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功率器件技术 SiC器件 功率模块 可靠性分析 ★ 5.0

中压SiC MOSFET功率模块米勒区持续振荡的建模与稳定性分析

Modeling and Stability Analysis of Sustained Oscillations During the Miller Region for Medium-Voltage SiC MOSFET Power Modules

Zhixing Yan · Gao Liu · Thore Stig Aunsborg · Benjamin Futtrup Kjærsgaard 等9人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年12月

本文针对10 kV SiC MOSFET功率模块在米勒区出现的持续振荡现象进行了研究。这种振荡会降低模块的鲁棒性甚至导致失效,且随栅极对底板寄生电容的增加而加剧。文章揭示了寄生电容参与振荡的内在机理,为高压功率模块的设计提供了理论支撑。

解读: 该研究对阳光电源的高压储能系统(如PowerTitan系列)及大功率组串式/集中式光伏逆变器至关重要。随着公司产品向更高电压等级(如1500V及以上)和SiC器件应用演进,栅极驱动电路的稳定性直接影响系统可靠性。文章提出的寄生电容振荡机理分析,可指导研发团队在功率模块选型、PCB布局设计及驱动电路优...

功率器件技术 功率模块 可靠性分析 有限元仿真 ★ 5.0

直接键合铜(DBC)基板底层铜层对功率模块局部放电性能的影响

Impacts of the Bottom Copper Layer of Direct-Bond Copper Substrates on the Partial Discharge Performance in Power Modules

Yuan Gao · Kai Yin · Claus Leth Bak · Asger Bjørn Jørgensen 等9人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年4月

本文研究了直接键合铜(DBC)基板底层铜层对功率模块局部放电(PD)性能的影响。通过建立不同布局的DBC样本有限元仿真模型,对比分析了电场分布。结果表明,通过悬浮底层铜层或施加高压的一半电压,可有效优化电场分布,提升功率模块的局部放电性能。

解读: 该研究直接关系到阳光电源核心产品(如组串式/集中式逆变器、PowerTitan/PowerStack储能变流器)中功率模块的绝缘设计与可靠性。随着产品向高功率密度和高电压等级(如1500V系统)发展,DBC基板的局部放电问题成为制约器件寿命的关键。建议研发团队在设计高压功率模块时,参考文中关于底层铜...

功率器件技术 SiC器件 宽禁带半导体 功率模块 ★ 5.0

SiC MOSFET的近似SPICE建模

Approximate SPICE Modeling of SiC MOSFETs

Pawel Piotr Kubulus · Janus Dybdahl Meinert · Szymon Beczkowski · Asger Bjørn Jørgensen 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年4月

宽禁带半导体(WBG)的应用对SPICE电路仿真提出了更高要求,需在保证计算效率的同时准确评估快速振荡瞬态。由于现有软件缺乏内置模型,本文提出了一种基于非线性行为建模的近似SPICE仿真方法,旨在解决WBG器件仿真中的计算瓶颈与精度平衡问题。

解读: 该研究直接服务于阳光电源的核心功率电子技术。随着公司在组串式逆变器、PowerTitan储能系统及风电变流器中大规模应用SiC MOSFET以提升功率密度和效率,高精度的器件建模对于优化开关瞬态、抑制EMI及提升系统可靠性至关重要。建议研发团队利用该近似建模方法优化驱动电路设计,减少高频振荡带来的电...

功率器件技术 SiC器件 宽禁带半导体 功率模块 ★ 5.0

中压碳化硅技术赋能的高功率电子应用综述

High-Power Electronic Applications Enabled by Medium Voltage Silicon-Carbide Technology: An Overview

Morten Rahr Nielsen · Shiyue Deng · Abdul Basit Mirza · Benjamin Futtrup Kjærsgaard 等9人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年1月

随着社会电气化与绿色转型,高效大功率电子变换器的需求日益增长。中压碳化硅(SiC)半导体器件凭借优于硅基器件的静态与动态性能,成为关键推动力。本文全面综述了中压SiC技术在电力电子领域的应用潜力与技术挑战。

解读: 中压SiC技术是阳光电源提升产品功率密度与转换效率的核心驱动力。在集中式光伏逆变器及PowerTitan系列大容量储能变流器中,应用中压SiC器件可显著降低开关损耗,减小磁性元件体积,从而实现整机轻量化与高效率。建议研发团队重点关注中压SiC模块的封装散热技术及高频驱动电路设计,以应对未来更高电压等...

