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基于准方波调制的中压级固态变压器公共直流母线电压闭环控制
Closed-Loop Control of Common DC-Link Voltage of Solid-State Transformer from Medium Voltage Stage Using Quasi-Square-Wave Modulation
Shekhar Bhawal · Himanshu Patel · Kamalesh Hatua · Subhashish Bhattacharya · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年4月
提出一种用于两级式固态变压器（SST）的闭环控制架构与准方波调制方法，通过反馈公共直流母线电压实现闭环调节，无需DC-DC级串联谐振变换器的频率控制。该控制可从低压侧实现，降低隔离要求。输入串联输出并联模块化结构结合谐振运行特性，自然平衡各AC-DC单元的直流链电压。AC-DC级主要采用Si-IGBT，仅电压源变换器（VSC）使用SiC-MOSFET，降低器件成本。调制策略利用自然均压条件，使IGBT单元在工频开关，减小损耗；VSC以40 kHz高频切换，等效高开关频率，支持低频谐波抑制与瞬态功...
解读: 该准方波调制的SST闭环控制技术对阳光电源储能与充电产品线具有重要应用价值。其输入串联输出并联的模块化架构与ST系列储能变流器的中高压直挂方案高度契合，可简化隔离设计降低成本。Si-IGBT与SiC-MOSFET混合应用策略为PowerTitan大型储能系统的功率模块设计提供优化思路：工频级采用低成...
基于非对称占空比限制控制的多端口双向直流-直流变换器在分布式储能系统中的应用
Asymmetrical Duty-Cycle Limit Control-Based Multiport Bidirectional DC–DC Converter for Distributed Energy Storage System Applications
作者未知 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年2月
本文提出了一种新型多端口双向直流 - 直流转换器（MP - BDC），其特点是在每个低压端口采用两相交错架构，以减轻低压侧电容器和电感器上的电流纹波。多端口配置旨在实现不同电压等级的储能系统（ESS）的同时利用，同时实现较宽的电压转换比。为了确保在整个占空比范围内电感平均电流平衡，实施了一种经济高效的非对称占空比限制控制策略，该策略对直流电感的变化表现出了强大的鲁棒性。此外，所提出的转换器非常适合集成各种可再生能源和混合储能系统。另外，低压端口与高压端口配置为共地，有助于降低系统内的电磁干扰。本...
解读: 从阳光电源储能系统业务视角来看，这项多端口双向DC-DC变换器技术具有显著的战略价值。该技术通过双相交错并联架构有效降低了低压侧电流纹波，这与我司PowerStack储能系统对高功率密度和长寿命的需求高度契合。特别是其支持不同电压等级储能单元同时接入的能力，可直接应用于我司正在推进的混合储能解决方案...
通过硅与碳化硅器件的电感解耦提升混合逆变器性能
Enhancing Hybrid Inverter Performance Through Inductive Decoupling of Silicon and Silicon Carbide Devices
Michael Walter · Mark-M. Bakran · IEEE Transactions on Industry Applications · 2025年1月
本研究的核心目标是提高一款设计用于在 400 V 直流母线电压下运行的牵引混合开关逆变器的效率。这一目标通过将分立的 650 V 硅绝缘栅双极型晶体管（Si - IGBT）和续流二极管与 650 V 碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管（SiC - MOSFET）进行并联组合来实现。本研究提出了一种创新方法，即引入额外的电感，将 SiC - MOSFET 半桥与 IGBT/硅二极管半桥解耦。这种解耦方法有效降低了有源 SiC - MOSFET 的开通损耗和无源硅二极管的关断损耗，与非解耦配置相比，...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于电感解耦的硅基IGBT与碳化硅MOSFET混合逆变器技术具有重要的应用价值和战略意义。 该技术通过在SiC-MOSFET半桥与IGBT/Si二极管半桥之间引入解耦电感，有效降低了SiC-MOSFET的开通损耗和硅二极管的关断损耗，这与我们在光伏逆变器和储能变流器产...
