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基于结的深台面终端用于千伏级垂直β-Ga2O3功率器件
Junction-based deep mesa termination for multi-kilovolt vertical β-Ga2O3 power devices
Jiangbin Wan · Hengyu Wang · Chi Zhang · Ce Wang · Applied Physics Letters · 2025年1月 · Vol.126
本文报道了一种基于结的深台面终端结构，用于提升千伏级以上垂直β-Ga2O3功率器件的击穿性能。通过精确控制台面刻蚀深度并结合p型掺杂层形成局部PN结，有效调制表面电场分布，抑制边缘击穿。实验结果表明，该终端结构显著提高了器件的击穿电压与可靠性，为高性能氧化镓功率器件的规模化应用提供了可行方案。
解读: 该β-Ga2O3功率器件终端技术对阳光电源具有前瞻性战略价值。深台面结终端结构实现的千伏级击穿电压和高可靠性，可为ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器的下一代功率模块提供超越SiC的技术路径。Ga2O3的超宽禁带特性（4.8eV）和高临界击穿场强（8MV/cm）可显著降低导通损耗，提升1500V光...
通过阴极水管理将直接硼氢化物燃料电池的功率密度提升至>600 mW cm−2
Boosting the power density of direct borohydride fuel cells to >600 mW cm−2 by cathode water management
Wenxing Jiang · Fangfang Wan · Qiqi Wan · Endao Zhang 等11人 · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.378
摘要 直接硼氢化物燃料电池（DBFC）因其高能量密度而受到广泛关注。然而，其功率密度仍不足以满足商业应用的需求。目前已有大量研究聚焦于阳极反应动力学，但对阴极水管理的关注较少，而阴极水管理对于直接液体燃料电池除了至关重要。本文开发了一种具有异质结双微孔层（HJD-MPL）结构的新型气体扩散层（GDL）。利用该HJD-MPL结构，在80 °C下实现了688 mW cm−2的峰值功率密度，超过了文献报道值（453 mW cm−2）。由于具有更高的孔隙率、渗透性以及更强的梯度毛细力，氧气传输阻力从商用...
解读: 该燃料电池阴极水管理技术对阳光电源储能及充电桩产品具有重要借鉴价值。其异质结双微孔层结构通过梯度毛细力优化传质过程,将氧传递阻抗降低67%,功率密度提升52%。该思路可应用于ST系列PCS的液冷散热优化和充电桩热管理系统,通过仿生梯度孔隙结构改善冷却液流动特性,降低热阻抗,提升SiC功率器件散热效率...
串联晶闸管脉冲电流分析的行为模型
A Behavioral Model for Pulse Current Analysis of Series-Connected Thyristors
Pengcheng Xing · Qingbo Wan · Jie Huang · Heng Zhang 等14人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 预计 2026年5月
高功率脉冲系统常需串联多个晶闸管以承受高电压，但实现脉冲性能最优化的器件数量尚不明确。本文开发了一种串联晶闸管脉冲电流的行为模型，将器件级的电导调制与电路级的行为联系起来，为高压功率器件的串联应用提供了理论支撑。
解读: 该研究聚焦于晶闸管（Thyristor）的串联应用及脉冲特性，虽然阳光电源目前的主流产品（如组串式/集中式逆变器、PowerTitan储能系统）主要采用IGBT或SiC MOSFET等全控型功率器件，而非半控型的晶闸管，但该模型中关于“多器件串联均压与电导调制”的分析方法，对于超高压直流输电或特定高...
一种基于集成功率变换器的无刷直流电机驱动系统
An Integrated Power Converter-Based Brushless DC Motor Drive System
Jun Cai · Xin Zhang · Wan Zhang · Yu Zeng · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年7月
本文提出了一种具有直流母线升压能力的集成式功率变换器，用于驱动无刷直流电机。该拓扑通过一个公共的三开关桥臂，将双向Buck/Boost DC-DC变换器与三相电压源逆变器（TVSI）集成。与传统的前端BBD加TVSI架构相比，该方案有效减少了功率开关数量，提升了系统集成度与功率密度。
解读: 该研究提出的集成式拓扑核心在于通过共用桥臂实现DC-DC与逆变级的集成，旨在提升功率密度并降低器件成本。虽然该论文针对的是电机驱动应用，但其“多级变换器集成”的设计思路对阳光电源的户用光伏逆变器及电动汽车充电桩产品线具有参考价值。在追求极致轻量化和高功率密度的户用储能/逆变一体机设计中，此类集成拓扑...