功率器件技术 SiC器件 功率模块 可靠性分析 ★ 5.0

SiC半桥功率模块损耗不平衡的发现——分析与验证

Discovery of Loss Imbalance in SiC Half-Bridge Power Modules – Analysis and Validations

Benjamin Futtrup Kjærsgaard · Gao Liu · Thore Stig Aunsborg · Dipen Narendra Dalal 等8人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年5月

本文揭示了半桥功率模块中高侧与低侧SiC MOSFET开关损耗不一致的现象。研究发现,由于高侧栅极寄生电容的影响,高侧器件的开关损耗比低侧高出40%以上。该发现对中压功率模块的设计与效率优化具有重要参考价值。

解读: 该研究对阳光电源的核心产品线(如组串式光伏逆变器、PowerTitan储能系统及风电变流器)具有重要指导意义。随着公司产品向高功率密度、高效率的SiC方案转型,高侧与低侧损耗不平衡问题直接影响模块的热设计与寿命评估。建议研发团队在设计阶段引入该寄生参数模型,优化驱动电路布局与驱动参数,以平衡热应力,...

功率器件技术 宽禁带半导体 功率模块 可靠性分析 ★ 5.0

中压电力电子系统中的寄生电容耦合:综述

Parasitic Capacitive Couplings in Medium Voltage Power Electronic Systems: An Overview

Benjamin Futtrup Kjærsgaard · Gao Liu · Morten Rahr Nielsen · Rui Wang 等14人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年8月

随着中压宽禁带半导体器件的发展,高功率转换效率需求日益增长。然而,高dv/dt带来的寄生电容耦合问题对系统电磁兼容性及绝缘可靠性提出了严峻挑战。本文综述了寄生耦合机制及其对电力电子系统的负面影响。

解读: 该研究直接关联阳光电源在高压大功率电力电子设备中的核心技术挑战。随着PowerTitan系列储能系统及集中式光伏逆变器向更高电压等级(如1500V及以上)和更高开关频率演进,SiC等宽禁带器件的应用使得dv/dt效应愈发显著。寄生电容耦合分析对于优化功率模块布局、降低EMI干扰、提升绝缘可靠性至关重...

功率器件技术 SiC器件 功率模块 可靠性分析 ★ 5.0

单门极驱动SiC MOSFET串联堆叠的短路特性及其强抗短路能力改进研究

Short-Circuit Characteristic of Single Gate Driven SiC MOSFET Stack and Its Improvement With Strong Antishort Circuit Fault Capabilities

Rui Wang · Asger Bjorn Jorgensen · Hongbo Zhao · Stig Munk-Nielsen · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年11月

本文研究了单门极驱动串联功率器件堆叠的短路特性,指出其具备过流限制潜力。在此基础上,提出了一种改进的单门极驱动SiC MOSFET方案,显著增强了系统的抗短路故障能力,为高压功率变换应用提供了紧凑且低成本的解决方案。

解读: 该技术对阳光电源的高压组串式逆变器及PowerTitan系列储能系统具有重要价值。随着光伏系统电压等级向1500V甚至更高迈进,SiC器件的应用日益广泛。该研究提出的单门极驱动串联堆叠技术,不仅能降低高压变换器的成本和体积,还能通过改进的短路保护策略提升系统可靠性。建议研发团队关注该拓扑在大型地面电...

可靠性与测试 功率模块 可靠性分析 热仿真 ★ 5.0

利用激光位移传感器评估功率模块原位热机械应力-应变

Evaluation of in situ Thermomechanical Stress–Strain in Power Modules Using Laser Displacement Sensors

Asger Bjorn Jorgensen · Stig Munk-Nielsen · Christian Uhrenfeldt · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年8月

随着宽禁带功率模块向高功率密度和高开关速度发展,其机械鲁棒性与可靠性成为关键挑战。本文提出利用激光位移传感器对功率模块进行原位热机械应力-应变评估,旨在解决新型功率模块结构缺乏长期实验数据的问题,为提升电力电子系统的可靠性提供实验支撑。

解读: 该研究直接服务于阳光电源的核心功率器件应用。随着公司在PowerTitan储能系统及组串式逆变器中大规模应用SiC等宽禁带半导体,高功率密度带来的热机械应力问题日益突出。该原位测试方法可优化功率模块的封装设计与热管理,提升产品在极端工况下的寿命。建议研发团队引入此类高精度位移传感技术,建立更精准的功...