用于高压应用中串联SiC-MOSFET的单门极驱动与非隔离供电技术
Single-Gate Driving and Nonisolated Power Supply Technology for Series SiC-MOSFETs in High-Voltage Applications
Yu Xiao · Zhixing He · Zongjian Li · Biao Liu 等6人 · IEEE Transactions on Industrial Electronics · 2025年1月
串联碳化硅（SiC）MOSFET在简化高压变流器拓扑与控制方面具有显著优势，但其门极信号传输与驱动电源仍面临高隔离要求和信号串扰难题。本文提出一种基于级联自举电路的非隔离门极驱动拓扑，仅需一个非隔离电源和单一门极信号即可驱动多个串联器件，有效降低系统复杂度。门极信号路径采用光耦隔离，避免了信号串扰；同时引入缓冲电路，在开通过程中实现电压钳位与电容电压自动均压。通过构建6 kV至24 V的四管串联反激变换器实验平台验证了该拓扑的可行性，实验结果表明其在6.05 kV输入、32 kHz开关频率下可稳...
解读: 该单门极驱动与非隔离供电技术对阳光电源高压产品线具有重要应用价值。在ST系列储能变流器和1500V光伏逆变器中，串联SiC-MOSFET可简化多电平拓扑设计，该技术通过级联自举电路实现单信号驱动多器件，显著降低隔离驱动电源数量和成本，同时光耦隔离方案有效解决高压应用中的信号串扰问题。对PowerTi...
电压控制变换器高带宽零超调性能的直接控制器设计
A Straightforward Controller Design of Voltage-Controlled Converters for High-Bandwidth and Zero-Overshoot Performance
Jiaxing Lei · Jialiang Liu · Guoju Zhang · Xuefeng Ge 等6人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年1月
针对电压控制变换器(VCC)独立和构网型(GFM)运行的高稳态和动态性能需求,提出配LC滤波器VCC的高带宽零超调直接控制器设计。控制器由外环PI控制器和内环状态反馈(SF)控制器组成。考虑数字延迟构建复系数精确离散传递函数,从极零点位置直接确定期望闭环传递函数。通过等价传递函数获得内环极点和PI参数,然后通过简单极点配置计算内环SF控制参数。设计适当传递函数可轻松实现优越控制性能。SiC MOSFET样机实验证明所提方法优越性,带宽达5kHz,稳定时间小于0.2ms且无超调。
解读: 该高带宽零超调电压控制技术对阳光电源构网型变换器有重要性能提升价值。直接控制器设计方法可应用于ST储能变流器的构网型GFM控制,实现5kHz高带宽和0.2ms快速响应,提高电网支撑能力。SiC MOSFET应用经验对阳光电源SiC功率器件产品线的高频控制算法开发有借鉴意义。该技术对PowerTita...
用于并联SiC-MOSFET电流补偿的全模拟栅极驱动器设计与实现
Design and implementation of a full analogue gate driver for current compensation of paralleled SiC-MOSFETs
Adel Rezaeian · Ahmad Afifi · Hamid Bahrami · IET Power Electronics · 2024年12月 · Vol.18
本文设计并实现了一种用于并联碳化硅MOSFET电流补偿的全模拟栅极驱动器。由于单个碳化硅MOSFET的额定电流不足以满足高功率变换器的需求，通常需将多个器件并联以提升整体电流传导能力。然而，并联运行时易因参数差异导致电流分配不均，影响系统可靠性。为此，本文提出一种无需数字控制单元的全模拟驱动方案，通过实时检测各支路电流并动态调节栅极驱动信号，实现并联MOSFET间的电流均衡。实验结果表明，该驱动器能有效改善静态与动态电流分配不均问题，提高并联系统的稳定性和效率。
解读: 该全模拟栅极驱动电流补偿技术对阳光电源ST系列储能变流器和PowerTitan大型储能系统具有重要应用价值。在大功率储能PCS中，多个SiC-MOSFET并联是实现高电流等级的关键方案，但参数离散性导致的电流不均衡会引发局部过热和可靠性下降。该技术通过实时模拟反馈动态调节各支路栅极驱动，无需复杂数字...
