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基于FPGA的模块化多电平变换器实时器件级瞬态电热模型
Real-Time Device-Level Transient Electrothermal Model for Modular Multilevel Converter on FPGA
Zhuoxuan Shen · Venkata Dinavahi · IEEE Transactions on Power Electronics · 2016年9月
针对模块化多电平变换器（MMC）子模块数量多、实时仿真计算压力大的难题，本文提出一种基于数据手册的器件级瞬态电热模型。该方法在FPGA上实现了MMC的实时仿真，在保证计算速度的同时，兼顾了IGBT模块的详细电热特性，为电力电子系统的精确建模提供了新思路。
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。随着大功率变换器向多电平拓扑演进，在研发阶段通过FPGA实现高精度的电热瞬态仿真，能够显著提升对IGBT模块热应力的评估能力，从而优化散热设计并提高系统可靠性。建议研发团队将其引入到高压大功率变流器的数字孪生...
基于大规模并行图形处理架构的大规模非线性器件级电力电子电路仿真
Large-Scale Nonlinear Device-Level Power Electronic Circuit Simulation on Massively Parallel Graphics Processing Architectures
Shenhao Yan · Zhiyin Zhou · Venkata Dinavahi · IEEE Transactions on Power Electronics · 2018年6月
器件级电力电子电路仿真因计算繁琐，常迫使工程师简化模型或缩减电路规模。本文提出了一种在图形处理器（GPU）上进行大规模线程并行仿真的方法，通过器件级建模显著提升了大规模电力电子电路的仿真执行效率。
解读: 该技术对阳光电源的研发具有重要价值。在开发PowerTitan等大型储能系统及集中式/组串式逆变器时，功率器件（如IGBT/SiC）的非线性行为对系统效率和可靠性至关重要。利用GPU并行仿真技术，研发团队可在设计阶段更精确地模拟大规模电路的瞬态响应，无需过度简化模型，从而优化散热设计、提升功率密度并...
一种基于MMC的高压直流换流站传导EMI建模与仿真的精确快速方法
An Accurate and Fast Method for Conducted EMI Modeling and Simulation of MMC-Based HVdc Converter Station
Ruimin Zhu · Ning Lin · Venkata Dinavahi · Guishu Liang · IEEE Transactions on Power Electronics · 2020年5月
电力电子电路的电磁干扰（EMI）分析涉及功率半导体瞬态特性及无源设备的宽频杂散参数。高压直流（HVdc）输电系统中的模块化多电平换流器（MMC）包含数千个子模块，导致EMI建模极具挑战性。本文提出了一种精确且快速的建模仿真方法，旨在解决复杂拓扑下的电磁兼容性分析难题。
解读: 该研究针对MMC拓扑的EMI建模，虽然阳光电源目前主营产品以组串式/集中式光伏逆变器及储能PCS（如PowerTitan系列）为主，尚未大规模涉及高压直流输电领域，但其提出的宽频杂散参数提取与EMI快速仿真方法，对于提升大功率储能变流器及大型集中式光伏逆变器的电磁兼容性设计具有重要参考价值。随着阳光...
一种电力电子电路仿真中广义非线性建模的快速稳定方法及其实时实现
A Fast and Stable Method for Modeling Generalized Nonlinearities in Power Electronic Circuit Simulation and Its Real-Time Implementation
Zhen Huang · Venkata Dinavahi · IEEE Transactions on Power Electronics · 2019年4月
非线性问题长期以来限制了电力电子电路仿真的计算效率，且缺乏统一的处理标准。本文提出了一种将非线性转化为统一表示（并联恒定电阻）的新方法，实现了非线性处理的快速性与稳定性，并探讨了其在实时仿真中的应用。
解读: 该研究直接服务于阳光电源的研发仿真体系。在组串式/集中式光伏逆变器及PowerTitan/PowerStack储能变流器（PCS）的开发过程中，高精度的实时仿真对于验证控制算法（如弱电网适应性、构网型控制）至关重要。该方法能显著提升复杂非线性工况下的仿真收敛速度和稳定性，有助于缩短产品研发周期，提高...
