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基于D-PMSG的虚拟同步风力发电机分层并网功率性能提升方法
Hierarchical Grid-Interactive Power Performance Enhancement Method for D-PMSG-Based Virtual Synchronous Wind Turbines
Guohang Huang · Juan Wei · Xueting Cheng · Sheng Huang 等6人 · IEEE Transactions on Sustainable Energy · 2025年4月
虚拟同步发电机（VSG）控制因其与同步发电机的相似性而广泛应用于并网逆变器中。然而，VSG通过同步摇摆方程延缓频率变化以提供惯性支持的同时，导致功率响应变慢。在风力发电机组（WTs）中应用时，VSG削弱了功率跟踪能力，降低了风能捕获效率，并影响调度指令执行。外部频率响应引发的功率波动因转子与叶片的惯性难以及时跟随，增加运行风险。为此，本文提出一种针对D-PMSG型虚拟同步风力发电机（VSWT）的分层并网功率性能提升方法，通过协调同步摇摆方程与电压励磁方程参数，融合VSWT的构网型功率流动与机电状...
解读: 该分层并网功率性能提升方法对阳光电源的储能和风电产品线具有重要应用价值。通过优化VSG控制策略,可显著提升ST系列储能变流器和风电变流器的并网性能。特别是其协调同步摇摆方程与电压励磁方程的创新思路,可用于改进PowerTitan大型储能系统的构网型控制。该方法在保证系统稳定性的同时提高功率响应速度,...
基于直驱PMSG风力发电机系统恢复过程中的快速功率调节方法
Fast Power Regulation Method During System Restoration for D-PMSG-Based Wind Turbines
Guohang Huang · Sheng Huang · Juan Wei · Hesong Cui 等6人 · IEEE Transactions on Sustainable Energy · 2024年9月
桨距动作速度是限制风力发电机功率爬坡速率的主要因素之一。通过在风轮、叶片和发电机转子中存储动能，可在减少桨距调节的情况下实现更快的功率调控，适用于 blackout 后系统恢复等需快速注入功率的场景。本文提出一种适用于直驱永磁同步风力发电机（D-PMSG）的新型快速功率调节方法，提前完成耗时的桨距角减小过程，并在外部系统恢复前储备动能，从而在系统恢复初期即实现最大功率输出。分析了D-PMSG风机的可行运行边界及其对外部系统的最大功率支撑能力，避免高动能储备引起的变流器调制问题。该方法可显著提升功...
解读: 该快速功率调节技术对阳光电源储能和风电产品线具有重要参考价值。通过动能储备和桨距预调节实现的快速功率响应机制,可应用于ST系列储能变流器的黑启动和系统恢复功能优化。其动能管理思路可借鉴到PowerTitan储能系统的功率调节策略中,提升大规模储能电站的一次调频性能。该方法对变流器功率边界的分析也可用...
基于储能边界分析的大规模风电场故障后最优协调电压控制
Optimal Coordinated Post-Event Voltage Control With Energy Storage Boundary Analysis for Large-Scale Wind Farms
Juan Wei · Lai Wei · Sheng Huang · Bozhong Wang 等6人 · IEEE Transactions on Power Systems · 2024年12月
本文提出了一种结合储能边界分析的最优协调故障后电压控制（OPVC）方案，旨在增强大型风电场（WFs）的故障穿越（FRT）能力，同时降低故障期间的风电损失。通过考虑变流器电流的可行区域，对风力发电机（WT）的动能存储（KES）潜力进行了量化。建立了风电场的分层模型预测控制（MPC）模型，以实现最优的故障穿越性能。在上级控制中，考虑功率指令确定最优功率参考值，并将其作为下级控制器的输入，可使风力发电机的端电压保持在电网规范规定的可行范围内。在下级控制中，对风力发电机的 d 轴和 q 轴电流参考值进行...