仅采用逆变器电流反馈的电容耦合主动阻尼LCL型高速永磁同步电机驱动控制方法
Inverter-Current Feedback-Only Control Method for LCL-Equipped HSPMSM Drives With Capacitively Coupled Active Damper
Jiaxin Zhou · Yunkai Huang · Fei Peng · Yu Yao · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2024年11月
本文提出一种适用于带电容耦合主动阻尼器的LCL型高速永磁同步电机（HSPMSM）驱动系统的仅逆变器电流反馈控制方法。该方法仅需采样逆变器侧电流，满足现有工业应用中对单一电流反馈的需求。基于LCL型驱动系统的双源模型构建控制策略，并设计具有强参数鲁棒性的系数选取方法。所提方法显著降低了阻尼器的电压应力，从而减少其开关损耗，使其可采用低成本低压MOSFET而非昂贵的SiC-MOSFET实现。3 kW–12 kr/min（1000 Hz）实验平台验证了该方法的有效性。
解读: 该LCL滤波器单电流反馈控制技术对阳光电源储能与电驱产品线具有重要应用价值。在ST系列储能变流器中，LCL滤波器广泛用于并网谐波抑制，该方法仅需逆变器侧电流采样即可实现稳定控制，可简化传感器配置、降低系统成本。电容耦合主动阻尼方案将阻尼器电压应力降低至可用低压MOSFET替代SiC器件，直接降低BO...
一种用于V2G功率变换器的电磁集成LCL-EMI滤波器：拓扑、分析与实现
An Electromagnetically Integrated LCL-EMI Filter for V2G Power Converters: Topology, Analysis, and Implementation
Shiqi Jiang · Panbao Wang · Wei Wang · Dianguo Xu · IEEE Transactions on Industrial Electronics · 2024年8月
电动汽车车网互动（V2G）系统中的高频并网逆变器常产生大量高频谐波与电磁干扰（EMI）噪声，通常需采用谐波滤波器与额外EMI电感组成的滤波模块，但会增加体积与成本，不利于高功率密度需求。为此，本文提出一种解耦型电磁集成对称LCL-EMI滤波器结构，采用EE型磁芯与柔性多层箔（FMLF）绕组技术，将LCL滤波器绕组布置于侧柱，EMI扼流圈绕组置于中柱，通过合理端子配置实现功能解耦，并利用侧柱气隙设计实现变换器侧与电网侧电感的磁解耦，保持良好的谐波抑制性能。1 kW SiC-MOSFET高频并网变换...
解读: 该电磁集成LCL-EMI滤波器技术对阳光电源V2G双向充电桩及ST储能变流器产品具有重要应用价值。通过EE型磁芯与柔性多层箔绕组实现LCL谐波滤波与EMI抑制的磁集成，可显著减小滤波器体积与成本，契合高功率密度需求。其解耦设计保证谐波抑制性能的同时，侧柱气隙实现变换器侧与电网侧电感磁解耦的方案，可直...
基于SiC-MOSFET的超98%效率四相交错双向DC-DC变换器及其宽电压比特性
Over 98% Efficiency SiC-MOSFET Based Four-Phase Interleaved Bidirectional DC–DC Converter Featuring Wide-Range Voltage Ratio
Shiqiang Liu · Guiyi Dong · Tomokazu Mishima · Ching-Ming Lai · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年7月
本文提出了一种新型浮动四相交错电荷泵双向DC-DC变换器（F4P-ICPBDC），具备宽降压/升压电压比。通过交错结构降低了低压侧电容和电感的电流纹波，浮动配置则实现了高电压转换比，并确保了平均电流平衡。
解读: 该拓扑对于阳光电源的储能业务（如PowerTitan、PowerStack系列PCS）具有极高的应用价值。储能系统在电池侧与直流母线之间需要高效的双向DC-DC变换，该技术采用SiC器件配合四相交错结构，能显著提升转换效率至98%以上，并有效降低电流纹波，从而减小磁性元件体积，提升功率密度。建议研发...
