Tongyao Han · Yifei Luo · Binli Liu · Hao Yuan 等5人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年4月

针对IGBT功率模块在短时过载时的热应力和电热特性强非线性,数据手册二维安全工作区(SOA)无法满足可靠性评估需求。提出基于热平衡原理的SOA定量评估方法,建立包含电压、电流和结温的三维SOA防止IGBT热失效。所提SOA表明IGBT可在超额定电流两倍以上安全运行,结温可超448.15K(175°C)而不发生热失效。建立器件热不稳定性表征准则和半导体物理-热传导理论集成的净热流分析模型,考虑长期运行中电热特性退化对SOA的影响。仿真和实验验证了SOA及其退化有效预测短时过载下IGBT可靠性。

解读: 该IGBT三维安全工作区评估技术对阳光电源IGBT功率模块应用有重要可靠性保障价值。热平衡SOA方法可应用于ST储能变流器和SG光伏逆变器的IGBT选型和过载保护设计,提高短时过载能力。电热耦合退化模型对PowerTitan大型储能系统的长期可靠性预测和维护策略制定有指导意义。该技术对阳光电源功率模...

Shuai Liu · Zhan Shen · Huai Wang · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年10月

本文提出了直流母线应用中薄膜电容器的安全工作区（SOA）概念。该SOA通过电容器电压和纹波电流来界定，综合考虑了环境温度、老化程度及参数偏差的影响，并提供了理论推导与实验验证。

解读: 直流母线电容是光伏逆变器（如SG系列组串式逆变器）和储能系统（如PowerTitan/PowerStack）中决定寿命的关键薄膜器件。该研究提出的SOA概念为阳光电源的研发提供了量化评估工具，有助于在设计阶段更精准地平衡功率密度与可靠性。通过引入环境温度与老化参数，可优化iSolarCloud平台的...

Arun Narasimhan · Rajesh Rao · Ankur Jain · IEEE Transactions on Components, Packaging and Manufacturing Technology · 2024年12月

预测功率金属 - 氧化物 - 半导体场效应晶体管（MOSFET）器件的温度上升对于确保其可靠性和性能以及防止热失控至关重要。虽然通常会为功率MOSFET的运行规定安全工作区（SOA），但通过实验确定安全工作区内防止热失控的漏极电流限制非常繁琐，而且常常会导致多个测试器件在达到极限时损坏。因此，仍然需要强大而准确的理论工具来预测实际功率MOSFET中的最大允许漏极电流。本研究通过解析和数值传热建模来满足这一重要需求。基于沟道区域周围半无限介质中一维热流的简化假设，采用拉普拉斯变换技术推导出器件中瞬...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于功率MOSFET热传导和热失控预测的研究具有重要的工程应用价值。功率MOSFET是光伏逆变器和储能变流器中的核心功率器件，其热管理直接关系到系统的可靠性、效率和寿命。 该研究的核心价值在于提供了两种互补的热分析方法：基于拉普拉斯变换的解析解和数值仿真模型。这使得我...

Michele Riccio · Vincenzo d Alessandro · Gianpaolo Romano · Luca Maresca 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2018年9月

本文提出了一种SiC功率MOSFET的温度相关SPICE模型。该模型描述了器件的静态和动态行为，并考虑了漏电流和碰撞电离效应。通过特性测试和数据手册提取与工艺相关的MOSFET参数，并采用SPICE标准组件及模拟行为建模模块实现。

解读: 该研究对阳光电源的核心产品线具有极高价值。随着公司组串式逆变器及PowerTitan/PowerStack储能系统向高功率密度和高效率演进，SiC器件的应用已成为主流。该温度相关模型能够精确模拟SiC MOSFET在极端工况下的热特性及安全工作区（SOA）表现，有助于优化逆变器及PCS的功率模块设计...