解读: 该故障后协调电压控制技术对阳光电源ST系列储能变流器与PowerTitan大型储能系统具有重要应用价值。研究提出的储能SOC边界约束策略可直接应用于风光储混合电站的ESS集成方案，优化储能系统在电网故障时的动态响应。通过协调控制算法，可提升SG系列光伏逆变器与储能系统的协同低电压穿越能力，加快故障后...
基于自适应SFBEMF观测器的IPMSM驱动器直流误差抑制位置估计方法
Adaptive SFBEMF Observer-Based Position Estimation Method With DC Error Rejection for IPMSM Drives
Dan Yang · Xuan Wu · Sheng Huang · Wu Liao 等6人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2024年12月
提出基于同步频率反电动势(SFBEMF)观测器和高阶锁相环的IPMSM无位置传感器控制方法。针对逆变器非线性、磁链谐波和电流测量偏差导致的反电动势直流误差和奇次谐波(特别是5/7次)问题,设计具有自适应带通特性的SFBEMF观测器,实现零相位延迟和单位增益的基波提取。采用高阶锁相环克服二阶结构缺陷。1.5kW IPMSM平台实验验证了该方法的有效性。
解读: 该IPMSM无感控制技术对阳光电源电机驱动系统有重要参考价值。自适应观测器设计思路可应用于ST系列储能变流器的电机控制算法优化,提高系统在逆变器非线性条件下的位置估计精度。高阶锁相环技术可增强新能源汽车OBC和电机驱动系统的动态性能,减少传感器成本。直流误差抑制方法对提升阳光电源电机控制产品的可靠性...
基于模型预测控制的多端直流输电连接海上风电场协调控制策略
Coordination Control Strategy of MTDC Connected Offshore Wind Farms Based on Model Predictive Control
Mingcheng Lyu · Sheng Huang · Guan Bai · Luobin Wang 等5人 · IEEE Transactions on Sustainable Energy · 2025年9月
本文提出一种基于模型预测控制（MPC）的电压源换流器多端直流（VSC-MTDC）连接海上风电场的协调控制策略。首先，设计MPC-based风电机组控制策略，优化有功与无功功率控制，抑制疲劳载荷并维持机端电压。其次，提出MPC-based自适应下垂控制，用于跟踪风电场侧换流器功率，降低直流网络损耗或实现电网侧换流器功率分配，并通过降阶处理高阶项分析其稳定性。最后，基于包含多个风电场及换流器的系统模型实现多目标优化。在MATLAB/Simulink中搭建含3个风电场、3个风电场侧换流器和2个电网侧换...
解读: 该研究提出的MPC协调控制策略对阳光电源的储能和光伏产品线具有重要参考价值。MPC-based自适应下垂控制可优化应用于ST系列储能变流器的功率分配和电压调节,提升PowerTitan大型储能系统的并网性能。其多目标优化方法可用于SG系列光伏逆变器的MPPT和电网支撑功能优化,特别是在大型光储项目中...
基于尾流模型动态校准的虚实结合风电场最大功率发电控制
Virtuality-Reality Combination Control for Wind Farm Maximum Power Generation With Wake Model Dynamic Calibration
Jinxin Xiao · Pengda Wang · Sheng Huang · Qiaoqiao Luo 等6人 · IEEE Transactions on Sustainable Energy · 2024年11月
针对尾流效应的时间延迟特性导致下游风电机组未来状态信息无法直接获取的问题，本文提出一种新型虚实结合的风电场动态最大功率发电控制方案。通过无时间延迟的尾流模型计算虚拟风电场风速，提前获取对应于实际风电场当前来流风速的未来状态信息。为保证虚实风电场状态一致性并提升优化模型精度，提出尾流模型动态校准方法以提高尾流风速预测精度。在此基础上实施基于校准模型的主动尾流控制策略，最大化虚拟风电场总发电量，并依据尾流延迟时间将最优控制指令延时下发至实际风电场。仿真结果表明，该方案在不同风况下均能提升尾流模型计算...