一种多并联SiC-MOSFET半桥模块的混合电流平衡方法
A Hybrid Current Balancing Method for Multiple Paralleled SiC-MOSFET Half-Bridge Modules
Sizhao Lu · Lei Wu · Jian Deng · Siqi Li 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年6月
碳化硅（SiC）MOSFET模块的并联连接可有效提升系统额定电流，但电流不平衡问题会影响系统性能。本文提出了一种针对多并联SiC-MOSFET半桥模块的混合电流平衡方法，能够有效平衡瞬态电流与稳态电流。
解读: 该技术对阳光电源的核心业务至关重要。随着PowerTitan系列储能系统及大功率组串式光伏逆变器向高功率密度演进，SiC器件的并联应用已成为提升效率与减小体积的关键。该混合电流平衡方法能有效解决多模块并联时的均流难题，降低器件应力，提升系统可靠性。建议研发团队将其应用于大功率PCS及逆变器功率模块的...
一种用于SiC-MOSFET模块快速瞬态测量的集成数字信号反馈传感器
An Integrated Digital Signal Feedback Sensor for Fast Transient Measurements of SiC-MOSFET Modules
Zenan Shi · Fei Xiao · Yifei Luo · Laili Wang 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年3月
本文提出了一种用于碳化硅（SiC）MOSFET模块的数字信号反馈传感器设计方法，旨在应用于未来的有源栅极驱动器。该方法实现了高带宽、高集成密度和低延迟的瞬态测量，并针对现有研究的不足提出了创新解决方案，为提升功率模块的驱动性能与保护机制提供了技术支撑。
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系列储能PCS向更高功率密度和更高开关频率演进，SiC器件的应用已成为提升效率的关键。该集成传感器技术可显著优化有源栅极驱动电路，提升对SiC模块瞬态过程的实时监测能力，从而在实现更精准的过流/过压保护的同时，进一步压...
一种用于常用触发模式的低成本紧凑型SiC/Si混合开关栅极驱动电路
A Low Cost Compact SiC/Si Hybrid Switch Gate Driver Circuit for Commonly Used Triggering Patterns
Yongsheng Fu · Zhengrong Ma · Haipeng Ren · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年5月
Si-IGBT与SiC-MOSFET并联构成的混合开关（HyS）因兼具高效率与低成本优势而备受关注，但其复杂的栅极驱动电路限制了实际应用。本文提出了一种低成本、紧凑的栅极驱动电路方案，旨在简化HyS的驱动逻辑与硬件设计，解决传统方案需要多芯片与多信号控制的难题。
解读: 该技术对阳光电源的核心产品线具有显著价值。在组串式逆变器和PowerTitan/PowerStack储能变流器（PCS）中，通过SiC与Si的混合封装技术，可以在保证高效率的同时有效降低系统成本，提升产品的市场竞争力。该驱动电路方案简化了控制复杂性，有助于提高功率模块的集成度与可靠性。建议研发团队评...
混合SiC-Si直流-交流拓扑：SHEPWM Si-IGBT主单元处理高功率，集成部分功率SiC-MOSFET从单元以提升性能
Hybrid SiC-Si DC–AC Topology: SHEPWM Si-IGBT Master Unit Handling High Power Integrated With Partial-Power SiC-MOSFET Slave Unit Improving Performance
Chuang Liu · Kehao Zhuang · Zhongchen Pei · Di Zhu 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年3月
本文基于部分功率变换概念，提出了一种混合SiC-Si直流-交流拓扑以提升高功率应用性能。主单元（MU）采用低频工作的Si-IGBT处理主要高功率，以发挥其大电流容量优势；从单元（SU）采用SiC-MOSFET补偿MU的低开关频率带来的电能质量问题，从而在保持高效率的同时实现高功率密度。
解读: 该拓扑通过Si-IGBT与SiC-MOSFET的混合应用，巧妙平衡了成本与效率，对阳光电源的组串式逆变器和大型集中式逆变器具有重要参考价值。在高功率密度要求日益严苛的背景下，该技术可显著降低开关损耗并优化电能质量。建议研发团队评估该混合拓扑在PowerTitan系列储能变流器及大功率光伏逆变器中的应...