用于直流电网实时硬件在环仿真的主动式混合高压直流断路器详细器件级电热建模
Detailed Device-Level Electrothermal Modeling of the Proactive Hybrid HVDC Breaker for Real-Time Hardware-in-the-Loop Simulation of DC Grids
Ning Lin · Venkata Dinavahi · IEEE Transactions on Power Electronics · 2018年2月
本文提出了一种用于FPGA实时硬件在环（HIL）仿真的主动式混合高压直流断路器（HHB）电磁暂态模型。为实现高保真度，该模型与实际断路器配置一致，并针对绝缘栅双极型晶体管（IGBT）等核心器件建立了详细的电热耦合模型，以准确模拟其在直流电网故障下的瞬态特性。
解读: 该研究聚焦于高压直流断路器（HHB）的电热建模与FPGA实时仿真，虽然阳光电源目前核心业务集中在光伏逆变器、储能系统（PowerTitan/PowerStack）及风电变流器，但该技术在直流侧故障保护及系统级仿真方面具有参考价值。随着阳光电源在大型地面电站及直流微电网业务的拓展，该高保真电热建模方法...
一种用于频移相量直流电网模型与电磁暂态交流电网模型的综合多域联合仿真方法
A Multi-Domain Co-Simulation Method for Comprehensive Shifted-Frequency Phasor DC-Grid Models and EMT AC-Grid Models
Dewu Shu · Xiaorong Xie · Zheng Yan · Venkata Dinavahi 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2019年11月
为精确捕捉大规模交直流系统整体动态及其组件间交互，本文提出一种高精度、高效率的多域联合仿真方法。该方法将目标系统划分为多个直流与交流子系统，分别采用频移相量模型与电磁暂态（EMT）模型进行建模，有效平衡了计算效率与仿真精度，适用于复杂电力电子系统的动态分析。
解读: 该仿真方法对阳光电源的PowerTitan储能系统及大型光伏电站并网具有重要价值。随着高比例电力电子设备接入，电网交互日益复杂，传统的EMT仿真计算量巨大。该方法能显著提升阳光电源在大型交直流混合微电网、构网型（GFM）逆变器并网稳定性分析中的仿真效率。建议研发团队将其集成至iSolarCloud智...
一种用于高频低损耗电路显式求解器仿真的快速时间步长选择方法及其在EMI滤波器上的应用
A Fast Time-Step Selection Method for Explicit Solver-Based Simulation of High Frequency Low Loss Circuit and Its Application on EMI Filter
Zhen Huang · Ruimin Zhu · Chengcheng Tang · Venkata Dinavahi · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年2月
电磁干扰（EMI）建模与预测对于电力电子设备设计至关重要。本文针对EMI滤波器等高频低损耗（HFLL）电路，提出了一种基于显式求解器的快速时间步长选择方法。通过构建HFLL电路的状态空间模型，证明其特征值接近虚轴，从而优化了仿真效率与精度。
解读: 该研究对于阳光电源的组串式逆变器及储能PCS产品线具有重要意义。随着功率密度提升，EMI设计难度加大，该方法能显著缩短EMI滤波器在研发阶段的仿真验证周期，降低实验试错成本。建议研发团队将其集成至iSolarCloud智能运维平台的仿真辅助工具中，或应用于PowerTitan等大功率储能系统的电磁兼...
基于机器学习增强的大规模并行暂态仿真方法用于大规模可再生能源电力系统
Machine-Learning-Reinforced Massively Parallel Transient Simulation for Large-Scale Renewable-Energy-Integrated Power Systems
Tianshi Cheng · Ruogu Chen · Ning Lin · Tian Liang 等5人 · IEEE Transactions on Power Systems · 2024年6月
可再生能源系统（RESs）在向绿色智能电网转型中起关键作用，但其受光照、风速等自然因素影响，具有复杂性与不确定性，给并网带来挑战。电磁暂态（EMT）仿真可有效研究RES并网问题，但现有方法受限于模型非线性和计算复杂度，难以实现大规模精细化仿真。本文提出一种面向数据、结合机器学习的CPU-GPU大规模并行EMT仿真方法，采用人工神经网络构建数据驱动的RES模型，并基于实体-组件-系统架构集成。模型训练依托传统物理EMT模型生成的数据，并通过MATLAB/Simulink验证。将RES元件组建成微网...
解读: 该机器学习增强的大规模并行EMT仿真技术对阳光电源具有重要战略价值。在PowerTitan储能系统和大型光伏电站并网设计中，可快速仿真数百万级SiC逆变器的暂态交互特性，400倍加速性能显著缩短产品开发周期。对ST系列储能变流器的构网型GFM控制策略优化尤为关键，能高效评估微电网场景下多台设备的协同...