解读: 该虚实结合控制技术对阳光电源的储能和风电产品线具有重要应用价值。首先，文中提出的动态校准方法可优化ST系列储能变流器的功率预测算法，提升储能调度精度。其次，尾流模型的延时补偿思路可应用于PowerTitan大型储能系统的风光储联合控制，实现更精准的功率平滑。此外，该技术对风电场群控策略提供新思路，可...
风电机组齿轮箱载荷降低的风电场最优功率控制
Optimal Power Control in Wind Farms for Gearbox Load Reduction
Juan Wei · Yuxiang Li · Hanzhi Peng · Sheng Huang 等6人 · IEEE Transactions on Sustainable Energy · 2025年2月
时变工况下快速的功率与转矩波动会加剧风电机组齿轮箱的疲劳载荷并提高故障率。本文提出一种面向风电场的最优功率控制方法，在跟踪输电系统运营商功率调度指令的同时，优化功率分配以抑制齿轮箱内部振动位移波动，降低疲劳载荷。通过分析行星架、行星轮、太阳轮和直齿轮等关键部件的传动机制，构建了描述齿轮箱内部振动与机械转矩及输出功率关系的动态模型。基于模型预测控制框架建立最优控制问题，并构建基于齿轮箱实时振动状态的疲劳评估系统，用于表征机组运行品质并指导风电场发电调度，为风电场优化调度提供安全边界，有效抑制潜在故...
解读: 该风电场最优功率控制技术对阳光电源储能和光伏产品线具有重要借鉴价值。其基于模型预测控制的功率分配优化思路可应用于ST系列储能变流器的多机组协调控制,有助于降低储能系统的机械应力和疲劳载荷。文中的振动状态实时监测和疲劳评估方法也可集成到iSolarCloud平台,用于SG系列逆变器的预测性维护。特别是...
基于沟道耗尽行为的蓝宝石衬底AlGaN/GaN MIS-HEMT多场板缺陷诊断
Defect Diagnosis of AlGaN/GaN MIS-HEMTs With Multiple Field Plates Based on the Channel Depletion Behavior
Youyang Wang · Jingwen Guan · Liyan Huang · Yu Sun 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年9月
本文研究了蓝宝石衬底上具有三重场板结构的耗尽型AlGaN/GaN金属-绝缘体-半导体高电子迁移率晶体管的沟道耗尽行为，并分析了器件中的缺陷态。通过高压栅极和漏极电容-电压（CV）测量，结合电容分布模型与TCAD仿真，揭示了AlGaN/GaN界面及GaN沟道层中二维电子气（2DEG）的逐级耗尽机制。时间相关恢复测试与CV滞后测量表征了电压应力对缺陷态的影响，频变和温变CV测量进一步揭示了AlGaN与GaN层中的深能级缺陷及温度诱导的2DEG扩散效应。研究结果为高应力与高温环境下GaN HEMT的结...
解读: 该GaN MIS-HEMT缺陷诊断技术对阳光电源功率器件应用具有重要价值。研究揭示的沟道耗尽机制与深能级缺陷特性，可直接指导ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器中GaN器件的选型与可靠性评估。多场板结构的高压特性分析为1500V光伏系统和大功率储能系统的GaN器件应用提供设计依据。时间相关恢复测试...
基于数据驱动灵敏度的风电场分散式需求功率跟踪与电压控制方法
A Decentralized Demanded Power Tracking and Voltage Control Method for Wind Farms Based on Data-Driven Sensitivities
Chang Yan · Sheng Huang · Yinpeng Qu · Xueping Li 等6人 · IEEE Transactions on Sustainable Energy · 2025年1月
风电场高效功率调度依赖于精确的需求功率跟踪。本文提出一种基于数据驱动灵敏度（DDS）的分散式风电场功率跟踪与电压控制方法，仅利用本地运行变量实现模型预测控制（MPC），获得近似全局最优解。通过反向传播算法设计新的灵敏度计算方法，由全局映射模型（GMM）梯度得到DDS。电压DDS可替代传统MPC中的电压灵敏度，功率DDS建立不同风电机组出力间的线性关系，简化状态空间方程，降低二次规划维度。所设计的三种控制模式无需线路参数、降低计算复杂度或兼具两者优势。变量间距约束线性化方法将非线性约束转为线性，解...
