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功率模块杂散电感提取方法：综述与分析
Stray Inductance Extraction Methods for Power Modules: A Comprehensive Review and Analysis
Mingyu Yang · Yikang Xiao · Shiqi Ji · Wenhao Xie 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年6月
换流回路的杂散电感对功率半导体器件的开关特性影响显著。本文对半桥功率模块中的杂散电感提取方法进行了全面研究，回顾了电磁仿真、开关瞬态提取和静态测量等现有方法，并提出了一种新的视角，识别了六种关键影响因素。
解读: 杂散电感是影响阳光电源组串式逆变器及PowerTitan/PowerStack储能变流器（PCS）开关损耗、电压尖峰及电磁兼容性（EMC）的核心参数。随着SiC等宽禁带半导体在阳光电源高功率密度产品中的广泛应用，对功率模块内部杂散电感的精确提取与优化至关重要。本文提出的提取方法论可直接指导研发团队在...
第三代10kV SiC MOSFET的温度相关特性、建模及开关速度限制分析
Temperature-Dependent Characterization, Modeling, and Switching Speed-Limitation Analysis of Third-Generation 10-kV SiC MOSFET
Shiqi Ji · Sheng Zheng · Fei Wang · Leon M. Tolbert · IEEE Transactions on Power Electronics · 2018年5月
本文研究了第三代10kV/20A SiC MOSFET在不同温度下的静态特性（饱和电流、输出特性、反并联二极管、寄生电容）及开关性能。通过构建双脉冲测试平台，分析了器件的开关速度限制，为高压功率变换器的设计与优化提供了理论依据。
解读: 10kV SiC MOSFET代表了高压功率器件的前沿技术，对阳光电源的未来业务具有重要战略意义。在集中式光伏逆变器及大型储能系统（如PowerTitan）中，采用更高电压等级的器件可显著降低系统电流，减少损耗并提升功率密度。该研究中关于温度特性和开关速度限制的分析，对于优化阳光电源高压PCS模块的...
考虑子模块电压传感器噪声的模块化多电平变换器
MMC）建模
Shiqi Ji · Xingxuan Huang · James Palmer · Fred Wang 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年2月
模块化多电平变换器（MMC）广泛应用于中高压领域。随着功率半导体开关速度的提升及子模块设计的紧凑化，子模块电压传感器噪声（SVSN）的影响日益显著，但传统模型尚未充分考虑该因素。本文旨在建立考虑SVSN影响的MMC精确模型，以提升变换器在复杂电磁环境下的控制精度与稳定性。
解读: MMC拓扑是阳光电源在大功率储能系统（如PowerTitan系列）及高压并网变流器中的核心技术方向。随着系统功率密度的提升，子模块内部的电磁干扰对电压采样精度的影响成为制约控制性能的关键。该研究提出的噪声建模方法，有助于优化阳光电源储能变流器（PCS）的采样滤波算法与闭环控制策略，提升系统在复杂电网...
电力电子系统的多时间尺度耦合仿真框架及分段解析SiC MOSFET瞬态模型
A Multitimescale Coupled Simulation Framework for Power Electronic Systems and the Piecewise Analytical SiC MOSFET Transient Model
Yikang Xiao · Yong Chen · Xu Cheng · Bochen Shi 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2026年4月
随着碳化硅（SiC）MOSFET等宽禁带器件的广泛应用，开关瞬态对电力电子系统的影响日益显著。本文提出了一种多时间尺度耦合仿真框架，将纳秒至微秒级的器件瞬态行为与毫秒至秒级的系统级运行相结合，通过分段解析模型精确描述SiC MOSFET的开关过程，为电力电子系统的设计与优化提供了高效的仿真工具。
解读: 该研究对阳光电源的核心业务具有极高的应用价值。随着公司组串式逆变器及PowerTitan/PowerStack储能系统向更高功率密度和效率演进，SiC器件的应用已成为提升产品竞争力的关键。该多时间尺度仿真框架能有效解决SiC器件在高频开关下的电磁干扰（EMI）与热应力问题，缩短研发周期。建议研发团队...
双有源桥变换器中无气隙纳米晶磁芯变压器的磁通平衡控制
Flux Balancing Control of Ungapped Nanocrystalline Core-Based Transformer in Dual Active Bridge Converters
Pengfei Yao · Xiaohua Jiang · Peng Xue · Shiqi Ji 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2020年11月
变压器直流偏磁是双有源桥（DAB）变换器面临的关键挑战，尤其在使用高磁导率无气隙纳米晶磁芯时。稳态电流直流偏置易导致变压器饱和，且在瞬态条件下风险更高。本文提出了一种直流偏置模型，用于分析稳态下的直流偏置问题。
解读: 该研究直接关联阳光电源储能系统（如PowerTitan、PowerStack）及PCS核心拓扑。DAB变换器是实现储能系统高效双向能量流动的关键环节，而纳米晶磁芯因其高磁导率常被用于提升功率密度。然而，磁通偏置导致的饱和问题是影响PCS可靠性的核心痛点。建议研发团队参考该磁通平衡控制策略，优化PCS...