基于双侧磁集成接收端检测的长轨道动态无线电能传输系统
A Dual-Side Magnetic Integration–Based Receiver Detection Method of Long-Track DWPT System
Junhua Wang · Leke Wan · Changsong Cai · Ming Xue 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年6月
针对长轨道动态无线电能传输（DWPT）中接收端（Rx）的定位问题，本文提出了一种基于双侧磁集成的接收端位置检测（RPD）方法。该方法利用LCC-LCC补偿拓扑中的集成电感线圈，在无需额外传感器的情况下实现了高精度的位置与运动轨迹检测，有效降低了系统成本并提升了实用性。
解读: 该技术主要应用于动态无线充电领域，与阳光电源的电动汽车充电桩业务具有潜在的技术协同性。虽然目前阳光电源以有线充电桩为主，但随着电动重卡及物流车自动充电需求的增长，动态无线充电技术（DWPT）是未来重要的技术储备。该研究提出的磁集成检测方法能有效简化系统硬件复杂度，降低成本。建议研发团队关注该技术在未...
两级式升压逆变器的观测器模式建模与非线性模态分析
Observer-Pattern Modeling and Nonlinear Modal Analysis of Two-Stage Boost Inverter
Hao Zhang · Weijie Li · Honghui Ding · Chuanzhi Yi 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2018年8月
本文研究了两级式升压逆变器的建模与非线性模态分析。提出了一种观测器模式建模方法，旨在消除负载级基波分量和源级“隐藏”二次谐波的时变影响。基于该模型，应用非线性模态分析方法获得了闭式解析解，为系统动态特性研究提供了理论支持。
解读: 该研究针对两级式升压逆变器（Two-stage Boost Inverter）的建模与非线性分析，直接关联阳光电源的核心产品线——光伏组串式及集中式逆变器。在光伏系统中，两级式架构（DC-DC升压+DC-AC逆变）是主流技术路线。该文提出的观测器模式建模方法能有效抑制二次谐波对控制环路的影响，有助于...
多路径移动接收器的鲁棒广域无线充电：耦合机制与简化配置策略
Robust Wide-Area Wireless Charging of Multipath Movable Receivers: A Coupling Mechanism and Simplified Configuration Strategy
Changsong Cai · Junhua Wang · Leke Wan · Xi Wu 等9人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年1月
本文提出了一种新型耦合机制及简化配置策略，旨在实现多路径移动接收器的鲁棒广域动态无线充电。通过在二维平面内非重叠布置多发射线圈，并集成简单平面线圈实现全向解耦，有效提升了动态充电的灵活性与稳定性。
解读: 该技术主要针对电动汽车动态无线充电领域，虽然目前阳光电源的充电桩业务以有线直流快充为主，但随着未来自动驾驶与智慧交通的发展，动态无线充电技术具有潜在的战略储备价值。该研究提出的多发射线圈解耦技术可为阳光电源未来探索“路面充电”或“自动泊车无线补能”方案提供技术参考。建议研发团队关注该耦合机制在功率密...
一种获取PCB电路稳态温度场的3D有限差分法
A 3-D Finite Difference Method for Obtaining the Steady-State Temperature Field of a PCB Circuit
Guochun Wan · Kaifeng Zhang · Kang Fu · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年2月
板载驱动模块工作产生的热量会导致产品故障率上升。本文针对驱动模块的热分析，提出了一种3D有限差分法，旨在解决传统商业软件（如ANSYS ICEPAK或FLOTHEM）在处理复杂PCB热仿真时计算资源消耗大、建模复杂的问题，通过考虑LED及周边功率元器件的耦合影响，实现更高效的稳态温度场预测。
解读: 热设计是阳光电源光伏逆变器（如组串式、集中式）及储能系统（如PowerTitan、PowerStack）核心可靠性指标的关键。该文提出的3D有限差分法相比传统有限元法（FEM）具有更高的计算效率，非常适合在产品研发早期阶段对高功率密度PCB进行快速热迭代。在阳光电源的研发流程中，该方法可用于优化逆变...
