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全软开关直流固态断路器
Fully Soft-Switched DC Solid-State Circuit Breakers
Reza Kheirollahi · Shuyan Zhao · Hua Zhang · Fei Lu · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年6月
本文提出了一种新型全软开关直流固态断路器。在直流电流中断过程中，主开关和辅助开关均在零电流切换（ZCS）条件下关断。通过引入一种新型基于电感-电容-电容（LCC）的有源注入电路，消除了开关上的瞬态功率，实现了快速动作，从而显著提升了系统可靠性。实验验证了350V/90A的原型机性能。
解读: 该技术对阳光电源的储能系统（如PowerTitan、PowerStack）及光伏直流侧保护具有重要意义。直流固态断路器（SSCB）相比传统机械断路器具有响应速度快、无电弧等优势，能有效提升直流侧故障切除能力，降低开关损耗并提高系统寿命。建议研发团队关注该软开关拓扑在储能变流器（PCS）直流侧保护及高...
基于故障电流旁路的低压直流固态断路器
Fault Current Bypass-Based LVDC Solid-State Circuit Breakers
Reza Kheirollahi · Shuyan Zhao · Fei Lu · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年1月
本文提出了一种基于碳化硅（SiC）MOSFET的新型低压直流（LVDC）固态断路器（SSCB）。该方案通过故障电流旁路技术，使得金属氧化物压敏电阻（MOV）的钳位电压能够接近直流系统额定电压，从而有效降低了主开关和缓冲电路上的电压过冲，并提升了系统的最大断流能力。
解读: 该技术对阳光电源的储能系统（如PowerTitan、PowerStack）及电动汽车充电桩业务具有重要参考价值。随着直流微网和高压储能系统的普及，直流侧故障保护是提升系统安全性的核心。该方案利用SiC器件的高频特性实现更精准的故障电流旁路，有助于减小断路器体积并降低损耗。建议研发团队关注该拓扑在储能...
基于MOV-RCD缓冲电路的直流固态断路器对称结构实现
Implementing Symmetrical Structure in MOV-RCD Snubber-Based DC Solid-State Circuit Breakers
Shuyan Zhao · Reza Kheirollahi · Yao Wang · Hua Zhang 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年5月
本文研究了基于金属氧化物压敏电阻（MOV）和电阻-电容-二极管（RCD）缓冲电路的直流固态断路器（SSCB）。文章提出了首个综合考虑热耗散与缓冲充电时间的MOV-RCD参数设计方法，并分析了主开关管的热特性对电路性能的影响。
解读: 该技术对阳光电源的储能系统（如PowerTitan、PowerStack）及大功率充电桩业务具有重要参考价值。随着直流侧电压等级的提升，直流侧故障保护的响应速度与可靠性至关重要。本文提出的MOV-RCD缓冲参数设计方法，可优化PCS内部直流母线保护电路的散热设计，提升功率模块在短路故障下的生存能力。...
一种用于直流断路器的π型补偿无铁氧体多米诺式无线电能传输系统
A π-type Compensated Ferrite-Free Domino IPT System for DC Circuit Breakers
Zhonghao Dongye · Yao Wang · Shuyan Zhao · Hua Zhang 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年6月
本文提出一种新型多米诺式无线电能传输（IPT）系统，旨在为中压直流断路器（DCCB）的栅极驱动电路提供电压隔离。通过采用π型补偿网络，该系统在不同负载条件下实现了稳定的输出特性。文章分析了具有相同负载的多米诺IPT系统的效率，并讨论了寄生参数的影响。
解读: 该技术主要解决中压直流断路器（DCCB）栅极驱动的电气隔离问题，对阳光电源的电力电子产品研发具有参考价值。在PowerTitan等大型储能系统或中压光伏并网方案中，高压侧功率器件的驱动隔离至关重要。该无铁氧体多米诺IPT方案可提升系统集成度并优化绝缘设计，建议研发团队关注其在紧凑型高压隔离电源中的应...
基于电容耦合的固态断路器瞬态电流换流技术
Capacitive Couple-Based Transient Current Commutation in Solid-State Circuit Breakers
Reza Kheirollahi · Xin Zan · Shuyan Zhao · Hua Zhang 等8人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年5月
本文提出了一种用于直流固态断路器（SSCB）实现瞬态电流换流（TCC）的新型辅助电路。该电路包含主动注入电路（AIC）和电容耦合器两部分。核心贡献在于通过在辅助支路与主支路间引入耦合电容，有效防止了辅助支路的短路故障，提升了断路器的可靠性与换流效率。
解读: 该技术对阳光电源的储能系统（如PowerTitan、PowerStack）及直流微电网解决方案具有重要参考价值。随着储能系统直流侧电压等级不断提升，直流侧故障保护成为系统安全的关键。该电容耦合辅助电路方案能有效提升固态断路器的响应速度与可靠性，有助于优化PCS内部直流侧保护逻辑，降低功率器件在故障切...
