串式/集中式）和储能变流器（PowerTitan/PowerStack）中，IGBT是核心功率器件，其可靠性直接决定产品全生命周期运维成本。通过引入基于服役状态的寿命评估模型，可优化iSolarCloud平台...
共源共栅GaN HEMT短路失效机理研究
Exploring Short-Circuit Failure Mechanism of Cascode GaN HEMT
Sheng Li · Qinhan Wang · Weihao Lu · Leke Wu 等12人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2026年3月
本文通过仿真分析与实验验证，深入揭示了共源共栅（Cascode）氮化镓器件在单脉冲短路事件下的失效机理。研究发现了一种独特的“恢复”失效现象，并明确了器件内部两个主要的烧毁区域：栅极指状结构包围的漏极拐角处及其他关键区域。
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器件的应用潜力巨大。本文揭示的Cascode GaN短路失效机理及“恢复”现象，对于优化逆变器功率模块的驱动电路设计、短路保护策略及热管理方案具有重要参考价值。建议研发团队在后续高频化产品设计中，重点关注GaN器件在极端工况...
一种模块化多电平变换器的模型辅助测试方案
A Model Assisted Testing Scheme for Modular Multilevel Converter
Yuan Tang · Li Ran · Olayiwola Alatise · Philip Mawby · IEEE Transactions on Power Electronics · 2016年1月
模块化多电平变换器（MMC）广泛应用于高压直流输电及柔性交流输电系统。制造商与运营商需深入了解子模块的应力条件。本文提出一种模型辅助测试方案，旨在通过仿真与实验结合，准确评估MMC子模块在复杂工况下的运行可靠性与应力分布。
解读: MMC技术是高压大功率电力电子设备的核心，与阳光电源的集中式逆变器及大型储能系统（如PowerTitan系列）的技术架构高度相关。随着储能系统向更高电压等级和更大容量发展，MMC拓扑在电网侧储能及高压并网应用中具有重要潜力。本文提出的模型辅助测试方案，有助于优化阳光电源在大型储能PCS中的功率模块设...
碳化硅MOSFET第三象限特性研究
Investigation Into the Third Quadrant Characteristics of Silicon Carbide MOSFET
Lei Tang · Huaping Jiang · Xiaohan Zhong · Guanqun Qiu 等11人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年1月
由于碳化硅（SiC）MOSFET性能优越，其应用日益广泛。为提升功率密度，研究倾向于利用MOSFET的第三象限特性替代外并肖特基二极管进行死区续流。本文深入探讨了SiC MOSFET第三象限的导通特性、体二极管行为及其对系统效率和可靠性的影响。
解读: 该研究对阳光电源的高功率密度产品线至关重要。随着PowerTitan系列储能系统及组串式逆变器向更高功率密度演进，利用SiC MOSFET的第三象限特性替代外置二极管，可有效减小模块体积并降低损耗。建议研发团队在设计高频DC-DC及逆变电路时，重点评估该特性在不同死区时间下的导通损耗与可靠性，优化驱...
模块化多电平变换器
MMC）工况下压接式IGBT疲劳失效演化实验研究
Wei Lai · Yunjie Wu · Anbin Liu · Zhiyong Yuan 等9人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年8月
本文针对高压直流输电系统核心MMC拓扑中的压接式IGBT（PP IGBT）模块，开展了模拟实际MMC运行工况下的长期老化失效机理研究。通过实验分析，揭示了PP IGBT在复杂电热应力下的疲劳失效演化过程，对提升大功率电力电子设备的可靠性具有重要意义。
解读: 阳光电源在集中式光伏逆变器及大型储能系统（如PowerTitan系列）中，对高功率密度和高可靠性有着极高要求。虽然目前主流产品多采用模块化IGBT，但随着大功率电力电子技术向更高电压等级演进，压接式IGBT（PP IGBT）在极端工况下的失效机理研究对提升系统长寿命运行至关重要。该研究有助于优化阳光...
超快电流分流器
UFCS）：一种千兆赫兹带宽超低电感电流传感器
Luke Shillaber · Yunlei Jiang · Li Ran · Teng Long · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年12月
随着电力电子器件开关速度进入纳秒级，寄生电感引起的过电压成为制约高频化、小型化的关键挑战。本文提出了一种超快电流分流器（UFCS），具备千兆赫兹带宽和超低电感特性，能够精确测量极高电流变化率（di/dt），为宽禁带半导体器件的驱动与保护提供了有效的测试手段。
解读: 该技术对于阳光电源在SiC和GaN等宽禁带半导体器件的应用至关重要。随着PowerTitan储能系统及组串式逆变器向更高开关频率发展，寄生参数对系统效率和可靠性的影响日益显著。UFCS技术可作为研发阶段的精密测试工具，用于优化功率模块的回路设计，降低开关损耗，并提升iSolarCloud平台对功率器...