功率器件技术 宽禁带半导体 功率模块 有限元仿真 ★ 5.0

现代电力电子封装中数字设计与有限元分析综述

Overview of Digital Design and Finite-Element Analysis in Modern Power Electronic Packaging

Asger Bjorn Jorgensen · Stig Munk-Nielsen · Christian Uhrenfeldt · IEEE Transactions on Power Electronics · 2020年10月

宽禁带(WBG)半导体要求封装具备更低的寄生电感与电容,这推动了高集成度封装技术的发展。由于高集成度增加了电压、电流及温度测量的难度,设计人员需更多依赖仿真手段来洞察原型机的运行状态。本文综述了现代电力电子封装中的数字设计方法与有限元分析技术。

解读: 该技术对于阳光电源的组串式逆变器及PowerTitan/PowerStack储能系统至关重要。随着SiC等宽禁带器件在光储产品中的广泛应用,高功率密度设计成为核心竞争力,但也带来了严峻的散热与寄生参数挑战。通过引入先进的有限元仿真与数字设计流程,研发团队能更精准地优化功率模块布局,降低寄生参数对开关...

功率器件技术 功率模块 可靠性分析 IGBT ★ 5.0

并联芯片与并联半桥对多芯片功率模块瞬态电流分布的影响

Influence of Paralleling Dies and Paralleling Half-Bridges on Transient Current Distribution in Multichip Power Modules

Helong Li · Wei Zhou · Xiongfei Wang · Stig Munk-Nielsen 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2018年8月

本文研究了多芯片半桥功率模块中的瞬态电流分布问题,对比了并联芯片与并联半桥两种不同换流机制的连接方式。研究揭示了在并联芯片结构下,高低侧器件因换流回路差异会产生相似的瞬态电流不平衡,为功率模块的并联设计提供了理论依据。

解读: 该研究直接关系到阳光电源核心产品(如组串式逆变器、PowerTitan储能系统、风电变流器)中功率模块的选型与设计。在追求高功率密度和高效率的过程中,多芯片并联是提升模块电流能力的关键技术。文章揭示的瞬态电流不平衡机制,对于优化模块内部布局、减小寄生参数及提升功率器件的可靠性至关重要。建议研发团队在...

风电变流技术 IGBT 功率模块 可靠性分析 ★ 5.0

用于风电变流器改造的变流器监测单元

Converter Monitoring Unit for Retrofit of Wind Power Converters

Bjorn Rannestad · Anders Eggert Maarbjerg · Kristian Frederiksen · Stig Munk-Nielsen 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2018年5月

本文提出了一种用于风力发电机组变流器状态监测的监测单元(CMU)。通过状态监测降低纠正性维护成本,是降低风电系统运维成本的有效途径。该CMU旨在检测与绝缘栅双极型晶体管(IGBT)相关的多种故障模式。

解读: 该技术对阳光电源风电变流器业务具有高度参考价值。通过引入CMU监测单元,可提升现有风电变流器产品的全生命周期可靠性,降低运维成本,符合公司向数字化运维转型的战略。该方案可集成至iSolarCloud平台,实现对IGBT等核心功率器件的实时健康状态评估与故障预警,从而优化预防性维护策略。建议研发团队借...

可靠性与测试 IGBT 功率模块 可靠性分析 ★ 5.0

基于IGBT模块状态监测的功率变换器可靠性提升

Reliability Improvement of Power Converters by Means of Condition Monitoring of IGBT Modules

Ui-Min Choi · Frede Blaabjerg · Soren Jorgensen · Stig Munk-Nielsen 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2017年10月

电力电子系统在可再生能源、电机驱动及交通运输等领域地位日益重要。为满足安全性、成本及可用性的严苛要求,提升系统可靠性成为研究重点。功率器件作为核心组件,其健康状态监测对于预防故障、延长系统寿命及降低运维成本具有关键意义。

解读: 该研究直接关联阳光电源核心产品线(光伏逆变器、储能PCS、风电变流器)。IGBT是上述产品的核心功率器件,其可靠性直接决定了设备在极端环境下的运行寿命。通过引入在线状态监测技术,阳光电源可优化iSolarCloud智能运维平台,实现从“被动维修”向“预测性维护”的转型。建议在PowerTitan等大...