基于五阶广义积分磁链观测器与扩展状态观测器锁相环的永磁同步电机无传感器控制
Sensorless Control of PMSM Based on Fifth-Order Generalized Integral Flux Observer and Extended State Observer-Based Phase-Locked Loop
Xiaojiang Zhang · Junjie Zhu · Zhian Zheng · Haoran Liu 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年4月
本文提出了一种结合五阶广义积分磁链观测器（FOGIFO）和基于扩展状态观测器锁相环（ESO_PLL）的永磁同步电机（PMSM）无传感器控制方法。针对参数失配、采样误差及逆变器非线性等非理想因素，该方法有效提升了转子磁链估计的精度与鲁棒性。
解读: 该技术主要应用于电机驱动控制领域，与阳光电源的“风电变流器”及“电动汽车充电桩”业务具有技术关联性。在风电变流器中，高性能的无传感器控制可提升永磁直驱风机的运行效率与可靠性，降低硬件传感器成本；在充电桩领域，该算法可优化车载电机驱动系统的控制性能。建议研发团队关注该算法在复杂电网环境下的抗干扰能力，...
功率模块单相及蒸发两相流微通道冷却用于临时过流运行
Single-Phase and Evaporating Two-Phase Flow Microchannel Cooling of Power Modules for Temporary Overcurrent Operation
Nikolaos Iosifidis · Haiyong Wan · Xu Zhang · Ali Saeibehrouzi 等8人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年10月
蒸发两相流常因流动不稳定性被冷却应用所规避。然而，在电力电子设备需应对临时过流工况时，液体蒸发的巨大潜热提供了极佳的冷却潜力。本研究利用水蒸发技术增强功率模块的冷却性能，以提升其在极端负载下的热管理能力。
解读: 该技术对阳光电源的组串式逆变器及PowerTitan系列储能PCS具有重要参考价值。在光伏及储能应用中，设备常需应对短时过载工况，传统风冷或单相液冷在极端热流密度下存在瓶颈。引入微通道蒸发两相冷却技术，可显著提升功率模块的功率密度，减小散热器体积，从而优化整机结构设计。建议研发团队关注该技术在应对极...
基于全阶超螺旋观测器与可调前馈增益HR-PI锁相环的表贴式永磁同步电机无传感器控制
Sensorless Control of SPMSM Using a Full-Order Supertwisting Observer and HR-PI-Based FPLL With Tunable Forward Gain
Xiaojiang Zhang · Junjie Zhu · Xuan Wu · Zhian Zheng 等8人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年11月
本文提出了一种针对表贴式永磁同步电机（SPMSM）的鲁棒无传感器控制策略。该方法结合了改进的全阶超螺旋滑模观测器（STA-FSMO）与采用可调前馈增益谐振比例积分（HR-PI）控制器的前馈锁相环。该方案有效解决了传统滑模观测器存在的抖振问题，提高了电机在宽转速范围内的观测精度与动态响应性能。
解读: 该技术主要应用于电机驱动控制领域，与阳光电源的电动汽车充电桩（内部功率模块控制）及风电变流器产品线具有技术相关性。全阶超螺旋滑模观测器（STA-FSMO）能够提升电机控制的鲁棒性，减少系统抖振，这对提高充电桩内部风扇驱动系统或风电变流器中电机驱动单元的可靠性与效率具有参考价值。建议研发团队关注该算法...
一种基于双目标磁集成的无人机悬停充电无线电能传输链路及高分辨率动态位置检测
A Dual-Objective Magnetic Integration-Based WPT Link for UAV Hover Charging With High-Resolution Dynamic Position Detection
Changsong Cai · Yinfeng Du · Junhua Wang · Yufeng Jiang 等8人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年10月
本文提出了一种基于双目标磁集成的无线电能传输（WPT）链路，用于无人机（UAV）的悬停充电及动态位置检测。通过集成两对正交绕组，该方案实现了能量传输与位置感知的协同，提高了无人机在悬停状态下充电的灵活性与可靠性。
解读: 该技术主要针对无线电能传输（WPT）领域，虽然目前阳光电源的核心业务集中在光伏逆变器、储能系统及电动汽车有线充电桩，但该研究中涉及的“磁集成技术”与“高精度位置检测”在未来电动汽车无线充电（EV Wireless Charging）及移动储能机器人领域具有潜在的技术储备价值。建议研发团队关注其磁路集...
一种基于面积等效的LCL型变换器有源阻尼延时补偿方法
A Time Delay Compensation Method Based on Area Equivalence For Active Damping of an LCL -Type Converter
Chen Chen · Jian Xiong · Zhiqiang Wan · Ji Lei 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2017年1月
LCL型三相并网逆变器因滤波器谐振峰问题控制难度大。有源阻尼是主流解决方案，但数字控制的固有延时会削弱阻尼性能，特别是在高功率、低开关频率应用场景下。本文提出了一种基于面积等效的离散域延时补偿方法，以提升系统稳定性。
解读: 该研究直接针对阳光电源核心产品线（如组串式逆变器及PowerTitan/PowerStack储能变流器）中广泛采用的LCL滤波器谐振抑制问题。在当前追求高功率密度、低开关频率以降低损耗的趋势下，数字控制延时带来的稳定性挑战日益突出。该方法提出的面积等效补偿策略，能有效提升逆变器在弱电网下的并网稳定性...