解读: 该文提出的数据驱动灵敏度控制方法对阳光电源的储能和风电产品线具有重要参考价值。特别是其分散式控制架构可应用于ST系列储能变流器集群和PowerTitan大型储能系统的协调控制,通过本地数据实现近似全局最优的功率调度。文中的电压DDS方法可优化储能变流器的电压控制性能,功率DDS的线性化处理思路可用于...
通过加速分布式控制动态最大化风电场发电功率
Dynamically Maximizing Power Production of Wind Farm Through Accelerated Distributed Control
Pengda Wang · Qiaoqiao Luo · Guan Bai · Sheng Huang 等6人 · IEEE Transactions on Industrial Informatics · 2025年4月
本文基于加速异步分布式计算方案（DCS），提出了一种用于动态最大化尾流风电场（WF）发电量的有功功率控制策略。通过采用基于模型预测控制（MPC）的二自由度（2Dof）有功功率控制策略，可以协调风力发电机（WT）的发电机转速和桨距角，以在强尾流效应的影响下提高风电场层面的长期累计发电量和功率备用。所提出的策略与现有的无模型控制策略有显著不同，它可以通过风力发电机机械状态和动态尾流的在线反馈，快速响应时变风速。所提出的策略通过两项设计可大大提高解决大规模优化问题的效率：其一，采用异步分布式计算方案来...
解读: 从阳光电源新能源综合解决方案的业务视角来看，这项基于加速分布式控制的风电场动态功率优化技术具有重要的借鉴价值和应用潜力。 该技术的核心创新在于通过模型预测控制（MPC）协同优化风机转速和桨距角，实现尾流效应下的风电场整体功率最大化。这与阳光电源在光伏电站和储能系统中面临的分布式优化问题高度相似。特...
基于自适应动能存储方法的大规模风电场两阶段分散式协调减载控制
Two-stage decentralized coordinated deloading control of large-scale wind farm with adaptive kinetic energy storage method
Lai Weia · Juan Weia · Sheng Huang · Canbing Lib 等6人 · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.400
摘要 本文提出了一种基于自适应动能存储（KES）方法的大规模风电场（WF）两阶段分散式协调减载控制（TDCDC）方案，旨在通过充分挖掘风力发电机（WTs）的动能存储能力，最小化电压与频率的偏差。通过分析变流器电流可行域，量化了KES容量边界，并可在减载运行期间根据频率偏差及风电机组可用有功功率容量进行自适应调节。所设计的两阶段分散式控制器无需任何集中计算与通信，即可实现接近全局最优的减载运行性能。在第一阶段控制器中，基于梯度投影法构建了一个全局电压优化问题，以维持节点电压在可行范围内。第一阶段控...
解读: 该两阶段分散协调卸载控制技术对阳光电源ST系列储能变流器和风电场并网方案具有重要价值。其自适应动能存储方法通过分析变流器电流可行域量化储能容量边界,可优化我司PCS在风储混合系统中的频率电压协同控制策略。分散式控制架构无需集中计算和通信,契合iSolarCloud平台的分布式优化理念。梯度投影法的全...