基于液态金属热界面材料的压接式IGBT器件热接触电阻优化
Thermal Contact Resistance Optimization of Press-Pack IGBT Device Based on Liquid Metal Thermal Interface Material
Xiao Wang · Hui Li · Ran Yao · Wei Lai 等8人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年5月
在压接式IGBT（PP-IGBT）器件中，热接触电阻通常占总热阻的50%以上，严重影响散热并导致结温升高。本文提出了一种通过填充液态金属热界面材料来优化PP-IGBT热接触电阻的方法，旨在降低器件热阻，提升散热性能。
解读: 该技术对阳光电源的集中式逆变器及大功率储能系统（如PowerTitan系列）至关重要。PP-IGBT作为高压大功率应用的核心器件，其散热性能直接决定了系统的功率密度和长期运行可靠性。通过引入液态金属优化热接触电阻，可有效降低器件结温，从而提升逆变器在极端工况下的输出能力，或在同等散热条件下实现更紧凑...
通过针对性优化封装提升压接式IGBT模块的短路耐受能力
Improving Short-Circuit Withstand Capability by Targeted Optimization Package for Press-Pack IGBT Module
Renkuan Liu · Hui Li · Xiaorong Luo · Ran Yao 等10人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年10月
本文针对压接式IGBT（PP-IGBT）模块提出了一种电-热-机械（ETM）多物理场瞬态有限元模型，并设计了一种针对性优化封装（TOP）以提升其短路耐受能力（SCWC）。通过对3.3kV/50A PP-IGBT的建模与耦合关系分析，验证了该优化方案在极端工况下的可靠性提升效果。
解读: 压接式IGBT（PP-IGBT）因其高可靠性和失效短路特性，是阳光电源大功率集中式光伏逆变器及PowerTitan系列大型储能PCS的核心功率器件。本文提出的ETM多物理场耦合建模方法，能够精准评估高压大功率器件在短路故障下的热机械应力，对提升阳光电源核心产品的极端工况可靠性具有重要指导意义。建议研...
利用纳米增强相变材料集成功率模块的风力发电机组部件应力管理
Stress Management of Wind Turbine Components Using a Nano-Enhanced Phase Change Material Integrated Power Module
Xu Zhang · Haiyong Wan · Nikolaos Iosifidis · Borong Hu 等12人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年11月
海上风电机组受波动风况和恶劣海洋环境影响，面临严重的机械与热应力挑战。由于电力电子系统热惯性较低，且频繁的变桨动作加剧了应力波动，本文提出了一种集成纳米增强相变材料的功率模块封装方法，旨在提升风电变流器在极端工况下的热稳定性与可靠性。
解读: 该技术对阳光电源的风电变流器业务具有重要参考价值。海上风电环境复杂，变流器功率模块的散热与热循环寿命是核心痛点。引入纳米增强相变材料（NEPCM）能显著提升模块的热惯性，平抑瞬态热冲击，从而延长IGBT等核心器件的寿命，降低运维成本。建议研发团队评估该封装技术在阳光电源大功率风电变流器中的应用可行性...
SiC MOSFET用于降低开关损耗的动态dv/dt控制策略
Dynamic dv/dt Control Strategy of SiC MOSFET for Switching Loss Reduction in the Operational Power Range
Zebing Wu · Huaping Jiang · Zhenhong Zheng · Xiaowei Qi 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年6月
针对碳化硅（SiC）MOSFET，高dv/dt虽能降低开关损耗，但会引发严重的电磁干扰。本文指出dv/dt随负载电流减小而降低，并提出了一种动态dv/dt控制策略。通过在全工作范围内将dv/dt维持在最大可接受水平，有效降低了开关损耗，并验证了该策略的有效性。
解读: 该研究直接服务于阳光电源的核心功率变换技术。随着公司组串式逆变器及PowerTitan/PowerStack储能系统向高功率密度、高效率方向演进，SiC MOSFET的应用日益广泛。动态dv/dt控制策略能有效平衡开关损耗与EMI性能，对于优化逆变器及PCS的散热设计、缩小磁性元件体积具有重要价值。...