Wenfang Du · Xing-Bi Chen · IEEE Transactions on Power Electronics · 2015年1月

本文提出了一种集成pMOS的n型功率LDMOS结构，旨在提升器件的安全工作区（SOA）。该结构通过三个外部端子，在高压大电流条件下利用两种类型的多数载流子进行导电。pMOS被集成在nMOS的耐压区之外，在高压大电流工况下，通过控制pMOS栅极，有效改善了器件的导通特性与可靠性。

解读: 该研究针对功率半导体器件的SOA瓶颈提出了创新性结构设计，对阳光电源的核心产品线具有重要参考价值。在组串式逆变器和PowerTitan系列储能PCS中，功率器件的耐压与大电流下的可靠性是系统效率与寿命的关键。该双栅LDMOS技术若能应用于驱动电路或辅助电源模块，可显著提升系统在极端工况下的鲁棒性。建...

Jianpeng Wang · Wenjie Chen · Jin Zhang · Meng Xu 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年4月

IGBT模块通常由多个并联芯片组成以满足电流需求。由于布局不对称，各芯片电热行为存在显著差异，导致单芯片过热风险增加。本文提出了一种建模分析多芯片模块温度分布不均的新方法，并据此重新定义了器件的安全工作区（SOA），以提升功率模块的可靠性。

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储能系统）中功率模块的可靠性设计。在大功率电力电子变换器中，IGBT模块的均流与热管理是决定产品寿命和功率密度的关键。通过该文提出的建模方法，研发团队可更精准地评估多芯片并联下的热应力，优化逆变器...

张岩薛少鹏李阳李现亭刘进军 · 电工技术学报 · 2025年8月 · Vol.40

受寄生电感或串联器件分压不均影响，SiC MOSFET可能承受超出安全工作区的短时过电压硬开关应力，导致参数退化或失效。现有可靠性研究多集中于安全工作区内长期静态工况，难以准确评估实际寿命。本文研究两种额定电压SiC MOSFET在过电压硬开关下的退化机制，并与栅极开关应力及静态过电压实验结果对比。结果表明：第一象限工作器件因栅氧化层退化，阈值电压Vth和导通电阻RDS(on)下降，栅极漏电流IGSS与漏极截止电流IDSS上升，动态特性随之改变；第三象限工作器件因堆垛层错扩展导致体二极管正向压降...

解读: 该研究揭示的SiC MOSFET过电压硬开关退化机理对阳光电源功率器件应用具有重要价值。在ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器中，母线电压波动、寄生电感振荡及串联器件分压不均常导致SiC器件承受瞬态过电压应力。研究发现的热载流子注入导致Vth和RDS(on)退化、体二极管压降增加等机制，可指导Po...

赵耀刘征王志强王进君李国锋 · 中国电机工程学报 · 2025年8月 · Vol.45

碳化硅（SiC）金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）在实际运行中常面临浪涌工况，易导致器件失效，其浪涌安全工作区（SOA）是可靠性评估的关键指标。传统评估方法依赖多次破坏性实验，成本较高。为此，提出一种低成本评估方法：首先建立考虑温度非线性影响的降阶热网络模型，并结合体二极管电路模型构建电热耦合模型；进而生成多工况下器件温度数据集，采用Kriging代理模型建立工况与结温的映射关系，实现SOA快速预测；最后通过破坏性实验验证了该方法的有效性。

解读: 该SiC MOSFET浪涌SOA评估技术对阳光电源功率器件应用具有重要价值。在ST储能变流器和SG光伏逆变器中，SiC器件常面临电网故障、负载突变等浪涌工况，传统破坏性测试成本高昂。该研究提出的POD降阶热网络模型结合Kriging代理模型方法，可快速预测器件在多工况下的结温与SOA边界，显著降低可...

Xin Yang · Ye Yuan · Zhiqiang Long · Jorge Goncalves 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2016年3月

本文提出了一种主动电压控制（AVC）方法，通过经典反馈控制使IGBT集电极电压瞬态跟踪预定义轨迹。该方法在保证IGBT处于安全工作区（SOA）、抑制电磁干扰（EMI）、减轻电压/电流应力、优化功率损耗及实现器件均流方面具有显著优势。

解读: 该技术对阳光电源的核心产品线（如组串式/集中式光伏逆变器、PowerTitan/PowerStack储能系统及风电变流器）具有重要意义。在高功率IGBT应用中，开关过程的电压尖峰和EMI是影响系统可靠性的关键因素。通过引入主动电压控制（AVC），可精确调节IGBT开关轨迹，在提升系统效率的同时，有效...