面向芯片级热流密度超过1000 W/cm²的高功率密度碳化硅功率模块的集成热管理
Integrated Thermal Management for a High-Power-Density Silicon Carbide Power Module With Die-Level Heat Flux Over 1000 W/cm²
Weiyu Tang · Xiangbo Huang · Zhixin Chen · Kuang Sheng 等5人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2024年12月
随着碳化硅（SiC）器件持续微型化，芯片级热流密度已达1 kW/cm²，高效的热管理对功率电子器件的载流能力与可靠性至关重要。本文提出一种集冷却策略，结合低热阻封装（纳米银烧结直连散热器）与集成对流冷却结构（歧管微通道，MMCs）。经数值优化后制备三种SiC模块原型，最终设计在2.16 L/min流量下实现9.85 mm²·kW⁻¹的超低热阻，成功散出超过1000 W/cm²热流密度（总功耗1500 W），体积紧凑（约30 cm³）。相比传统液冷模块，微通道冷却热阻和泵功分别降低80%和83%。...
解读: 该集成热管理技术对阳光电源高功率密度产品具有重要应用价值。针对ST系列储能变流器和PowerTitan大型储能系统，纳米银烧结+歧管微通道方案可将SiC模块热阻降低80%，支撑更高开关频率和电流密度，有效提升系统功率密度和可靠性。对于SG系列1500V光伏逆变器，该技术可在紧凑空间内实现超1000 ...
基于加速异步分布式控制的双馈风电机组与尾流风电场集电系统损耗最小化
An accelerated asynchronous distributed control for DFIG wind turbines and collection system loss minimization in waked wind farm
Pengda Wang · Jinxin Xiao · Sheng Huang · Qiuwei Wu 等8人 · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.377
本文提出了一种通过电压控制策略实现尾流影响下风电场中双馈感应发电机风力发电机组及集电系统损耗最小化的方法，并采用加速异步分布式计算方案。所采用的基于模型预测控制的电压控制策略能够协调发电机的有功功率以及转子侧和电网侧变流器的无功功率，从而最小化风电机组和集电系统的损耗，提高风电场的发电量并延长风电机组的使用寿命。此外，建立了改进的时变动态尾流模型以提高尾流风速计算的准确性，并考虑了由时间延迟描述的尾流传播过程。同时，采用与湍流强度相关的修正方法对下游风速进行修正。引入异步分布式计算方案以提高求解...
解读: 该分布式优化控制技术对阳光电源风电变流器及智能风场解决方案具有重要价值。文中基于MPC的电压协调控制策略可应用于SG系列风电变流器,通过协调机侧网侧变流器的有功无效功率,降低集电系统损耗2.78%。异步分布式计算方案结合Nesterov加速算法,可集成至iSolarCloud平台实现大规模风场实时优...
高功率密度功率模块的均匀高效嵌入式微流道冷却
Uniform and Efficient Embedded Microfluidic Cooling for High-Power-Density Power Modules
Weiyu Tang · Xiangbo Huang · Zhixin Chen · Kuang Sheng 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年6月
碳化硅（SiC）功率模块功率密度的不断增加给实现均匀的高热通量热管理带来了重大挑战，而这往往受限于传统封装。为解决这一问题，本文开发了一种嵌入式微流体冷却碳化硅功率模块，将嵌入式微通道与纳米银烧结相结合，以实现高效且均匀的冷却。利用皮秒激光蚀刻技术，在直接键合铜基板的芯片下方直接加工出微通道，并在基板中集成了交叉双层歧管，以促进大面积液体分配。首先使用碳化硅热测试芯片（SiC TTC）验证了所提出设计的热性能和温度均匀性。结果表明，该设计的结到流体的热阻超低，仅为0.064 K/W，性能系数大于...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项嵌入式微流道冷却技术为我们在高功率密度产品开发上提供了重要的技术突破方向。当前，我们的光伏逆变器和储能变流器正朝着更高功率密度和更紧凑设计演进，SiC功率模块的散热问题已成为制约产品性能提升的关键瓶颈。 该技术的核心价值体现在三个维度：首先，0.064 K/W的超低热...
