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模块化多电平变换器子模块的无线控制
Wireless Control of Modular Multilevel Converter Submodules
Bars Ciftci · Sebastian Schiessl · James Gross · Lennart Harnefors 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年7月
模块化多电平变换器（MMC）子模块的无线控制技术具有降低成本和简化安装的潜力。然而，无线通信带来的延迟和干扰等挑战，使得传统的有线控制方法无法直接应用，需开发针对无线环境的控制策略以确保系统稳定性。
解读: 该技术对阳光电源的集中式逆变器及大型储能系统（如PowerTitan系列）具有重要参考价值。MMC拓扑常用于高压大功率场景，无线控制可显著减少光纤布线，降低系统复杂度和安装成本，提升大型电站的运维效率。建议研发团队关注无线通信的实时性与抗干扰能力，探索其在PowerTitan储能变流器模块化设计中的...
基于优化的模块化多电平换流器子模块选择方法
Optimization-Based Cell Selection Method for Grid-Connected Modular Multilevel Converters
Arman Hassanpoor · Amin Roostaei · Staffan Norrga · Markus Lindgren · IEEE Transactions on Power Electronics · 2016年4月
模块化多电平换流器（MMC）因其低损耗、紧凑性和高模块化特性，在HVDC输电系统中极具吸引力。换流站损耗与调制算法及子模块选择方法生成的开关脉冲模式密切相关。本文提出了一种基于优化的子模块选择方法，旨在通过优化开关策略降低MMC系统的运行损耗，提升系统效率。
解读: MMC技术主要应用于高压直流输电（HVDC）及大功率柔性直流输电领域。虽然阳光电源目前的核心产品线以组串式/集中式光伏逆变器及储能变流器（PCS）为主，但随着公司在大型地面电站及“光储直柔”系统集成业务的拓展，对高压大功率变换技术的掌握至关重要。该文提出的优化子模块选择方法可有效降低大功率变换器的开...
用于并网模块化多电平变换器动态运行的容差带自适应方法
Tolerance Band Adaptation Method for Dynamic Operation of Grid-Connected Modular Multilevel Converters
Arman Hassanpoor · Alireza Nami · Staffan Norrga · IEEE Transactions on Power Electronics · 2016年12月
模块化多电平变换器（MMC）在高压直流输电中应用广泛。效率、电容电压纹波与动态性能是MMC开关策略中相互制约的三个关键因素。本文提出了一种基于容差带（TB）的自适应控制方法，旨在优化MMC的开关性能，在保证系统动态响应的同时，有效平衡变换器的损耗与电容电压波动。
解读: MMC技术主要应用于高压大功率输电及大型储能系统。阳光电源在大型地面电站及电网侧储能（如PowerTitan系列）领域处于领先地位。虽然目前主流产品多采用组串式或集中式拓扑，但随着储能系统向更高电压等级和更大容量发展，MMC技术在大型储能变流器（PCS）中的应用潜力巨大。该研究提出的容差带自适应方法...
模块化多电平变换器的容差带调制方法
Tolerance Band Modulation Methods for Modular Multilevel Converters
Arman Hassanpoor · Lennart Angquist · Staffan Norrga · Kalle Ilves 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2015年1月
模块化多电平变换器（M2C）在HVDC系统中应用日益广泛。变换器的效率受调制策略和子模块选择方法影响，进而决定了开关频率及电容电压纹波。本文提出了一种新的M2C调制方法，利用容差带控制技术实现对变换器性能的优化。
解读: 该研究针对M2C拓扑的调制优化，对阳光电源的集中式逆变器及大型储能系统（如PowerTitan系列）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及以上）发展，多电平技术是提升效率和降低谐波的关键。容差带调制方法有助于优化开关损耗并平抑电容电压波动，可提升阳光电源大功率PCS产品的...
