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功率半导体器件损耗分布的统计表征
Statistical Characterization for Loss Distributions of Power Semiconductor Devices
Ke Ma · Jiayang Lin · Ye Zhu · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年7月
本文提出了一种基于H桥测试电路的方法，用于揭示功率半导体器件开关损耗和通态电压的统计分布。该方法通过专门设计的测试序列，能够更准确地评估功率电子系统的可靠性，为器件损耗特性的深入研究提供了统计学依据。
解读: 该研究直接服务于阳光电源核心产品（光伏逆变器、储能PCS、风电变流器）的可靠性设计。功率器件是这些产品的核心损耗源，通过统计学方法量化损耗分布，有助于优化组串式及集中式逆变器在极端工况下的热设计与寿命预测。建议研发团队将此统计表征方法引入PowerTitan等储能系统的功率模块选型与可靠性验证流程中...
基于栅极电压的功率半导体器件主动热控制
Gate Voltage-Based Active Thermal Control of Power Semiconductor Devices
Abhishek Chanekar · Nachiketa Deshmukh · Abhinav Arya · Sandeep Anand · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年9月
主动热控制（ATC）常用于降低功率半导体器件（PSD）的结温波动并提升可靠性。通过调节栅极电压改变PSD的功率损耗是实现ATC的有效方法。本文探讨了在静态I-V特性的欧姆区内，栅极电压变化对功率损耗的影响机制及控制策略。
解读: 该技术对阳光电源的组串式逆变器及PowerTitan系列储能变流器（PCS）具有重要价值。通过栅极电压的主动热控制，可以在极端工况下动态优化IGBT/SiC模块的结温分布，显著延长功率模块的使用寿命，降低故障率。建议研发团队在下一代高功率密度逆变器设计中引入该控制策略，以提升产品在高温、高负载环境下...
一种用于交通电气化的100kW碳化硅开关槽变换器
A 100-kW SiC Switched Tank Converter for Transportation Electrification
Ze Ni · Yanchao Li · Chengkun Liu · Mengxuan Wei 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2020年6月
本文提出了一种用于交通电力电子系统的100kW碳化硅（SiC）开关槽变换器（STC）。该双向DC-DC变换器旨在实现300-600V的电压转换。文中提出了总半导体损耗指数以评估拓扑及器件技术，并利用该指数对升压变换器与单单元STC进行了公平对比。
解读: 该研究提出的高功率密度、高效率SiC开关槽变换器（STC）拓扑，对阳光电源的电动汽车充电桩及储能变流器（PCS）业务具有重要参考价值。随着PowerTitan等储能系统向更高功率密度演进，该拓扑在DC-DC级的高效转换能力可优化系统体积与散热设计。建议研发团队关注该拓扑在宽电压范围下的效率表现，评估...
用于宽禁带功率模块的石墨嵌入式高性能绝缘金属基板
Graphite-Embedded High-Performance Insulated Metal Substrate for Wide-Bandgap Power Modules
Emre Gurpinar · Shajjad Chowdhury · Burak Ozpineci · Wei Fan · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年1月
宽禁带（WBG）半导体器件（如SiC MOSFET）凭借优异的材料特性，能在更小的面积内处理更高功率。然而，WBG转换器功率密度提升导致热管理挑战加剧。本文提出一种石墨嵌入式绝缘金属基板，旨在优化WBG功率模块的散热性能，以应对高功率密度下的热损耗问题。
解读: 该技术对阳光电源的SiC应用至关重要。随着PowerTitan系列储能系统及组串式光伏逆变器向更高功率密度演进，SiC MOSFET的热管理成为提升效率与可靠性的核心。石墨嵌入式基板能显著降低热阻，有助于减小逆变器和PCS的体积，提升散热极限。建议研发部门关注该基板在高温高压环境下的长期可靠性，并评...