基于多功能MoOx/TiON层的高存储、低变异性、低功耗读写后读取超晶格HfO2/ZrO2铁电场效应晶体管存储器件
High-Storage, Low-Variability, and Low-Power Read-After-Write Superlattice HfO2/ZrO2 FeFET Memory Device by Using a Multifunctional MoOx/TiON Layer
Zheng-Kai Chen · Miau-Hua Hsiung · Zi-Rong Huang · Sheng-Min Wang 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年5月
在本研究中，我们提出了一种与现有商用半导体器件完全兼容的多功能栅极氧化物铁电晶体管技术。与单电极不同，该电极采用了 TiN/Mo（30 纳米）/TiN 阻挡层（BL - TiN）（2.5 纳米）结构，其绝缘体由埃级层叠的 HfO₂/ZrO₂ 结构组成，每层厚度为 6.5 埃。基于界面态密度（$D_{\text {it}}$）和 X 射线光电子能谱（XPS）结果，MoOx/TiOxNy 层的引入极大地抑制了金属 - 铁电体 - 绝缘体 - 半导体（MFIS）铁电场效应晶体管（FeFET）的电荷俘获...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于HfO2/ZrO2超晶格结构的铁电场效应晶体管（FeFET）存储技术虽然属于半导体存储领域，但其核心性能突破对我司光伏逆变器和储能系统的智能控制芯片具有重要的潜在应用价值。 该技术通过引入MoOx/TiOxNy多功能层实现的三大技术突破与我司产品需求高度契合：首先...
p-GaN HEMT在关态应力后恢复过程中阈值电压不稳定性的研究
Study of Vₜₕ Instability During Recovery After Off-State Stress in p-GaN HEMT
Yi-Huang Chen · Sheng-Yao Chou · Ming-Chen Chen · Ting-Chang Chang 等6人 · IEEE Electron Device Letters · 2025年8月
本研究对 p - GaN 栅极 AlGaN/GaN 高电子迁移率晶体管（HEMT）在关态应力（OSS）下的阈值电压（<inline - formula xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink"> <tex - math notation="LaTeX">${\mathrm{V}}_{\mathbf {\text {th}}}$ </tex - math></i...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于p-GaN HEMT器件阈值电压稳定性的研究具有重要的战略意义。GaN基功率器件因其高频、高效、高功率密度特性，正成为下一代光伏逆变器和储能变流器的核心技术方向，直接关系到我们产品的转换效率、功率密度和系统可靠性提升。 该研究揭示了p-GaN HEMT在关断应力下...
基于深度学习的光伏组件红外、电致发光和红绿蓝图像自动缺陷检测
Deep learning-based automatic defect detection of photovoltaic modules in infrared, electroluminescence, and red–green–blue images
Yi-Sheng Laia · Chien-Chun Hsieh · Ting-Wei Liaoa · Chao-Yang Huang 等5人 · Energy Conversion and Management · 2025年1月 · Vol.332
摘要 本研究提出了一种结合图像处理技术与深度学习模型的光伏组件自动化缺陷检测系统。该系统利用三种成像方法——红外成像、红绿蓝成像和电致发光成像，识别21种类型的缺陷。红外成像通过安装在无人机上的热成像仪获取，用于检测热点和开路等热异常现象；红绿蓝成像用于识别玻璃破裂、污渍污染和植被遮挡等表面缺陷；电致发光成像则在受控暗室环境中使用电荷耦合器件相机采集，可揭示微裂纹、电池片性能退化和主栅腐蚀等内部缺陷。通过交叉比对红外图像与红绿蓝图像的结果，可有效识别缺陷成因，而电致发光成像进一步确认内部问题，并...
解读: 该深度学习缺陷检测技术对阳光电源智能运维体系具有重要价值。可集成至iSolarCloud平台,通过无人机红外成像实现光伏电站巡检自动化,结合EL成像诊断组件内部微裂纹与电池衰减,为SG系列逆变器的MPPT优化提供精准数据支持。系统99%以上检测精度和0.1秒处理速度,可显著提升PowerTitan储...