一种用于中压SiC半桥驱动的高隔离门极驱动电源
A T-Shaped High Isolation Gate Driver Power Supply for Medium-Voltage SiC Half-Bridges
Fengjuan Zhang · Hao Feng · Li Ran · Jianyu Pan · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年8月
针对中压宽禁带器件，隔离能力与耦合电容之间的制约是实现紧凑、高可靠门极驱动电源（GDPS）的主要障碍。本文提出了一种采用定制T型磁芯和PCB线圈的松耦合变压器，在有限空间内实现了高隔离度与低耦合电容，有效提升了驱动电路的性能。
解读: 该技术对阳光电源的组串式逆变器及PowerTitan/PowerStack储能系统具有重要参考价值。随着阳光电源向更高电压等级（如1500V及以上）的SiC应用迈进，高dv/dt带来的共模干扰问题日益突出。该T型磁芯变压器方案能显著降低驱动电路的耦合电容，抑制共模电流，提升SiC功率模块的开关可靠性...
非均匀电热特性对并联SiC功率器件在无钳位和钳位电感开关下的影响
The Effect of Electrothermal Nonuniformities on Parallel Connected SiC Power Devices Under Unclamped and Clamped Inductive Switching
Ji Hu · Olayiwola Alatise · Jose Angel Ortiz Gonzalez · Roozbeh Bonyadi 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2016年6月
并联功率器件间的电热特性不均匀会导致功率损耗分配不均，降低系统整体可靠性。此外，不均匀的退化速率会加剧电热差异，从而加速失效过程。本文通过仿真与实验，定量及定性地研究了这一现象，为提升功率模块的长期运行稳定性提供了理论依据。
解读: 随着阳光电源PowerTitan液冷储能系统及组串式逆变器向高功率密度、高效率方向发展，SiC器件的并联应用已成为提升系统效率的关键。本文研究的电热非均匀性问题直接影响大功率模块的均流特性与寿命。建议研发团队在设计高压大电流PCS模块时，重点关注并联SiC器件的动态热分布，利用多物理场仿真优化驱动电...
一种结合Vgs和Vds检测的SiC MOSFET短路保护方法
A Short-Circuit Protection Method for SiC MOSFET Using Combined Vgs and Vds Detection
Jiaming Xie · Jinxiao Wei · Hao Feng · Binbing Wu 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年9月
本文提出了一种简单可靠的SiC MOSFET短路保护（SCP）方法，通过同时监测栅源电压（Vgs）和漏源电压（Vds）实现。当Vgs和Vds同时超过预设阈值时触发保护，能有效应对硬开关故障等短路工况。
解读: 随着阳光电源在光伏逆变器和储能系统（如PowerTitan、PowerStack）中大规模应用SiC功率器件以提升功率密度和效率，SiC的短路耐受能力成为系统可靠性的关键瓶颈。该方法通过双参数监测，能更精准地识别短路故障，避免误触发，对于提升组串式逆变器及PCS模块在极端工况下的鲁棒性具有重要参考价...
一种基于温度梯度的IGBT模块潜在缺陷识别方法
A Temperature Gradient-Based Potential Defects Identification Method for IGBT Module
Bing Gao · Fan Yang · Minyou Chen · Li Ran 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2017年3月
本文提出了一种基于温度梯度的设备状态评估方法，并以IGBT模块为例进行了研究。研究表明，IGBT模块热阻的增加和功率损耗的增大，会导致温度梯度发生变化，从而可用于识别潜在的性能退化与缺陷。
解读: IGBT是阳光电源光伏逆变器、储能变流器（PCS）及风电变流器的核心功率器件。该方法通过监测温度梯度实现IGBT潜在缺陷的早期识别，对于提升PowerTitan、PowerStack等储能系统及组串式逆变器在严苛环境下的运行可靠性具有重要意义。建议研发团队将其集成至iSolarCloud智能运维平台...
