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高调制比下NPC逆变器可靠性提升的不连续脉宽调制技术
Reliability Improved Discontinuous Pulse Width Modulation for NPC Inverters Operated at High Modulation Index
Dong-Jin Lee · Jae-Heon Choi · Ui-Min Choi · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年7月
在三电平中点钳位(NPC)逆变器中,功率器件和直流母线电容是可靠性的关键。其磨损失效主要源于功率损耗引起的热应力。本文研究表明,采用不连续脉宽调制(DPWM)策略可有效降低功率损耗,从而提升功率器件的可靠性。
解读: 该研究直接关联阳光电源的核心产品线——集中式及大功率组串式光伏逆变器。三电平NPC拓扑是阳光电源大型地面电站逆变器的主流技术路线,在高调制比工况下优化DPWM策略,能显著降低IGBT模块的开关损耗与热应力,直接提升设备在高温、高负载环境下的长期运行可靠性,并有助于降低散热系统成本。建议研发团队在iS...
提高可靠性的NPC逆变器PWM方法研究
Reliability Enhanced PWM for NPC Inverter Focusing on Lifetimes of DC-link Capacitors and Power Devices
Dong-Jin Lee · Jae-Heon Choi · Ui-Min Choi · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年5月
功率器件与直流母线电容通常被视为电力变换器中可靠性最关键的元件,其热应力导致的损耗是引发失效的主要原因。已有研究通过降低热负荷提出了多种改进寿命的PWM方法,但大多仅单独考虑某一类元件。本文提出一种新型PWM策略,可同时降低NPC逆变器中直流母线电容与功率器件的热应力,从而协同提升整体可靠性。通过仿真与实验验证了所提方法的有效性与可行性。
解读: 该可靠性增强PWM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。文章提出的协同优化策略可同时降低直流母线电容和功率器件热应力,直接契合阳光电源三电平NPC拓扑架构。在储能系统长周期运行场景下,该方法可显著延长关键元件寿命,降低OPEX成本。建议将此技术集成到iS...
面向可靠性的光伏系统NPC逆变器设计——聚焦直流链路电容组与功率器件寿命
Reliability-Oriented Design of NPC Inverter in PV Systems With Focus on Lifetimes of DC-Link Capacitor Bank and Power Devices
Gahyeon Yeo · Ui-Min Choi · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年2月
可靠性已成为光伏(PV)逆变器设计中的关键因素,尤其针对功率器件和电容器等薄弱环节。直流链路电容通常以串并联形式构成电容组,需在电压等级和容值上满足系统要求。然而,电容器体积大、成本高且易失效,亟需优化其配置。同时,散热系统容量的选择直接影响逆变器的功率密度及器件可靠性。本文针对30 kW光伏系统,提出一种面向可靠性的中点钳位(NPC)逆变器设计方法,综合考虑运行工况、系统直流/交流容量比及脉宽调制策略等因素,优化电容组在寿命、成本、体积和截面积等方面的配置,并合理设计散热系统以提升功率器件可靠...
解读: 该NPC逆变器可靠性设计方法对阳光电源SG系列大功率光伏逆变器及ST储能变流器具有直接应用价值。文章提出的直流链路电容组优化配置策略,可指导阳光电源1500V高压系统中薄膜电容的串并联设计,在满足寿命目标前提下降低成本与体积。功率器件散热系统与PWM策略的协同优化思路,可应用于三电平拓扑的SiC模块...
IGBT模块非对称布局对电机驱动逆变器可靠性的影响
Effect of Asymmetric Layout of IGBT Modules on Reliability of Motor Drive Inverters
Ui-Min Choi · Ionut Vernica · Frede Blaabjerg · IEEE Transactions on Power Electronics · 2019年2月
功率逆变器是电机驱动系统的主要故障源,而功率器件又是逆变器失效的核心原因。IGBT模块内部常集成多个功率器件,其非对称的内部布局可能导致电流与热应力分布不均,进而影响模块的长期可靠性。本文研究了这种布局差异对器件性能及寿命的影响。
解读: 该研究直接关系到阳光电源核心产品(光伏逆变器、储能PCS及风电变流器)的功率模块选型与设计。在组串式逆变器和PowerTitan等高功率密度产品中,IGBT模块的内部布局对热分布和寿命至关重要。非对称布局带来的热应力不均是导致功率模块早期失效的潜在隐患。建议研发团队在进行功率模块选型及散热设计时,引...