一种易于实现的灵活换流设计，可降低高速大功率IGBT的开关损耗、$di/dt$和$dv/dt$
An Easy-to-Implement Flexible Commutation Design With Reduced Switching Losses, $di/dt$ and $dv/dt$ for High-Speed and High-Power IGBTs
Yikang Xiao · Shiqi Ji · Mingyu Yang · Zhengming Zhao · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年9月
针对高频大功率变换器中高速IGBT的开关损耗与电磁干扰（EMI）挑战，本文提出了一种易于实现的灵活换流设计。该方法在不增加复杂辅助电路的前提下，有效降低了开关损耗，并抑制了$di/dt$和$dv/dt$，为提升功率密度和系统效率提供了新方案。
解读: 该技术对阳光电源的核心产品线具有显著价值。在组串式光伏逆变器和PowerTitan/PowerStack储能变流器中，IGBT是核心功率器件。随着系统向高功率密度和高频化发展，开关损耗与EMI干扰（dv/dt）成为制约效率提升的关键瓶颈。该灵活换流设计无需复杂辅助电路，易于工程化落地，可直接优化逆变...
一种用于快速开关功率半导体模块的紧凑型直流至200 MHz混合电流测量方法
A Compact DC–200 MHz Hybrid Current Measurement Approach for Fast Switching Power Semiconductor Modules
Shiqi Ji · Wenhao Xie · Yikang Xiao · Ran Lu 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年1月
随着功率半导体开关速度的提升，现有电流探头带宽受限，难以实现有效测量。本文提出了一种紧凑型混合电流测量方法，旨在实现对功率半导体模块在实际功率转换器运行条件下的高精度、宽带宽电流表征，解决了高速开关过程中的测量难题。
解读: 随着阳光电源在组串式逆变器及PowerTitan储能系统中大规模应用SiC等宽禁带半导体器件，开关频率和dv/dt显著提升，传统的电流测量手段已成为研发瓶颈。该技术能够精确捕捉高速开关瞬态电流，对于优化逆变器及PCS功率模块的驱动电路设计、降低开关损耗以及提升电磁兼容性（EMC）设计水平具有重要价值...
基于状态反馈电路的有源电压均衡控制的高压IGBT串联技术
Series-Connected HV-IGBTs Using Active Voltage Balancing Control With Status Feedback Circuit
Shiqi Ji · Ting Lu · Zhengming Zhao · Hualong Yu 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2015年8月
瞬态电压不平衡是限制高压大功率变换器中IGBT串联应用的主要问题。门极驱动延迟会导致IGBT开关不同步，进而引起严重的电压不平衡。本文提出了一种基于状态反馈电路的有源电压均衡控制技术，以解决门极异步驱动问题，实现高压IGBT的可靠串联。
解读: 该技术对于阳光电源的高压大功率产品线（如集中式光伏逆变器、PowerTitan大型储能PCS及风电变流器）具有重要意义。随着系统电压等级向1500V甚至更高迈进，IGBT串联技术能有效提升功率密度并降低成本。通过引入状态反馈的动态均衡控制，可显著提升大功率模块在瞬态过程中的可靠性，减少因电压应力不均...
一种无电路分割仿真失真的电力电子系统事件驱动并行加速实时仿真方法
An Event-Driven Parallel Acceleration Real-Time Simulation for Power Electronic Systems Without Simulation Distortion in Circuit Partitioning
Jialin Zheng · Zhengming Zhao · Yangbin Zeng · Shiqi Ji 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年12月
针对电力电子系统高开关频率与大规模化带来的实时仿真挑战，本文提出了一种事件驱动硬件在环（ED-HIL）仿真框架。该框架摆脱了对固定小步长仿真周期的依赖，通过精准定位开关事件，有效提升了计算效率，并解决了传统电路分割方法中常见的仿真失真问题。
解读: 该技术对阳光电源的研发与测试体系具有重大价值。随着组串式逆变器和PowerTitan系列储能系统向更高功率密度和更高开关频率演进，传统固定步长仿真在处理复杂拓扑时面临计算瓶颈。该事件驱动仿真框架能显著提升iSolarCloud智能运维平台的仿真精度，并加速新一代PCS及逆变器控制算法的验证周期。建议...