基于移相载波PWM的模块化多电平变换器分析与运行
Analysis and Operation of Modular Multilevel Converters With Phase-Shifted Carrier PWM
Kalle Ilves · Lennart Harnefors · Staffan Norrga · Hans-Peter Nee · IEEE Transactions on Power Electronics · 2015年1月
本文分析了模块化多电平变换器（MMC）在移相载波调制下的运行特性，重点探讨了开关频率对电容电压波动、环流及交流侧电压的影响。研究发现，特定的开关频率选择对优化系统谐波性能及降低损耗至关重要。
解读: MMC拓扑在阳光电源的大型集中式光伏逆变器及高压储能系统（如PowerTitan系列）中具有潜在应用价值。移相载波PWM技术能有效提升输出电平数，降低输出谐波，从而减小滤波器的体积与成本。对于阳光电源而言，深入研究该调制策略有助于优化大功率变换器的损耗分布，提升系统效率。建议研发团队关注该技术在超高...
一种最小化子模块电容电压偏差的模块化多电平变换器预测排序算法
Predictive Sorting Algorithm for Modular Multilevel Converters Minimizing the Spread in the Submodule Capacitor Voltages
Kalle Ilves · Lennart Harnefors · Staffan Norrga · Hans-Peter Nee · IEEE Transactions on Power Electronics · 2015年1月
随着开关频率的降低，模块化多电平变换器（MMC）的电容电压平衡变得愈发困难，导致子模块电压纹波增大。本文提出了一种新型电容电压平衡策略，旨在结合低开关频率与优化的电压均衡性能，有效抑制子模块电容电压的波动范围。
解读: 该研究针对MMC拓扑的电容电压均衡问题，对阳光电源的大功率集中式光伏逆变器及大型储能系统（如PowerTitan系列）具有重要参考价值。在追求高效率、低开关损耗的大功率并网设备中，降低开关频率是提升系统效率的关键，但会带来电压均衡挑战。该预测排序算法可优化子模块的投切逻辑，在保证电压平衡的前提下降低...
一种模块化多电平变换器交流侧导纳计算方法
A Method for the Calculation of the AC-Side Admittance of a Modular Multilevel Converter
Luca Bessegato · Lennart Harnefors · Kalle Ilves · Staffan Norrga · IEEE Transactions on Power Electronics · 2019年5月
模块化多电平变换器（MMC）接入交流电网可能引发稳定性问题，通过分析变换器交流侧导纳与电网阻抗的关系可进行评估。本文提出了一种计算MMC交流侧导纳的方法，通过对变换器变量的主要频率分量进行独立分析，为电网交互稳定性研究提供了理论基础。
解读: 该研究对于阳光电源的大型集中式光伏逆变器及高压储能系统（如PowerTitan系列）具有重要参考价值。随着光伏和储能电站接入弱电网场景增多，MMC架构或多电平拓扑在并网稳定性方面面临挑战。通过精确的导纳建模，阳光电源研发团队可优化逆变器在宽频带下的阻抗特性，提升系统在弱电网下的抗干扰能力。此外，该方...
具有高功率能力的新型混合交替公共桥臂变换器：潜力与局限
Hybrid Alternate-Common Arm Converter With High Power Capability: Potential and Limitations
Panagiotis Bakas · Kalle Ilves · Yuhei Okazaki · Lennart Harnefors 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2020年12月
本文研究了一种结合晶闸管与全桥（FB）桥臂的新型混合变换器。相比全桥模块化多电平变换器（FB-MMC），该拓扑在降低半导体额定功率的同时实现了高功率传输能力。研究涵盖了能量平衡理论分析、尺寸设计原则、最大功率能力以及不连续运行带来的局限性。
解读: 该研究提出的混合拓扑通过引入晶闸管降低了半导体器件的额定功率要求，对于阳光电源的集中式光伏逆变器及大型储能系统（如PowerTitan系列）具有重要的技术参考价值。在追求更高功率密度和更低系统成本的背景下，该拓扑在超大规模电站场景中具有应用潜力。建议研发团队关注其在能量平衡控制方面的复杂性，评估其在...