一种用于SiC-MOSFET串联的新型有源电压钳位电路拓扑
A Novel Active Voltage Clamping Circuit Topology for Series-Connection of SiC-MOSFETs
Fan Zhang · Yu Ren · Xu Yang · Wenjie Chen 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年4月
SiC-MOSFET串联是实现高压、高速开关功率器件的有效途径。针对串联应用中电压不均衡问题，本文提出了一种新型有源电压钳位电路拓扑，能够有效钳位串联SiC-MOSFET的最大漏源电压。
解读: 该技术对阳光电源的高压光伏逆变器（如1500V及以上组串式逆变器）和大型储能系统（如PowerTitan系列）具有重要意义。随着光伏系统电压等级不断提升，SiC器件的应用已成为提升功率密度和效率的关键。通过该有源电压钳位技术，可以解决高压场景下SiC器件串联的均压难题，从而在不依赖超高压单管的情况下...
基于SiC-MOSFET/SBD H桥模块的850-V 100-kW 16-kHz双向隔离DC-DC变换器的设计与性能
Design and Performance of the 850-V 100-kW 16-kHz Bidirectional Isolated DC–DC Converter Using SiC-MOSFET/SBD H-Bridge Modules
Ryo Haneda · Hirofumi Akagi · IEEE Transactions on Power Electronics · 2020年10月
本文设计并测试了一款采用最新1.2-kV 400-A SiC-MOSFET/SBD H桥模块的850-V 100-kW 16-kHz双向隔离DC-DC变换器，重点在于提升效率。文章提出了一种在部分负载下采用连续电流模式（CCM）的间歇运行策略，以降低开关损耗。实验结果验证了该方案的有效性。
解读: 该技术对阳光电源的储能系统（如PowerTitan、PowerStack）及大功率组串式逆变器具有极高的参考价值。SiC H桥模块的应用能显著提升变换器的功率密度和转换效率，符合阳光电源追求极致能效的研发方向。文中提出的CCM间歇运行策略可优化储能变流器（PCS）在轻载工况下的效率表现，有助于提升产...
基于步进控制红外热成像法的硅超结MOSFET与碳化硅MOSFET单脉冲雪崩失效研究
Single-Pulse Avalanche Failure Investigations of Si-SJ-mosfet and SiC-mosfet by Step-Control Infrared Thermography Method
Siyang Liu · Xin Tong · Jiaxing Wei · Weifeng Sun · IEEE Transactions on Power Electronics · 2020年5月
本文提出了一种步进控制红外热成像方法，用于深入研究Si超结（SJ）MOSFET和SiC MOSFET的单脉冲雪崩失效机理。该方法能够实时观测整个雪崩过程中损伤位置及其演变。研究表明，Si-SJ-MOSFET的雪崩损伤区域会从单元区向外扩展，揭示了不同功率器件在极端工况下的失效特征。
解读: 功率器件是阳光电源逆变器及储能PCS的核心。随着公司在PowerTitan等储能系统及组串式逆变器中大规模应用SiC器件以提升效率和功率密度，器件的可靠性至关重要。该研究提出的红外热成像失效分析方法，可直接应用于公司功率模块的可靠性验证与故障诊断流程，帮助研发团队优化器件选型与驱动保护电路设计，有效...