利用纳米增强相变材料集成功率模块的风力发电机组部件应力管理
Stress Management of Wind Turbine Components Using a Nano-Enhanced Phase Change Material Integrated Power Module
Xu Zhang · Haiyong Wan · Nikolaos Iosifidis · Borong Hu 等12人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年11月
海上风电机组受波动风况和恶劣海洋环境影响，面临严重的机械与热应力挑战。由于电力电子系统热惯性较低，且频繁的变桨动作加剧了应力波动，本文提出了一种集成纳米增强相变材料的功率模块封装方法，旨在提升风电变流器在极端工况下的热稳定性与可靠性。
解读: 该技术对阳光电源的风电变流器业务具有重要参考价值。海上风电环境复杂，变流器功率模块的散热与热循环寿命是核心痛点。引入纳米增强相变材料（NEPCM）能显著提升模块的热惯性，平抑瞬态热冲击，从而延长IGBT等核心器件的寿命，降低运维成本。建议研发团队评估该封装技术在阳光电源大功率风电变流器中的应用可行性...
带功率半导体滤波器的开关变换器EMI特性建模与实验评估
Modeling and Experimental Assessment of the EMI Characteristics of Switching Converters With Power Semiconductor Filters
John Wing-To Fan · Jeff Po-Wa Chow · Wan-Tim Chan · Kun Zhang 等9人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2020年3月
本文提出了一种名为“功率半导体滤波器（PSF）”的输入滤波技术。该技术利用串联导通器件（SPD）对变换器的输入电流波形和幅值进行整形，通过将SPD两端电压调节在电流-电压特性的“拐点”附近，在有效抑制电磁干扰（EMI）的同时，最大限度地降低了功率损耗。
解读: 该技术对阳光电源的组串式逆变器及PowerTitan/PowerStack储能系统具有重要的参考价值。随着光伏和储能系统对功率密度要求的不断提高，EMI滤波器体积往往成为限制系统小型化的瓶颈。PSF技术通过有源器件替代传统的无源滤波网络，有望显著减小滤波器体积并提升系统功率密度。建议研发团队评估该技...
通过具有BN插入层的范德华外延GaN实现高开/关电流比AlGaN/GaN HEMT
High-On/Off-Current-Ratio AlGaN/GaN HEMTs via Van Der Waals Epitaxy GaN With a BN Inset Layer
Haoran Zhang · Jing Ning · Shiyu Li · Xue Shen 等6人 · IEEE Electron Device Letters · 2025年10月
在氮化物异质外延中，晶格失配和热应力不可避免地会导致位错增殖和缺陷形成，从而严重降低器件的可靠性。在本文中，我们展示了通过范德瓦尔斯外延在二维高质量氮化硼（h - BN）材料上实现氮化物异质结结构的高质量外延生长。此外，利用氮化硼的超宽带隙特性，其在制备的金属 - 绝缘体 - 半导体高电子迁移率晶体管（MIS - HEMT）中还可作为栅极电介质。缓冲层辅助异质结构与超宽带隙氮化硼电介质的综合优势使栅极泄漏电流降低了 $10^{{3}}$ 倍。此外，所提出的器件展现出 $10~^{\mathbf ...
解读: 从阳光电源功率器件应用角度来看，这项基于范德华外延和BN插入层的AlGaN/GaN HEMT技术展现出显著的战略价值。该技术通过二维六方氮化硼(h-BN)作为缓冲层和栅介质，有效解决了传统氮化物异质外延中晶格失配和热应力导致的位错增殖问题，这直接关系到我司光伏逆变器和储能变流器中功率器件的长期可靠性...