损耗约束下对功率因数变化具有鲁棒性的三电平优化脉冲模式
Loss-Constrained Three-Level Optimized Pulse Patterns With Robustness to Power Factor Variations
Isavella Koukoula · Petros Karamanakos · Tobias Geyer · IEEE Transactions on Industry Applications · 2025年2月
本文介绍了三级优化脉冲模式（OPPs）的计算方法，该方法在限制变流器损耗的同时，能保持对功率因数变化的鲁棒性。通过在优化过程中对每个半导体开关的开关损耗和导通损耗进行约束，改善了半导体损耗与电流谐波畸变之间的权衡关系。此外，为了扩大损耗约束优化问题的解空间，从而增加优化过程的自由度，放宽了传统优化脉冲模式的对称性。再者，为了增强所提出的优化脉冲模式对功率因数变化的鲁棒性，优化问题对一定范围的功率因数而非单一功率因数下的半导体损耗进行约束，从而减少了不同负载条件下的损耗变化。如所给出的数值结果所示...
解读: 该损耗约束三电平OPP技术对阳光电源ST系列储能变流器和PowerTitan大型储能系统具有重要应用价值。通过多目标优化框架联合最小化THD和开关损耗，可直接提升三电平拓扑变流器的效率和电能质量。其对功率因数变化的鲁棒性设计，特别适用于储能系统充放电工况频繁切换场景，能有效降低SiC功率模块的热应力...
基于人工神经网络的SiC MOSFET功率模块开关损耗预测
ANN-Assisted Switching Loss Prediction for SiC MOSFET Power Module
Youyang Wang · Wenxiao Wang · Shilong Zhu · Hui Zhu 等8人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 预计 2026年5月
准确快速地确定开关损耗对于SiC MOSFET功率模块的能耗评估和系统散热设计至关重要。然而，传统方法难以兼顾建模复杂度和预测精度。本文提出了一种有效的开关损耗预测方法，利用人工神经网络（ANN）实现高精度与低复杂度的平衡。
解读: 该技术对阳光电源的核心业务具有极高价值。随着公司组串式逆变器及PowerTitan/PowerStack储能系统向高功率密度、高效率方向演进，SiC器件的应用日益普及。该ANN辅助预测方法可直接优化逆变器及PCS的散热设计，减少过设计带来的成本浪费，并提升系统在极端工况下的热管理精度。建议研发团队将...
三电平有源NPC变换器损耗平衡的改进调制方案
Improved Modulation Scheme for Loss Balancing of Three-Level Active NPC Converters
Yi Deng · Jun Li · Kee Ho Shin · Tero Viitanen 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2017年4月
三电平中点钳位（NPC）变换器广泛应用于高功率中压领域，但其半导体器件间存在功率损耗不均衡问题，尤其在低基频运行工况下更为严重。本文提出了一种改进的调制方案，旨在解决该拓扑的损耗不平衡挑战，提升变换器的整体效率与热稳定性。
解读: 该研究直接关联阳光电源的核心产品线——大功率组串式及集中式光伏逆变器。三电平ANPC拓扑是提升逆变器效率与功率密度的关键技术，尤其在大型地面电站及工商业场景中，损耗平衡直接影响器件寿命与散热设计。通过优化调制策略解决损耗不均，可有效降低IGBT模块的热应力，提升高功率密度产品的可靠性。建议研发团队在...
低损耗MOS可控存储载流子二极管
Low-Loss MOS-Controllable Stored-Carrier Diode
Hiroshi Suzuki · Tomoyuki Miyoshi · Takashi Hirao · Yusuke Takada 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年4月
我们先前提出了一种金属氧化物半导体可控存储载流子二极管（MOSD），以突破传统 p - n 二极管在导通损耗和开关损耗之间的折衷问题。这种 MOSD 的结构是在阳极区域添加一个 n 沟道金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET），用于动态控制存储载流子密度。本研究的仿真结果表明，由于深 p⁻ 层完全覆盖 MOS 栅极，与 MOSFET 中的栅控体二极管相比，我们的 MOSD 的开关损耗能够充分降低。窄单元宽度和电子阻挡层（EBL）分别是我们 MOSD 的特性，它们也分别增强了开关损耗和正向电压...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项MOS可控储载二极管（MOSD）技术对我们在光伏逆变器和储能变流器领域具有重要的战略价值。该技术通过在阳极区集成n沟道MOSFET来动态控制载流子密度，成功突破了传统p-n二极管导通损耗与开关损耗之间的固有矛盾，这正是我们高功率密度产品设计中长期面临的核心瓶颈。 从技...