超高压碳化硅绝缘栅双极型晶体管的静态与动态性能预测
Static and Dynamic Performance Prediction of Ultrahigh-Voltage Silicon Carbide Insulated-Gate Bipolar Transistors
Daniel Johannesson · Muhammad Nawaz · Staffan Norrga · Anders Hallen 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年5月
本文利用Sentaurus TCAD数值模拟工具，对理论上的超高压碳化硅（SiC）IGBT器件性能进行了预测。通过建立通用的穿通型SiC IGBT结构，并结合物理模型与参数，研究了该器件在宽范围工作条件下的静态与动态特性，为超高压功率半导体器件的设计与应用提供了理论依据。
解读: 随着光伏电站和储能系统向更高电压等级（如1500V及以上）演进，对功率器件的耐压和效率提出了更高要求。SiC IGBT作为宽禁带半导体技术的前沿，在提升阳光电源PowerTitan系列储能系统及集中式光伏逆变器的功率密度和转换效率方面具有巨大潜力。该研究有助于公司评估下一代高压功率模块的选型与设计，...
控制对模块化多电平变换器交流侧导纳的影响
Effects of Control on the AC-Side Admittance of a Modular Multilevel Converter
Luca Bessegato · Kalle Ilves · Lennart Harnefors · Staffan Norrga · IEEE Transactions on Power Electronics · 2019年8月
本文探讨了模块化多电平变换器（MMC）在并网运行下的稳定性评估方法，重点分析了交流侧导纳与电网阻抗的关系。研究表明，变换器的电流控制策略对导纳特性具有显著影响，通过优化控制参数可有效提升系统在弱电网环境下的稳定性。
解读: MMC技术在阳光电源的大型集中式光伏逆变器及高压储能系统（如PowerTitan系列）中具有重要应用潜力。随着电网向弱电网特性演变，变换器的阻抗建模与导纳整形技术是保障系统并网稳定性的核心。该研究提出的控制参数优化方法，可直接应用于提升阳光电源大功率变流器在复杂电网环境下的抗扰动能力，特别是对于构网...
一种用于模块化多电平变换器中电容器并联连接的子模块实现方案
A Submodule Implementation for Parallel Connection of Capacitors in Modular Multilevel Converters
Kalle Ilves · Franz Taffner · Staffan Norrga · Antonios Antonopoulos 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2015年7月
在模块化多电平变换器（MMC）中，开关频率与子模块电容电压纹波之间存在权衡。当开关频率降低时，平衡电容电压变得困难。本文提出了一种新型子模块电路，旨在改善低开关频率下的电容电压平衡性能。
解读: 该技术对阳光电源的大功率储能变流器（如PowerTitan系列）及高压集中式光伏逆变器具有重要参考价值。MMC拓扑在大功率、高压并网场景中应用广泛，通过优化子模块电路实现低频下的电压平衡，有助于降低开关损耗，提升系统整体效率，并减小滤波元件体积。建议研发团队评估该拓扑在提升大功率PCS系统功率密度及...
铁路供电用AC/AC模块化多电平变换器的控制与导纳建模
Control and Admittance Modeling of an AC/AC Modular Multilevel Converter for Railway Supplies
Luca Bessegato · Kalle Ilves · Lennart Harnefors · Staffan Norrga 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2020年3月
本文研究了用于铁路供电的AC/AC模块化多电平变换器（MMC）。针对该应用场景的特殊运行条件，提出并评估了一种分层控制方案，并建立了AC/AC MMC的导纳模型，以分析其在复杂电网环境下的稳定性和控制性能。
解读: 该研究涉及的MMC拓扑及分层控制技术，与阳光电源大型集中式光伏逆变器及高压储能系统（如PowerTitan系列）中的多电平技术有底层共性。虽然目前铁路供电非公司核心业务，但MMC的导纳建模与稳定性分析方法，可迁移至大型储能电站的并网稳定性研究中，特别是针对弱电网下的振荡抑制。建议研发团队关注其分层控...