功率器件技术 功率模块 IGBT 可靠性分析 ★ 5.0

多芯片功率模块中辅助源极连接的影响

Effects of Auxiliary-Source Connections in Multichip Power Module

Helong Li · Stig Munk-Nielsen · Xiongfei Wang · Szymon Beczkowski 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2017年10月

本文研究了多芯片功率模块中辅助源极连接(Kelvin连接)的工作机制。研究揭示,辅助源极连接并不能完全解耦功率回路与门极驱动回路。文章分析了其对开关性能及电流分配的影响,为优化功率模块设计提供了理论依据。

解读: 该研究直接关联阳光电源的核心产品线,如组串式/集中式光伏逆变器及PowerTitan储能系统中的功率模块设计。在高性能功率模块中,Kelvin连接是提升开关速度和效率的关键,但其带来的寄生参数耦合问题直接影响系统的电磁兼容性(EMC)和开关损耗。建议研发团队在设计高功率密度逆变器及PCS模块时,参考...

功率器件技术 IGBT 可靠性分析 功率模块 ★ 5.0

基于红外热像仪验证通过峰值栅极电流测量IGBT结温的方法

IR Camera Validation of IGBT Junction Temperature Measurement via Peak Gate Current

Nick Baker · Laurent Dupont · Stig Munk-Nielsen · Francesco Iannuzzo 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2017年4月

本文利用红外热成像技术评估了通过峰值栅极电流(IGPeak)测量IGBT结温的准确性。研究对象涵盖了栅极焊盘位于中心及边缘的单芯片、并联芯片以及存在键合线脱落故障的芯片,并将结果与传统方法进行了对比。

解读: 结温监测是提升阳光电源光伏逆变器及储能系统(如PowerTitan、ST系列PCS)可靠性的核心技术。该研究提出的IGPeak测温法无需额外传感器,具有低成本、高精度的潜力,非常适合集成在iSolarCloud智能运维平台中,用于实时监测功率模块的健康状态。针对文中提到的键合线脱落等失效模式,该方法...

功率器件技术 SiC器件 功率模块 宽禁带半导体 ★ 5.0

一种用于缓解SiC MOSFET多芯片功率模块电流不平衡的新型DBC布局

A Novel DBC Layout for Current Imbalance Mitigation in SiC MOSFET Multichip Power Modules

Helong Li · Stig Munk-Nielsen · Szymon Beczkowski · Xiongfei Wang · IEEE Transactions on Power Electronics · 2016年12月

本文提出了一种新型直接覆铜(DBC)布局,旨在解决并联SiC MOSFET多芯片功率模块中的电流不平衡问题。通过优化布局,该设计显著降低了电路失配和电流耦合效应,从而有效提升了并联芯片间的电流分配均匀性,提高了模块的整体性能。

解读: 该研究直接服务于阳光电源的高功率密度产品线。随着公司在组串式逆变器和PowerTitan/PowerStack储能变流器中大规模应用SiC MOSFET,并联芯片的电流均流是提升模块可靠性与效率的关键。该新型DBC布局方案可直接应用于公司自研功率模块的封装设计中,通过优化寄生参数,降低芯片热应力,从...

功率器件技术 IGBT 可靠性分析 功率模块 ★ 5.0

基于峰值栅极电流的IGBT结温测量

IGBT Junction Temperature Measurement via Peak Gate Current

Nick Baker · Stig Munk-Nielsen · Francesco Iannuzzo · Marco Liserre · IEEE Transactions on Power Electronics · 2016年5月

本文提出了一种用于MOS门控功率半导体器件结温测量的电气方法。该方法通过检测IGBT或MOSFET在导通期间外部栅极电阻上的峰值电压来实现。该电压与峰值栅极电流成正比,并因栅极驱动回路中与温度相关的参数波动而随温度变化。

解读: 结温监测是提升阳光电源逆变器及储能PCS可靠性的核心技术。该方法无需额外传感器,通过监测栅极驱动回路即可实现实时结温感知,极大地降低了硬件成本。对于PowerTitan等大型储能系统及组串式逆变器,该技术可精准评估功率模块在极端工况下的热应力,从而优化热管理策略,延长IGBT使用寿命。建议研发团队将...