一种通过PWM零序注入实现NPC变换器功率器件损耗重分配的技术
A Loss Redistribution Technique for the Power Devices in the NPC Converter by PWM Zero-Sequence Injection
Jiuyang Zhou · Shih-cheng Shie · Po-tai Cheng · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年6月
针对中点钳位（NPC）变换器在传统调制下功率器件损耗分布不均、影响可靠性的问题，本文提出了一种零序电压注入技术。该方法在不增加额外硬件的前提下，有效实现了功率损耗的重新分配，且其效果不受运行工况限制，显著提升了变换器的可靠性。
解读: NPC三电平拓扑是阳光电源大功率组串式逆变器（如SG系列）及集中式逆变器的核心技术路线。该文献提出的零序注入损耗均衡技术，能够有效解决三电平拓扑中内管与外管热应力不均的问题，直接提升功率模块的寿命与可靠性。在阳光电源的产品研发中，该技术可优化散热设计，降低对IGBT模块的过设计要求，从而降低成本。建...
包含器件额定信息的功率半导体完整损耗与热模型
Complete Loss and Thermal Model of Power Semiconductors Including Device Rating Information
Ke Ma · Amir Sajjad Bahman · Szymon Beczkowski · Frede Blaabjerg · IEEE Transactions on Power Electronics · 2015年5月
功率器件的热负载直接影响变流器系统的可靠性。本文提出了一种综合考虑电气负载与器件额定参数的损耗及热模型，克服了传统模型仅关注电气负载作为设计变量的局限性，为功率半导体在变流器中的精确热设计提供了理论支撑。
解读: 该研究对于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）具有极高的应用价值。在追求高功率密度和长寿命的背景下，精确的热模型是优化功率模块选型与散热设计的关键。通过将器件额定参数纳入模型，研发团队可在设计阶段更精准地评估IGBT/SiC模块在极端...
实现碳化硅MOSFET的零开关损耗
Achieving Zero Switching Loss in Silicon Carbide MOSFET
Xuan Li · Xu Li · Pengkun Liu · Suxuan Guo 等8人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2019年12月
由于单极性导电机制，碳化硅（SiC）MOSFET的开关损耗较硅基IGBT显著降低，使其适用于高频应用。然而，开关损耗仍是限制开关频率提升的热瓶颈。本文探讨了实现SiC MOSFET零开关损耗的技术路径，旨在进一步提升电力电子变换器的功率密度与效率。
解读: 该技术对于阳光电源的核心产品线具有极高的战略价值。在组串式光伏逆变器和PowerTitan/PowerStack储能变流器（PCS）中，SiC器件的广泛应用已是提升效率与功率密度的关键。通过实现零开关损耗，可进一步提高逆变器开关频率，从而减小磁性元件体积，降低整机重量与成本。建议研发团队关注该零损耗...
基于数据手册的SiC MOSFET开关损耗、开通/关断过电压、di/dt及dv/dt预测方法
Datasheet Driven Switching Loss, Turn-ON/OFF Overvoltage, di/dt, and dv/dt Prediction Method for SiC MOSFET
Cheng Qian · Zhiqiang Wang · Guoqing Xin · Xiaojie Shi · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年8月
本文提出了一种基于器件数据手册的SiC MOSFET开关损耗、开通/关断过电压、di/dt及dv/dt的快速解析预测方法。通过电荷守恒和磁通守恒原理简化开关过程分析，建立了相应的解析方程，为电力电子变换器的设计与优化提供了高效的理论支撑。
解读: 该研究对阳光电源的核心业务至关重要。随着SiC MOSFET在组串式光伏逆变器（如SG系列）和储能变流器（如PowerTitan系列）中的广泛应用，高频化带来的开关损耗和EMI问题日益突出。本文提出的解析预测方法，能够帮助研发团队在产品设计初期快速评估SiC器件的动态性能，无需繁琐的仿真即可优化驱动...