碳化硅半导体器件在高压直流输电电压源换流器中的对比评估
Comparative Evaluation of Voltage Source Converters With Silicon Carbide Semiconductor Devices for High-Voltage Direct Current Transmission
Keijo Jacobs · Stefanie Heinig · Daniel Johannesson · Staffan Norrga 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年8月
本文探讨了碳化硅（SiC）功率半导体技术在高压直流（HVDC）输电领域的应用前景。相比传统的硅（Si）基器件，SiC器件结合新型模块化多电平换流器（MMC）拓扑，能显著提升高功率转换系统的效率与功率密度，是未来电力电子技术升级的重要方向。
解读: 该研究对于阳光电源的高压储能系统（如PowerTitan系列）及未来大功率电力电子设备具有重要参考价值。SiC器件在高压、高频场景下的低损耗特性，能够显著提升PCS的转换效率，减小散热系统体积，从而提升系统功率密度。建议研发团队关注SiC在高压模块化多电平拓扑中的应用，这不仅有助于优化大型储能电站的...
半全桥子模块电容电压不平衡的影响
Implications of Capacitor Voltage Imbalance on the Operation of the Semi-Full-Bridge Submodule
Stefanie Heinig · Keijo Jacobs · Kalle Ilves · Luca Bessegato 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2019年10月
未来网状高压直流电网需要具备扩展功能的模块化多电平变换器（MMC）。半全桥子模块作为一种新型拓扑，在处理直流侧短路故障时效率更高，且损耗低于全桥子模块。本文探讨了该拓扑在电容电压不平衡条件下的运行特性及相关影响。
解读: 该研究涉及MMC拓扑及电容电压平衡控制，与阳光电源的集中式光伏逆变器及大型储能系统（如PowerTitan系列）中的高压直流变换技术具有技术同源性。虽然阳光电源目前产品多采用组串式或常规多电平拓扑，但随着未来光伏电站向更高电压等级（如1500V甚至更高）及直流输电方向演进，该类先进子模块拓扑的研究有...
高功率变换器子模块辅助电源：现状与未来展望
Auxiliary Power Supplies for High-Power Converter Submodules: State of the Art and Future Prospects
Stefanie Heinig · Keijo Jacobs · Kalle Ilves · Staffan Norrga 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年6月
随着中压硅（Si）和碳化硅（SiC）功率器件的发展，高功率变换器子模块的辅助电源（APS）设计面临新挑战。APS作为驱动电路的核心供电单元，直接影响变换器系统的整体可靠性与效率。本文综述了APS的最新技术进展，并探讨了其在高性能电力电子系统中的未来发展方向。
解读: 辅助电源（APS）是阳光电源核心产品（如PowerTitan储能系统、集中式/组串式光伏逆变器及风电变流器）中驱动电路的关键组成部分。随着公司产品向更高功率密度和更高电压等级（如1500V及以上）演进，SiC器件的广泛应用对APS的绝缘水平、抗干扰能力及热管理提出了更高要求。本文的研究有助于优化公司...
闭环电压控制下模块化多电平变换器直流侧导纳建模与整形
Modeling and Shaping of the DC-Side Admittance of a Modular Multilevel Converter Under Closed-Loop Voltage Control
Mehrdad Nahalparvari · Mohsen Asoodar · Luca Bessegato · Staffan Norrga 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年6月
本文利用谐波线性化方法，对模块化多电平变换器（MMC）的直流侧小信号导纳进行了精确数学建模。研究重点分析了环流抑制、内部动力学及闭环控制策略对直流侧阻抗特性的影响，旨在通过阻抗判据评估直流系统的稳定性。
解读: 该研究对于阳光电源在大功率直流输电、大型储能系统（如PowerTitan系列）及构网型（GFM）技术的开发具有重要参考价值。随着储能系统规模化应用，直流侧阻抗建模与稳定性分析是提升系统并网性能的关键。建议研发团队借鉴该文的谐波线性化建模方法，优化大功率PCS的控制环路设计，特别是在弱电网环境下，通过...