20kW零电压开关SiC-MOSFET并网逆变器
300kHz开关频率
Ning He · Min Chen · Junxiong Wu · Nan Zhu 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2019年6月
尽管SiC-MOSFET在开关性能上优于传统Si-IGBT，但硬开关下的开关损耗随频率升高而急剧增加，限制了逆变器效率与功率密度的进一步提升。本文提出一种零电压开关（ZVS）空间矢量调制（SVM）技术，旨在解决高频化带来的损耗问题。
解读: 该技术对阳光电源的组串式逆变器及户用储能PCS产品线具有重要参考价值。通过采用ZVS技术结合SiC器件，可显著提升开关频率至300kHz，从而大幅减小磁性元件体积，实现更高功率密度。建议研发团队评估该调制策略在PowerStack等储能变流器中的应用潜力，以优化散热设计并降低整机体积，进一步提升阳光...
一种由SiC和Si混合功率级组成的高效率三电平有源中点钳位变换器
An Extremely High Efficient Three-Level Active Neutral-Point-Clamped Converter Comprising SiC and Si Hybrid Power Stages
Qing-Xin Guan · Chushan Li · Yu Zhang · Shuai Wang 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2018年10月
三电平变换器具有开关损耗低、滤波器尺寸小的优点。为实现高功率密度，常选用SiC MOSFET替代Si IGBT，但全SiC方案成本高昂。本文提出一种SiC MOSFET与Si器件混合的有源中点钳位（ANPC）变换器拓扑，在保证高效率的同时有效降低了系统总成本。
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）具有重要参考价值。通过在ANPC拓扑中采用SiC与Si混合功率级，可以在不显著增加成本的前提下，提升逆变器效率并缩小功率模块体积，从而进一步优化产品的功率密度。建议研发团队评估该混合方案在兆瓦级储能PCS中的应用潜力，以平衡...
包含载流子陷阱影响的高压SiC-MOSFET电路功率损耗预测紧凑模型
Power-Loss Prediction of High-Voltage SiC-mosfet Circuits With Compact Model Including Carrier-Trap Influences
Yuta Tanimoto · Atsushi Saito · Kai Matsuura · Hideyuki Kikuchihara 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2016年6月
本文旨在阐明载流子陷阱效应对碳化硅（SiC）功率MOSFET电气特性的影响，并将其纳入电路仿真中。重点研究了SiC/SiO2界面缺陷导致的开关特性退化。文章提出了一种考虑陷阱密度的SiC功率MOSFET紧凑模型，用于精确预测高压电路中的功率损耗。
解读: 该研究对阳光电源的核心产品线具有极高价值。随着组串式逆变器和PowerTitan/PowerStack储能系统向更高电压等级和更高功率密度演进，SiC器件已成为提升效率的关键。载流子陷阱导致的长期可靠性退化是影响产品全生命周期性能的核心挑战。建议研发团队将此紧凑模型集成至iSolarCloud智能运...
基于Si/SiC混合器件与新型调制策略的混合型NPC-DAB变换器性能优化
Performance Optimization of Hybrid NPC-DAB Converter Utilizing Si and SiC Devices With a Novel Modulation Scheme
Nikhil Suresh Patil · Satish Belkhode · Anshuman Shukla · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年11月 · Vol.14
本文提出一种Si-IGBT与SiC-MOSFET混合使用的中点钳位型双有源桥（HNPC-DAB）变换器，结合多相移（MPS）调制策略，实现宽电压范围零电压开关（ZVS）与变压器峰值电流最小化，显著降低开关与导通损耗，并通过0.8kW样机验证其优于三相移（TPS）的性能。
解读: 该研究对阳光电源ST系列储能变流器（PCS）及PowerTitan大型储能系统的双向DC-DC级具有重要参考价值：Si/SiC混合器件方案可兼顾成本与效率，MPS调制有助于提升高压大功率PCS在宽电压范围（如1500V系统适配不同SOC电池簇）下的ZVS覆盖率和整机效率。建议在下一代高功率密度PCS...
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