一种用于高开关电流利用率直流固态断路器的阻抗解耦栅极驱动方案
A Novel Impedance-Decoupled Gate-Drive Scheme for DC Solid-State Circuit Breakers With High Switch Current Utilization Ratio
Shuyan Zhao · Lakshmi Ravi · Pietro Cairoli · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年9月
本文提出了一种基于阻抗解耦的直流固态断路器（SSCB）栅极驱动方案，旨在解决高密度直流电网中超高故障电流变化率（di/dt）的保护问题。通过在固态开关关断过程的不同阶段分离栅极驱动阻抗，显著提升了SSCB的故障响应速度，并优化了开关电流的利用率。
解读: 该技术对阳光电源的储能系统（如PowerTitan、PowerStack）及直流微电网解决方案具有重要意义。随着储能系统直流侧电压等级和容量的提升，直流侧故障保护变得至关重要。该阻抗解耦栅极驱动方案能显著提升PCS内部直流侧开关器件在短路故障下的响应速度与可靠性，降低对功率模块的冲击。建议研发团队关...
基于电容-电容对结构互补换流的快速Y型晶闸管直流固态断路器
Fast Y-Type Thyristor-Based DC SSCB Using Complementary Commutation in a Capacitor–Capacitor Pair Structure
Reza Kheirollahi · Shuyan Zhao · Xin Zan · Hua Zhang 等8人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年1月
本文提出了一种新型Y型晶闸管直流固态断路器（SSCB）。核心贡献在于一种包含电容-电容对的互补换流电路，具有三大优势：一是利用电容对结构实现反向电流脉冲注入，从而实现快速换流；二是优化了金属氧化物避雷器（MOV）的能量吸收效率，提升了断路器的整体可靠性与响应速度。
解读: 该技术对阳光电源的储能业务（如PowerTitan、PowerStack系列）具有重要参考价值。直流侧短路保护是高压大容量储能系统的核心安全挑战，传统的机械断路器响应慢，而基于晶闸管的SSCB能实现微秒级故障切除。该文提出的电容-电容对互补换流结构，有望优化PCS内部直流侧保护方案，提升系统在极端故...
用于模块化直流固态断路器中压功率器件的紧凑型无线取能门极驱动系统
Compact Wireless Energy Pick-Up System Coupled Gate-Drive for Medium-Voltage Power Devices in Modular DC Solid-State Circuit Breakers
Shuyan Zhao · Yao Wang · Reza Kheirollahi · Yang Zheng 等8人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年10月
本文提出了一种用于模块化直流固态断路器（SSCB）中压功率器件的紧凑型无线取能门极驱动系统（WEPUS）。通过采用LCL-S补偿的感应电能传输（IPT）技术，为SSCB中的十个子模块提供恒压辅助电源，有效解决了高压隔离环境下的驱动供电难题，提升了系统的集成度与可靠性。
解读: 该技术对于阳光电源的PowerTitan及PowerStack等大型储能系统具有重要参考价值。在模块化多电平储能变流器（PCS）设计中，高压侧功率器件的驱动电源隔离与供电一直是提升功率密度的瓶颈。该无线取能方案可简化驱动电路的绝缘设计，减少物理布线，提升系统在复杂电磁环境下的可靠性。建议研发团队关注...
多兆赫多千瓦碳化硅全桥逆变器零电压开通挑战及面向高功率电容式电力传输系统的设计
Challenges in Zero-Voltage-Switched-On Multi-MHz Multi-kW SiC Full-Bridge Inverter and Oriented Design for High-Power Capacitive Power Transfer System
Yao Wang · Shuyan Zhao · Fei Lu · Hua Zhang · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年1月
本文研究了用于激励高功率电容式电力传输（CPT）系统的多兆赫多千瓦碳化硅（SiC）全桥逆变器设计与实现中的关键挑战。首先揭示了在多兆赫高功率条件下，因MOSFET硬关断电流过大导致的漏源电流与电压振荡问题，成为限制开关频率提升的主要瓶颈。其次，提出了一套涵盖器件选型、栅极驱动设计、零电压开关（ZVS）实现及布局优化的高频逆变器设计方法，并基于UCC5390、IXRFD631和UCC27531D三种驱动芯片与C3M0060065K SiC MOSFET实现了三款逆变器样机，工作频率覆盖1 MHz（...
解读: 该多MHz SiC全桥逆变器的ZVS设计技术对阳光电源具有重要应用价值。首先，文中揭示的MOSFET硬关断电流振荡问题及其抑制方法，可直接应用于ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器的高频化设计，通过提升开关频率至MHz级别，显著减小磁性元件体积，提高功率密度。其次，基于UCC5390等驱动芯片的栅...