计算高效的长时域预测控制在电力变换器中的应用：一种强化学习方法
Computationally Efficient Long-Horizon Predictive Control for Power Converter: A Reinforcement Learning Approach
Yihao Wan · Yang Zhang · Qianwen Xu · IEEE Transactions on Industrial Electronics · 2025年4月
长预测时域有限控制集模型预测控制（FCS - MPC）在闭环稳定性、谐波失真和开关频率方面表现出卓越的性能。然而，对于传统的穷举法，实际实施时的计算负担会随着预测时域的增加呈指数级增长。传统方法包括将其重新表述为整数最小二乘（ILS）问题，以及采用基于人工神经网络（ANN）的有监督模仿学习技术，以减轻长预测时域带来的计算负担问题。在本文中，通过将强化学习（RL）框架与长预测时域相结合，开发了一种新型自主控制器用于变流器控制。通过这种方式，RL智能体通过与变流器系统进行交互，自主学习最优开关策略。...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于强化学习的长预测时域模型预测控制技术具有重要的战略价值。该技术针对功率变换器控制中的核心痛点——长预测时域带来的计算复杂度问题，提出了创新性解决方案，这与我们在光伏逆变器和储能变流器产品中追求高性能控制的需求高度契合。 技术价值方面，长预测时域控制能够显著改善闭环...
飞机电力电子应用中过流热管理策略的比较研究
A Comparative Study of Thermal Management Strategies for Overcurrent in Aircraft Power Electronics Applications
Xu Zhang · Nikolaos Iosifidis · Yifei Wu · Haiyong Wan 等6人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年4月
多电飞机系统中日益提高的功率密度在飞行周期内的过流与故障工况下对电力电子器件的热管理提出了严峻挑战。本文对比研究了液态金属相变材料（PCM）、热电冷却（TEC）和热管三种热管理策略在过流条件下的响应时间尺度与热性能。结果表明，PCM响应时间为秒级，而TEC与热管可达毫秒级。三者相较传统模块均显著降低了热阻，降幅分别为35%、21%和45%。其中热管结构热阻最低，结温降低最显著，且在过流循环测试中有效减小了平均结温和结温波动，延长了器件寿命。
解读: 该过流热管理研究对阳光电源功率模块设计具有重要参考价值。热管方案热阻降低45%、毫秒级响应特性可直接应用于ST系列储能变流器和SG系列大功率光伏逆变器的IGBT/SiC模块散热优化，有效应对电网故障穿越、短路保护等过流工况。相比传统风冷方案，热管技术可显著降低结温波动，延长功率器件寿命，提升Powe...
基于45 μm多外延层超结柱的1200 V沟槽型场截止载流子存储半超结IGBT实验评估
Experimental Evaluation on 1200 V Trench-FS CS-SemiSJ-IGBT With 45 μm Multi-Epi SJ-Pillar
Luping Li · Qiansheng Rao · Zehong Li · Yuanzhen Yang 等12人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2026年1月 · Vol.73
本文首次实验验证两款采用45 μm多外延超结柱（SemiSJ-pillar）结构的1200 V/15 A沟槽场截止载流子存储IGBT，相较商用NDBT器件，导通压降、寄生电容及开关时间等关键参数全面优化，短路耐受时间与FOM显著提升。
解读: 该研究聚焦高压IGBT结构创新，直接支撑阳光电源组串式逆变器（如SG系列）、ST系列储能变流器及风电变流器中核心功率模块的性能升级。45 μm超结柱设计可降低Von与Esw，提升效率与热可靠性，建议在下一代高功率密度ST3.0+ PCS及SG320HX组串逆变器中开展Si-based IGBT模块替...
电力转换器功率器件的通用短路与开路故障保护及检测
Universal Short-Circuit and Open-Circuit Fault Protection and Detection for a Power Converter's Power Device
Buck F. Brown · Zheyu Zhang · Johan H. Enslin · Cheng Wan · IEEE Transactions on Industry Applications · 2024年9月
摘要：如果变换器功率器件的短路和开路故障不能在亚微秒时间内被检测到并采取相应措施，往往会导致整个系统发生灾难性故障，对于新兴的宽禁带（WBG）功率半导体而言更是如此。虽然在短路故障的快速准确保护与检测方面已经开展了大量研究，但在开路故障方面的研究成果相对较少。常见的问题包括保护和检测方法过于特定于应用场景、耗时超过几微秒且成本效益不高。本文提出了一种新的开路故障保护与检测系统，该系统与现有的名为去饱和保护的短路系统相结合。首先，进行文献综述以确认新的保护与检测方案的必要性。其次，讨论新提出的保护...
解读: 该通用型功率器件故障保护技术对阳光电源多条产品线具有重要应用价值。在ST系列储能变流器和PowerTitan大型储能系统中，可实现IGBT/SiC模块的亚毫秒级短路开路故障检测，提升系统安全性并降低灾难性失效风险。在SG系列光伏逆变器的1500V高压系统中，无需额外传感器即可基于现有电流电压信号实现...
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