电机驱动应用中功率半导体器件磨损可靠性指标的预测与验证
Prediction and Validation of Wear-Out Reliability Metrics for Power Semiconductor Devices With Mission Profiles in Motor Drive Application
Ke Ma · Ui-Min Choi · Frede Blaabjerg · IEEE Transactions on Power Electronics · 2018年11月
本文针对电力电子变换器高可靠性需求,提出了一种基于任务剖面的功率半导体器件磨损可靠性预测方法。不同于传统的平均故障间隔时间(MTBF)等指标,该方法通过考虑时变工况,量化了功率器件的累积损伤与寿命预测,为电力电子系统的全生命周期可靠性评估提供了理论支撑。
解读: 该研究对阳光电源全线产品至关重要。在组串式/集中式光伏逆变器及PowerTitan/PowerStack储能系统中,功率模块(IGBT/SiC)是核心易损件。通过引入任务剖面(Mission Profiles)的可靠性预测模型,研发团队可更精准地评估产品在极端环境下的寿命,优化散热设计与控制策略,从...
并网逆变器系统中IGBT模块老化失效模式的分离
Separation of Wear-Out Failure Modes of IGBT Modules in Grid-Connected Inverter Systems
Ui-Min Choi · Frede Blaabjerg · IEEE Transactions on Power Electronics · 2018年7月
本文提出了一种针对并网逆变器中IGBT模块老化失效模式的分离方法。通过对IGBT模块进行状态监测与失效模式识别,能够实现主动维护计划的制定。此外,根据不同的失效模式,可采取针对性的主动控制策略,从而显著提升电力电子系统的可靠性与可用性。
解读: 该研究对阳光电源的核心产品线(组串式/集中式光伏逆变器、PowerTitan/PowerStack储能系统)具有极高的应用价值。IGBT作为功率变换的核心器件,其可靠性直接决定了产品的全生命周期成本。通过失效模式分离技术,阳光电源可在iSolarCloud智能运维平台中集成更精准的健康状态评估算法,...
针对温度应力的功率器件模块可靠性评估功率循环测试方法
Power Cycling Test Methods for Reliability Assessment of Power Device Modules in Respect to Temperature Stress
Ui-Min Choi · Frede Blaabjerg · Soren Jorgensen · IEEE Transactions on Power Electronics · 2018年3月
功率循环测试是评估功率器件模块在温度应力下可靠性性能的关键手段,对于预测电力变换器中组件的寿命至关重要。本文综述了具有代表性的功率循环测试电路、失效指标测量电路以及针对不同功率循环策略的测量方法。
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储能系统)中功率模块的寿命管理。功率器件是变换器的核心,通过优化功率循环测试方法,公司能更精准地评估IGBT/SiC模块在复杂工况下的可靠性,从而提升iSolarCloud智能运维平台中关于设备寿命预...
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...
结温波动持续时间对转移模塑功率IGBT模块寿命影响的研究
Study on Effect of Junction Temperature Swing Duration on Lifetime of Transfer Molded Power IGBT Modules
Ui-Min Choi · Frede Blaabjerg · Soren Jorgensen · IEEE Transactions on Power Electronics · 2017年8月
本文研究了结温波动持续时间对转移模塑功率IGBT模块寿命的影响,并建立了相应的寿命模型。研究基于先进功率循环测试装置在六种不同工况下的39组加速老化测试结果,旨在更真实地模拟模块在实际运行环境下的失效机理。
解读: 功率模块是阳光电源组串式逆变器、集中式逆变器及PowerTitan/PowerStack储能变流器(PCS)的核心组件。该研究揭示了结温波动持续时间对IGBT寿命的关键影响,对于优化阳光电源产品的热管理设计、提升功率循环下的可靠性评估精度具有重要指导意义。建议研发团队将此寿命模型集成至iSolarC...
用于功率器件模块可靠性研究的先进加速功率循环测试
Advanced Accelerated Power Cycling Test for Reliability Investigation of Power Device Modules
Ui-Min Choi · Soeren Joergensen · Frede Blaabjerg · IEEE Transactions on Power Electronics · 2016年1月
本文提出了一种针对IGBT模块的先进加速功率循环测试装置与方法。该方法能够在更接近实际电气运行工况下进行测试,并实现对被测IGBT模块的在线老化监测,为评估功率器件在复杂工况下的寿命提供了更精确的实验手段。
解读: 功率器件(如IGBT)是阳光电源组串式/集中式光伏逆变器、PowerTitan/PowerStack储能变流器及风电变流器的核心组件。该研究提出的在线老化监测与加速寿命测试方法,可直接应用于阳光电源的可靠性实验室,提升对核心功率模块在极端工况下的寿命预测精度。建议将此测试方法集成至iSolarClo...