基于H桥测试电路的功率半导体热特性表征方法
Thermal Characterization Method of Power Semiconductors Based on H-Bridge Testing Circuit
Ye Zhu · Ke Ma · Xu Cai · IEEE Transactions on Power Electronics · 2019年9月
本文提出了一种基于H桥测试电路的功率半导体器件热特性表征方法，涵盖了相应的控制策略与测量手段。该方法使待测器件（DUT）在开关模式下运行，更贴近实际应用场景。由于开关损耗的存在，该方法能够实现与实际工况相似的结温范围，为功率器件的热性能评估提供了更准确的测试方案。
解读: 该热特性表征方法对阳光电源的核心业务至关重要。在组串式及集中式光伏逆变器、PowerTitan系列储能变流器（PCS）的研发中，功率模块（IGBT/SiC）的结温管理直接决定了产品的可靠性与功率密度。通过采用更贴近实际开关工况的H桥测试法，研发团队能更精准地获取器件热参数，优化散热设计与寿命预测模型...
用于降低半导体压降非线性失真的ZVS逆变器高精度控制
High-Precision Control for ZVS Inverter to Reduce Nonlinear Distortion of Semiconductor Voltage Drop
Hailin Zhang · Jun Yao · Baoquan Kou · Jian Wei · IEEE Transactions on Power Electronics · 2020年4月
辅助谐振缓冲逆变器（ARSC）因其低开关损耗和死区效应，非常适用于高精度应用。然而，由导通电阻引起的半导体压降是影响高精度输出的关键问题。本文针对该问题提出了高精度控制策略，以补偿非线性失真，提升逆变器输出性能。
解读: 该研究针对ZVS逆变器中的非线性失真补偿，对阳光电源的高端组串式逆变器及工商业光伏逆变器具有重要参考价值。随着光伏电站对电能质量要求日益严苛，通过优化控制算法补偿半导体压降，可进一步提升逆变器在低电流区间的输出精度和THD表现。建议研发团队关注该拓扑在提升逆变器效率与电能质量方面的潜力，并评估其在下...
模块化多电平变换器的器件级损耗平衡控制
Device-Level Loss Balancing Control for Modular Multilevel Converters
Huan Qiu · Jinyu Wang · Pengfei Tu · Yi Tang · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年4月
模块化多电平变换器（MMC）在中高压应用中具有可扩展性、低谐波和高效率等优势。然而，由于功率器件数量多，其可靠性面临挑战，特别是上下桥臂之间显著的损耗不均匀分布问题。本文提出了一种器件级损耗平衡控制策略，旨在优化MMC内部功率器件的热应力分布，提升系统整体可靠性。
解读: MMC拓扑在阳光电源的大型地面光伏电站及高压储能系统（如PowerTitan系列）中具有重要应用潜力。该文章提出的损耗平衡控制策略，能够有效解决多电平拓扑中功率器件热分布不均导致的寿命衰减问题，对于提升大型储能系统和高压并网逆变器的长期可靠性具有重要参考价值。建议研发团队将其应用于高压PCS的控制算...
用于多端高压直流输电网络中模块化多电平变换器的新型高效子模块
New Efficient Submodule for a Modular Multilevel Converter in Multiterminal HVDC Networks
Grain Philip Adam · Ibrahim Abdelsalam · John Edward Fletcher · Graeme M. Burt 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2017年6月
在高压应用中，半导体总损耗（导通损耗和开关损耗）决定了模块化多电平变换器（MMC）的可行性。本文提出了一种新型子模块排列方式，旨在降低MMC的半导体总损耗，使其低于传统的半桥MMC（HB-MMC）。
解读: 该研究聚焦于高压直流输电（HVDC）领域的核心拓扑优化，对阳光电源的集中式逆变器及大型储能系统（如PowerTitan系列）的功率变换效率提升具有重要参考价值。随着光伏与储能系统向更高电压等级（如1500V甚至更高）发展，降低功率模块的开关与导通损耗是提升系统整体效率的关键。建议研发团队关注该新型子...