一种具有超低寄生电感和集成PCB微管冷却的无引线PCB加DBC混合SiC MOSFET功率模块
A Wire-Free PCB Plus DBC Hybrid SiC MOSFET Power Module With Ultra-Low Parasitic Inductance and Integrated PCB Microtube Cooling
Liyu Yao · Jinpeng Cheng · Shuyu Liu · Hao Feng 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 预计 2026年5月
碳化硅（SiC）器件虽具备高开关速度和功率密度，但受限于寄生电感和散热能力。传统PCB封装多采用引线键合，存在寄生电感大、单面散热效率低等问题。本文提出一种无引线PCB与DBC混合封装结构，通过集成PCB微管冷却技术，显著降低了寄生电感并提升了散热性能。
解读: 该技术对阳光电源的核心产品线具有极高的应用价值。在组串式光伏逆变器和PowerTitan/PowerStack储能变流器（PCS）中，提升功率密度和开关频率是核心竞争力。该无引线封装技术能有效抑制SiC器件在高频开关下的电压尖峰，降低开关损耗，同时通过微管冷却解决高功率密度下的热瓶颈。建议研发团队关...
低结温波动
ΔTj）应力循环对IGBT功率模块芯片连接层寿命建模的影响
Wei Lai · Minyou Chen · Li Ran · Olayiwola Alatise 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2016年9月
本文研究了功率模块老化过程中，低幅值结温波动（ΔTj）对芯片连接层寿命的影响。研究发现，这些频繁发生的微小应力循环对累积损伤有显著贡献，对于提升电力电子变换器的可靠性监测与寿命预测模型精度具有重要意义。
解读: 该研究直接关联阳光电源核心产品（光伏逆变器、储能PCS、风电变流器）中功率模块的可靠性设计。阳光电源的组串式逆变器和PowerTitan储能系统在复杂工况下常面临频繁的负载波动，导致结温微小循环。传统的寿命模型往往忽略低幅值应力，而本研究提出的修正模型能更精准地评估芯片连接层（Die-Attach）...
一种用于中压应用模块化多电平变换器
MMC）及直流变压器的移相方波调制
Ran Mo · Hui Li · Yanjun Shi · IEEE Transactions on Power Electronics · 2019年7月
本文提出了一种适用于中压应用中模块化多电平变换器（MMC）及直流变压器的移相方波调制策略。该技术在不增加总器件额定值（TDR）且不降低直流电流控制能力的前提下，有效减小了子模块电容的体积。文中详细阐述了该方法的工作原理。
解读: 该研究提出的PS-SWM调制策略对阳光电源的PowerTitan系列大型储能系统及中压光伏并网方案具有重要参考价值。通过优化MMC子模块电容设计，可进一步提升储能PCS的功率密度，降低系统体积与成本。建议研发团队评估该调制策略在兆瓦级储能变流器中的应用潜力，特别是在提升系统动态响应与直流侧控制精度方...
利用侧柱绕组实现矩阵变压器的800V转48V高效率LLC-DCX
Highly Efficient 800-to-48-V LLC-DCX With Matrix Transformer Using Side Leg Windings
Yihui Zhang · Hao Feng · Li Ran · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年1月
本文提出一种在矩阵变压器中增加侧柱绕组的方案，通过磁通分流和平均化技术，有效降低磁芯损耗并提升利用率。该方法无需复杂的空气隙调节，利用现成磁芯即可实现，为高压输入、低压输出的DC-DC变换器提供了一种高效、易于制造的磁集成解决方案。
解读: 该技术对阳光电源的储能系统（如PowerTitan、PowerStack）及高压组串式逆变器具有重要参考价值。随着光储系统向高压化（800V/1500V）发展，DC-DC变换环节的效率与功率密度成为核心竞争力。矩阵变压器结合侧柱绕组技术，能显著降低磁性元件损耗并简化制造工艺，有助于提升储能PCS模块...
用于碳化硅MOSFET的基板嵌入式电力电子封装
Substrate Embedded Power Electronics Packaging for Silicon Carbide mosfets
Ameer Janabi · Luke Shillaber · Wucheng Ying · Wei Mu 等9人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年8月
本文提出了一种用于分立芯片的新型电力电子封装方案——标准单元。该方案由阶梯蚀刻活性金属钎焊（AMB）基板和柔性印刷电路板（flex-PCB）组成。该标准单元具有高导热性、完全电气绝缘和低杂散电感等优势，有效提升了SiC MOSFET器件的整体性能。
解读: 该技术对阳光电源的核心产品线具有显著的赋能作用。SiC MOSFET是提升组串式光伏逆变器功率密度和效率的关键，而封装技术直接决定了器件在高频开关下的散热能力与杂散电感表现。采用AMB基板和柔性PCB的嵌入式封装方案，可显著降低寄生参数，减少开关损耗，这对阳光电源的PowerTitan储能系统及新一...
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