并网T型整流器开路故障容错控制比较
Comparison of Tolerance Controls for Open-Switch Fault in a Grid-Connected T-Type Rectifier
June-Seok Lee · Ui-Min Choi · Kyo-Beum Lee · IEEE Transactions on Power Electronics · 2015年10月
多电平整流器在宽功率范围应用中广泛使用。T型三电平拓扑相比NPC拓扑具有更高的效率优势。随着应用增加,提升T型整流器的可靠性成为研究热点。本文针对T型整流器的开路故障,对比分析了多种容错控制策略,旨在提升系统在故障状态下的运行稳定性。
解读: T型三电平拓扑是阳光电源组串式光伏逆变器及储能变流器(PCS)的核心技术架构之一。该研究聚焦于高可靠性设计,对于提升阳光电源产品在复杂电网环境下的故障穿越与冗余运行能力具有重要参考价值。建议研发团队将文中对比的容错控制算法集成至iSolarCloud智能运维平台,通过实时监测功率模块状态,在发生开路...
T型三电平逆变器的容错控制策略可靠性提升研究
Reliability Improvement of a T-Type Three-Level Inverter With Fault-Tolerant Control Strategy
Ui-Min Choi · Frede Blaabjerg · Kyo-Beum Lee · IEEE Transactions on Power Electronics · 2015年5月
本文提出了一种针对T型三电平逆变器开路故障的容错控制策略。该方法根据半桥开关和中点开关的故障情况进行分类处理,并针对中点开关故障提出了两种对比方案,通过热分析等手段验证了其在提升系统可靠性方面的有效性。
解读: T型三电平拓扑是阳光电源组串式逆变器和大型地面电站逆变器的核心技术路线。该研究提出的容错控制策略能显著提升逆变器在极端工况下的生存能力,减少因功率器件开路导致的停机损失。建议研发团队关注该策略在iSolarCloud运维平台中的集成,通过故障特征识别实现远程预警,并优化现有逆变器产品的冗余控制逻辑,...
电力电子变换器系统中功率IGBT模块故障的研究与处理方法
Study and Handling Methods of Power IGBT Module Failures in Power Electronic Converter Systems
Ui-Min Choi · Frede Blaabjerg · Kyo-Beum Lee · IEEE Transactions on Power Electronics · 2015年5月
电力电子技术在提升系统效率与性能方面至关重要。随着应用场景对成本、安全及可用性要求的日益严格,提升系统可靠性成为研究重点。本文综述了功率IGBT模块的主要失效机理,并探讨了相应的故障处理与诊断方法,旨在为电力电子系统的长寿命设计提供理论支撑。
解读: IGBT模块是阳光电源组串式/集中式光伏逆变器、PowerTitan/PowerStack储能变流器及风电变流器的核心功率器件。该文献深入探讨的失效机理与故障诊断方法,对提升阳光电源产品的全生命周期可靠性至关重要。建议研发团队将文中提到的热应力分析与故障预测模型集成至iSolarCloud平台,通过...
并网NPC逆变器开路故障诊断与容错控制
Open-Circuit Fault Diagnosis and Fault-Tolerant Control for a Grid-Connected NPC Inverter
Ui-Min Choi · June-Seok Lee · Frede Blaabjerg · Kyo-Beum Lee · IEEE Transactions on Power Electronics · 2015年1月
本文提出了一种并网中点钳位(NPC)逆变器系统的开路故障检测方法,并针对钳位二极管开路故障提出了相应的容错控制策略。针对并网条件下传统方法难以通过输出畸变识别故障开关位置的问题,该研究提供了有效的解决方案。
解读: 该研究直接针对NPC(三电平)拓扑,这是阳光电源组串式逆变器和集中式逆变器中广泛应用的核心技术。随着光伏电站对可靠性要求的提升,该故障诊断与容错控制技术可直接应用于iSolarCloud智能运维平台,实现故障的快速定位与预警。同时,该容错控制策略能显著提升逆变器在极端工况下的运行稳定性,减少停机损失...
面向可靠性的单相五电平T型NPC逆变器不连续PWM应用方法
Reliability-Oriented Application Method of Discontinuous PWM for Single-Phase Five-Level T-Type NPC Inverter
Taerim Ryu · Ui-Min Choi · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年1月
不连续脉宽调制(DPWM)常用于提升逆变器效率,但会牺牲电能质量。本文研究了DPWM对功率器件及直流母线电容损耗与可靠性的影响,提出了一种兼顾效率、电能质量与可靠性的优化控制策略,为多电平逆变器的长寿命设计提供了理论支撑。
解读: 该研究针对多电平拓扑的损耗与可靠性优化,对阳光电源的户用及工商业组串式逆变器产品线具有重要参考价值。随着阳光电源在多电平拓扑应用上的深入,通过优化DPWM策略,可以在不显著增加硬件成本的前提下,有效降低功率器件(如IGBT/SiC)的结温波动,从而提升逆变器在复杂工况下的长期可靠性。建议研发团队在下...