10kV碳化硅(SiC) MOSFET的短路特性与保护研究
Short-Circuit Characterization and Protection of 10-kV SiC mosfet
Shiqi Ji · Marko Laitinen · Xingxuan Huang · Jingjing Sun 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2019年2月
本文研究了第三代10kV/20A SiC MOSFET在不同温度下的短路性能。文章详细介绍了包含桥臂配置、高速10kV固态断路器及温控系统的测试平台，并提出了一种响应时间仅为1.5μs的新型FPGA短路保护电路。
解读: 随着阳光电源在组串式逆变器及储能系统（如PowerTitan系列）中对高压、高效率功率变换的需求日益增长，SiC器件的应用已成为提升功率密度和系统效率的关键。10kV SiC MOSFET技术若成熟，将极大简化中高压光伏并网及储能PCS的拓扑结构，减少变压器级联需求。本文提出的高速短路保护方案对于提...
一种用于10kV SiC MOSFET中压模块化多电平变换器的电压平衡控制与dv/dt抑制方法
A Novel Voltage Balancing Control With dv/dt Reduction for 10-kV SiC MOSFET-Based Medium Voltage Modular Multilevel Converter
Shiqi Ji · Li Zhang · Xingxuan Huang · James Palmer 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2020年11月
本文针对基于高压SiC功率器件的模块化多电平变换器（MMC），提出了一种新型电压平衡控制策略。该方法在利用SiC器件减少子模块数量和开关损耗优势的同时，有效解决了传统最近电平调制（NL-PWM）带来的电压平衡问题，并降低了dv/dt应力，提升了中压变换系统的可靠性。
解读: 该技术对阳光电源的中压大功率储能系统（如PowerTitan系列）及未来高压直挂式光伏/储能解决方案具有重要参考价值。随着光伏和储能系统向更高电压等级（如1500V及以上）演进，利用高压SiC器件替代传统IGBT可显著提升系统功率密度并降低损耗。该研究提出的dv/dt抑制与电压平衡控制方法，有助于优...
功率模块杂散电感提取方法：全面综述与分析
Stray Inductance Extraction Methods for Power Modules: A Comprehensive Review and Analysis
Mingyu Yang · Yikang Xiao · Shiqi Ji · Wenhao Xie 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年1月
换流电路的杂散电感对功率半导体器件的开关过程有显著影响。本文对半桥功率模块中的杂散电感提取进行了全面研究。在回顾了包括电磁仿真、开关瞬态提取和静态测量等现有方法后，我们提出了一个新的视角，即根据二极管和有源开关的不同位置确定了六条不同的换流路径。我们的研究结果表明，这些路径的杂散电感存在 9% - 17% 的差异，这凸显了针对特定路径进行分析以实现精确提取的重要性。我们进一步对基于矢量网络分析仪的测量方法补充了直接阻抗测量方法，并分析了夹具补偿的局限性。这些观点为电力电子应用中的高精度杂散电感表...
解读: 从阳光电源的核心业务视角来看，这项关于功率模块杂散电感精确提取的研究具有重要的工程应用价值。在光伏逆变器和储能变流器中，IGBT/SiC功率模块的开关特性直接影响系统效率、电磁兼容性和可靠性。该论文揭示的换流路径差异导致9%-17%的杂散电感偏差，这一发现对我们优化高功率密度逆变器设计至关重要。 ...
一种紧凑型DC–200 MHz混合式电流测量方法用于快速开关功率半导体模块
A Compact DC–200 MHz Hybrid Current Measurement Approach for Fast Switching Power Semiconductor Modules
Shiqi Ji · Wenhao Xie · Yikang Xiao · Ran Lu 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年9月
精确的电流测量对于功率半导体特性表征至关重要。近年来，考虑到功率半导体的开关速度变得更快，由于现有电流探头带宽有限，很难用它们有效地测量电流。此外，在很多情况下，有必要在长期运行的实际功率变换器中直接对功率半导体进行特性表征，这就要求电流探头具备其他一些关键特性，包括直流精度、电气隔离、易于安装等。本文提出了一种新颖的混合式电流测量方法，包括基于隧道磁阻的低频测量部分、基于罗氏线圈的高频测量部分，以及用于实现无缝频率组合的信号调理电路。据此，开发了一种基于该方法的电流探头，实现了高带宽、电气隔离...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项直流至200MHz混合电流测量技术对我司在高性能功率半导体器件应用方面具有重要价值。随着我司光伏逆变器和储能变流器大规模采用SiC和GaN等第三代宽禁带半导体器件，开关频率显著提升至数百kHz甚至MHz级别，传统电流探头的带宽限制已成为精确测量和器件特性分析的瓶颈。 ...