基于GaN器件的MagCap DC-DC变换器：设计考量与准谐振运行
MagCap DC–DC Converter Utilizing GaN Devices: Design Consideration and Quasi-Resonant Operation
Jong-Won Shin · Masanori Ishigaki · Ercan M. Dede · Jae Seung Lee · IEEE Transactions on Power Electronics · 2019年3月
本文提出了一种利用GaN半导体器件的MagCap DC-DC变换器，旨在提升车载电源系统的效率与模块化水平。该拓扑结构类似于反激变换器，但所有开关管均能实现软开关。文章针对变压器和电容提出了设计指南，综合考虑了导通损耗及开关管的电压应力。
解读: 该技术对阳光电源的电动汽车充电桩及储能系统（如PowerStack/PowerTitan中的DC-DC环节）具有重要参考价值。GaN器件的应用能显著提升变换器的功率密度和效率，符合公司产品向小型化、高频化发展的趋势。建议研发团队关注该拓扑的软开关特性，评估其在车载充电模块或小型化储能PCS中的应用潜...
用于预测功率模块中SiC MOSFET芯片功率损耗与温度的电热联合仿真
Electrothermal Cosimulation for Predicting the Power Loss and Temperature of SiC MOSFET Dies Assembled in a Power Module
作者未知 · IEEE Transactions on Power Electronics · 日期未知
本文提出了一种电热联合仿真方法，能够精确复现Buck变换器功率模块中SiC MOSFET芯片的功率损耗与温度。研究重点在于SiC MOSFET体二极管的非理想电流-电压特性，通过电热耦合模型实现了对器件运行状态的准确预测。
解读: 该技术对阳光电源的核心业务至关重要。随着公司在组串式逆变器、PowerTitan/PowerStack储能系统及风电变流器中大规模应用SiC器件以提升功率密度和效率，精确的电热联合仿真能显著优化功率模块的热设计与可靠性评估。建议研发团队引入该仿真流程，通过多物理场耦合分析，在产品设计阶段精准预测Si...
基于氮化镓的全桥变换器PCB寄生电容损耗研究
Research on Losses of PCB Parasitic Capacitance for GaN-Based Full Bridge Converters
Wuji Meng · Fanghua Zhang · Guangdong Dong · Jianping Wu 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年4月
宽禁带半导体器件的应用提升了功率变换器的开关频率与功率密度，但PCB寄生参数的影响随之凸显，导致性能下降及额外损耗。本文重点研究了PCB寄生电容引起的额外损耗，为高频功率电路设计提供了理论支撑。
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器件的应用日益广泛。PCB寄生参数在高频开关工况下对效率和EMI性能影响显著。本研究对于优化阳光电源新一代高频组串式逆变器及微型逆变器的PCB布局设计具有重要参考价值，有助于降低高频损耗，提升整机效率。建议研发团队在后续设计...
一种降低器件导通损耗的三角形输入连接三相电流源整流器
A novel three-phase current source rectifier with delta-type input connection to reduce the device conduction loss
Ben Guo · Fei Wang · Eddy Aeloiza · IEEE Transactions on Power Electronics · 2016年2月
本文提出了一种新型三角形输入连接的三相电流源整流器（CSR）拓扑。传统的CSR具有降压AC-DC转换、交流滤波器体积小及浪涌电流限制等优势，但半导体器件的高导通损耗限制了其应用。该拓扑通过优化输入连接方式，有效降低了器件导通损耗，提升了系统效率。
解读: 该研究聚焦于电流源整流器（CSR）的拓扑优化，旨在降低导通损耗。对于阳光电源而言，虽然目前主流光伏逆变器和储能PCS多采用电压源型（VSR）拓扑，但该研究在提升功率密度和转换效率方面的思路具有参考价值。特别是在工业驱动或特定高压直流输入场景下，若需进一步优化整流侧效率，该三角形连接拓扑可作为技术储备...
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