Yushan Liu · Xuyang Liu · Xiao Li · Haiwen Yuan · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年7月

本文针对氮化镓（GaN）高电子迁移率晶体管在高速开关应用中面临的桥臂串扰问题，提出了一种考虑多参数相关效应的解析模型。该模型旨在通过深入分析器件特性，优化开关过程，从而有效抑制串扰，提升电力电子系统的整体性能与可靠性。

解读: GaN等宽禁带半导体是实现阳光电源逆变器及充电桩高功率密度、高效率的关键技术路径。该研究提出的桥臂串扰解析模型，对于优化阳光电源户用光伏逆变器及电动汽车充电桩中高频功率模块的驱动电路设计具有重要指导意义。通过精确的安全工作区（SOA）分析，可有效降低高频开关下的误导通风险，提升系统可靠性。建议研发团...

Jiabin Wang · Lvyang Chen · Xiangyu Zhang · Jiapeng Liu 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年11月

集成门极换流晶闸管（IGCT）以其低导通态电压和高浪涌电流能力而闻名，但历史上，其关断电流能力有限限制了它们的应用。本文研究了IGCT在超低电压条件下的一种异常高电流关断模式。通过全面的理论分析和仿真，证明了IGCT在超低电压下能够实现数倍于其额定电流的关断能力，突破了传统上对严格门极换流条件的要求。这一发现显著扩大了IGCT的安全工作区（SOA），为优化其在高功率应用中的使用提供了新视角。本文的研究结果为姊妹篇论文奠定了基础，姊妹篇论文将利用这一现象探索进一步提高IGCT关断性能的混合开关设计...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于IGCT器件关断性能提升的研究具有重要的战略价值。IGCT作为高压大功率半导体器件，其低导通压降和高浪涌电流能力一直是大型光伏逆变器和储能变流器的理想选择，但关断电流能力不足始终制约着其在超大功率应用场景中的推广。 该研究发现的"超低电压条件下异常高电流关断模式"...

Debiprasad Nayak · Yakala Ravi Kumar · Sumit Pramanick · IEEE Transactions on Industrial Electronics · 2025年10月 · Vol.73

本文提出一种结合不连续脉宽调制（DPWM）与系统级电流控制器的闭环主动热控制（ATC）方法，通过调节钳位角α优化开关损耗，实现IGBT结温约束下提升并网逆变器kVA容量，并支持高温环境满功率运行；采用Foster热模型进行结温估算。

解读: 该技术高度适配阳光电源组串式逆变器（如SG系列）及ST系列储能变流器（PCS），可显著提升其在高温工况（如中东、澳洲地面电站）下的持续过载能力与降额容忍度。建议将ATC算法集成至iSolarCloud平台，结合实时环境温度与器件结温预测，动态优化DPWM策略，延长IGBT寿命并增强PowerTita...

Zekun Li · Bing Ji · Kun Tan · Puzhen Yu 等6人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年3月

尽管碳化硅（SiC）MOSFET性能优越，但其热容量小、开关速度快，对短路保护提出了更高要求。本文提出一种基于漏源电压（V_DS）摆动的快速可靠短路保护方法，可在器件达到临界损伤前迅速检测并关断。该方法在150 ns和24 ns内分别实现Type-I与Type-II短路的超快检测；利用现有RC缓冲电路实现短路检测与主电路保护的集成，不改变其原有功能；结合低成本数字栅极驱动器中的新型采样保持（S/H）电路，提升工况适应性。实验平台验证了该方案的有效性与重复性。

解读: 该SiC MOSFET快速短路检测技术对阳光电源ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器具有重要应用价值。其150ns超快检测响应可显著提升功率模块可靠性，特别适用于PowerTitan大型储能系统中高频开关场景的器件保护。基于Vds摆动的检测方法与现有RC缓冲电路集成，无需额外硬件成本，可直接应用于...