功率器件技术 SiC器件 功率模块 可靠性分析 ★ 5.0

器件与电路不匹配对碳化硅MOSFET并联的影响

Influences of Device and Circuit Mismatches on Paralleling Silicon Carbide MOSFETs

Helong Li · Stig Munk-Nielsen · Xiongfei Wang · Ramkrishan Maheshwari 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2016年1月

本文研究了器件参数与电路布局不匹配对碳化硅(SiC)MOSFET并联运行的影响。通过从分立器件到多芯片功率模块的理论分析与实验验证,揭示了不匹配因素对电流分配及动态特性的影响,为高功率密度电力电子系统的设计提供了参考。

解读: 该研究对阳光电源的核心产品线具有极高价值。在PowerTitan储能系统及大功率组串式/集中式光伏逆变器中,SiC MOSFET的并联应用是提升功率密度与转换效率的关键。文章深入分析的器件与电路不匹配问题,直接关系到模块内部电流均衡与热应力分布,对优化逆变器及PCS的功率模块设计、提升系统长期运行的...

功率器件技术 SiC器件 宽禁带半导体 功率模块 ★ 4.0

并联10 kV SiC MOSFET栅极振荡分析与抑制方法

Analysis and Mitigation Methods of Gate Oscillation in Paralleled 10 kV SiC MOSFETs

Gao Liu · Zhixing Yan · Morten Rahr Nielsen · Thore Stig Aunsborg 等8人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年8月

本文研究了并联10 kV SiC MOSFET中的栅极振荡问题,这是限制其并联应用的关键瓶颈。研究发现,在开关瞬态过程中,并联SiC MOSFET工作在饱和区,形成了闭环反馈系统,导致了栅极振荡,进而引发误触发及器件损坏风险。

解读: 随着阳光电源在大型地面电站及储能系统(如PowerTitan系列)中对高压、高功率密度需求的提升,10 kV SiC器件的应用潜力巨大。该研究揭示的并联栅极振荡机制对于优化大功率PCS模块的驱动电路设计至关重要。建议研发团队在开发高压SiC功率模块时,重点关注饱和区反馈回路的阻尼设计,以提升多管并联...

功率器件技术 SiC器件 宽禁带半导体 功率模块 ★ 4.0

用于中压SiC MOSFET的低耦合电容恒压栅极驱动电源

Gate Driver Power Supply With Low-Capacitance-Coupling and Constant Output Voltage for Medium-Voltage SiC MOSFETs

Zhixing Yan · Gao Liu · Shaokang Luan · Yuan Gao 等10人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年6月

随着宽禁带器件的发展,10-15 kV电压等级的碳化硅(SiC)器件在中压系统展现出巨大潜力。为确保其可靠运行,栅极驱动电源需满足高压隔离、低耦合电容、抗电压波动干扰等严苛要求。本文提出了一种新型驱动电源拓扑,旨在提升中压SiC MOSFET在高速开关过程中的驱动稳定性与抗干扰能力。

解读: 该技术对阳光电源的组串式逆变器及PowerTitan储能系统具有重要参考价值。随着光伏与储能系统向更高电压等级(如1500V及以上)演进,SiC器件的应用日益广泛。该文提出的低耦合电容驱动电源方案,能有效抑制高频开关带来的共模噪声干扰,提升功率模块的电磁兼容性(EMC)与可靠性。建议研发团队关注该拓...

功率器件技术 宽禁带半导体 SiC器件 ★ 4.0

碳化硅MOSFET的近似SPICE建模

Approximate SPICE Modeling of SiC MOSFETs

Pawel Piotr Kubulus · Janus Dybdahl Meinert · Szymon Beczkowski · Asger Bjørn Jørgensen 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年12月

摘要:近年来,宽带隙(WBG)半导体的应用使SPICE电路仿真软件面临巨大挑战,需要以较低的计算量对快速振荡瞬态进行准确评估。WBG半导体SPICE建模的主要局限之一是现有软件中缺乏内置模型,这迫使人们使用包含大量非线性方程的行为建模。采用这种实现方式会导致高昂的计算成本和收敛性问题。本文提出一种对WBG半导体进行近似建模的通用方法,利用现代开源SPICE软件的功能,通过将非线性模型公式与SPICE模型公式解耦来提高收敛性,并将非线性模型更新的计算成本转移到SPICE软件之外。所提出的建模方法适...

解读: 从阳光电源的业务视角来看,这项SiC MOSFET近似SPICE建模技术具有重要的工程应用价值。作为全球领先的光伏逆变器和储能系统供应商,我们正大规模采用碳化硅等宽禁带半导体器件来提升产品的功率密度和转换效率。然而,在产品研发阶段,传统SPICE仿真工具在处理SiC器件的快速开关瞬态和高频振荡时面临...

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