超高压4H-SiC门极可关断晶闸管与绝缘栅双极型晶体管在高功率应用中的评估
Evaluation of Ultrahigh-Voltage 4H-SiC Gate Turn-OFF Thyristors and Insulated-Gate Bipolar Transistors for High-Power Applications
Daniel Johannesson · Muhammad Nawaz · Staffan Norrga · Hans-Peter Nee · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年4月
本文利用计算机辅助设计模型，评估了20-50 kV超高压4H-SiC P-i-N二极管、IGBT及GTO晶闸管的静态与动态性能。研究重点分析了在超高压应用场景下，这些宽禁带半导体器件的导通压降及开关特性，为高功率电力电子系统的设计提供了理论依据。
解读: 该研究探讨的20-50kV超高压SiC器件目前主要应用于超高压直流输电或特种工业电源领域，超出了阳光电源现有光伏逆变器（最高1500V）及储能系统（PowerTitan系列等）的电压等级需求。然而，随着宽禁带半导体技术的演进，SiC在高压领域的性能优势显著。建议研发团队持续关注超高压SiC器件的损耗...
结合电网换相与级联全桥变换器的混合拓扑综述
A Review of Hybrid Topologies Combining Line-Commutated and Cascaded Full-Bridge Converters
Panagiotis Bakas · Lennart Harnefors · Staffan Norrga · Alireza Nami 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2017年10月
本文综述了使电网换相变换器（LCC）在超前功率角下运行的概念。这些方案通过在LCC的交流或直流侧注入电压或电流实现，重点探讨了利用全桥（FB）臂进行注入的拓扑结构，旨在提升LCC在复杂电网环境下的运行性能与灵活性。
解读: 该研究探讨的LCC与全桥变换器混合拓扑，主要针对高压直流输电或大功率并网场景。对于阳光电源而言，虽然公司目前以组串式和集中式光伏逆变器及PowerTitan系列储能系统为主，但该技术在提升大功率变流器对弱电网的支撑能力、改善换相稳定性方面具有参考价值。建议研发团队关注此类混合拓扑在构网型（GFM）控...
双端口构网型互联电力变换器在交直流混合电网中的小信号稳定性及硬件验证
Small-Signal Stability and Hardware Validation of Dual-Port Grid-Forming Interconnecting Power Converters in Hybrid AC/DC Grids
Josep Arévalo-Soler · Mehrdad Nahalparvari · Dominic Groß · Eduardo Prieto-Araujo 等6人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2024年9月
互联电力变换器（IPCs）是实现高压交流（HVac）与高压直流（HVdc）子网互联的关键设备。为确保交直流混合系统稳定运行，传统控制需根据网络结构在各IPC端口分别配置跟网型（GFL）或构网型（GFM）控制。而双端口GFM控制可在所有IPC上统一应用，主动稳定交流与直流端口电压。本文基于交直流混合导纳模型、特征值灵敏度及算例分析，系统比较了交流GFM、交流GFL与双端口GFM的动态特性。结果表明，双端口GFM控制在更宽频率与工况范围内呈现耗散性，对运行点变化的小信号敏感性显著降低，且在严重故障下...
解读: 该双端口构网型控制技术对阳光电源ST系列储能变流器及PowerTitan大型储能系统具有重要应用价值。研究验证的双端口GFM控制可统一应用于交直流混合场景，相比传统GFL/GFM混合配置，在宽频域呈现更优耗散特性，对运行点变化的小信号敏感性显著降低。这为阳光电源在交直流混合微网、直流耦合储能系统中的...