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SnO/β-Ga2O3异质结的能带对齐及其在功率器件应用中的电学特性
Band alignment of SnO/β-Ga2O3 heterojunction and its electrical properties for power device application
Xia Wu1Chenyang Huang1Xiuxing Xu1Jun Wang1Xinwang Yao1Yanfang Liu2Xiujuan Wang1Chunyan Wu1Linbao Luo1 · 半导体学报 · 2025年8月 · Vol.46
本研究通过射频反应磁控溅射法制备了垂直结构SnO/β-Ga2O3异质结二极管（HJD）。利用X射线光电子能谱测得β-Ga2O3与SnO的价带和导带偏移分别为2.65 eV和0.75 eV，呈现Ⅱ型能带对齐。相较于肖特基势垒二极管（SBD），HJD表现出相当的比导通电阻（2.8 mΩ·cm²）和更低的反向漏电流，实现1675 V的击穿电压和1.0 GW/cm²的功率优值，展现出优异的反向阻断特性及高质量异质界面。Silvaco TCAD模拟表明，SnO层有效缓解了阳极边缘电场集中，揭示其在β-Ga...
解读: 该SnO/β-Ga2O3异质结功率器件技术对阳光电源功率半导体应用具有前瞻价值。其1675V击穿电压、2.8mΩ·cm²低导通电阻和1.0GW/cm²功率优值，可应用于ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器的高压功率模块设计。相比传统SiC器件，β-Ga2O3超宽禁带特性（~4.8eV）可支撑更高耐...
电力电子数字孪生技术综述：现状与未来趋势
An Overview of Digital Twin Technology for Power Electronics: State-of-the-Art and Future Trends
Chenhao Wu · Zhexin Cui · Qian Xia · Jiguang Yue 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年9月
本文综述了数字孪生（DT）技术在电力电子系统中的应用现状。随着数字化转型加速，DT技术成为提升系统信息化与智能化水平的关键，涵盖了从建模、实时监测到故障预测的多种前沿技术，为电力电子系统的全生命周期管理提供了新范式。
解读: 数字孪生技术是阳光电源实现产品全生命周期智能运维的核心。在iSolarCloud平台中，引入数字孪生可实现组串式逆变器和PowerTitan储能系统的实时状态镜像，通过多物理场耦合仿真，精准预测功率模块及电芯的健康状态（SOH）。建议在PowerStack储能系统及大型光伏电站中部署基于DT的故障诊...
无线电能传输系统中频率分裂现象的分析与利用
Analysis and Utilization of the Frequency Splitting Phenomenon in Wireless Power Transfer Systems
Xu Liu · Xibo Yuan · Chenyang Xia · Xiaojie Wu · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年4月
本文深入研究了无线电能传输（WPT）系统中的频率分裂现象（FSP）。当FSP发生时，若驱动频率偏离谐振频率，负载功率可能激增至谐振频率下的数十倍，严重威胁系统安全性。文章详细分析了FSP的影响，并探讨了其在WPT系统中的利用价值。
解读: 该研究主要聚焦于无线电能传输（WPT）领域，虽然阳光电源目前的核心业务集中在光伏逆变器、储能系统及有线充电桩，与主流有线传输技术存在差异，但频率分裂现象的研究对高频电力电子变换器的谐振控制具有参考意义。对于阳光电源的电动汽车充电桩业务，若未来布局无线充电技术，该研究中关于谐振频率偏移与功率控制的分析...
一种多并联SiC-MOSFET半桥模块的混合电流平衡方法
A Hybrid Current Balancing Method for Multiple Paralleled SiC-MOSFET Half-Bridge Modules
Sizhao Lu · Lei Wu · Jian Deng · Siqi Li 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年6月
碳化硅（SiC）MOSFET模块的并联连接可有效提升系统额定电流，但电流不平衡问题会影响系统性能。本文提出了一种针对多并联SiC-MOSFET半桥模块的混合电流平衡方法，能够有效平衡瞬态电流与稳态电流。
解读: 该技术对阳光电源的核心业务至关重要。随着PowerTitan系列储能系统及大功率组串式光伏逆变器向高功率密度演进，SiC器件的并联应用已成为提升效率与减小体积的关键。该混合电流平衡方法能有效解决多模块并联时的均流难题，降低器件应力，提升系统可靠性。建议研发团队将其应用于大功率PCS及逆变器功率模块的...
线圈偏移下感应电能传输系统的鲁棒控制
Robust Control for Inductively Coupled Power Transfer Systems With Coil Misalignment
Chenyang Xia · Wei Wang · Siyuan Ren · Xiaojie Wu 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2018年9月
感应电能传输（ICPT）系统中的线圈偏移会导致功率波动甚至系统不稳定。本文提出了一种基于结构奇异值（SSV）的μ-控制器，以实现线圈偏移下的鲁棒控制。通过建立广义状态空间平均（GSSA）模型，有效提升了闭环系统的稳定性和抗干扰能力。
解读: 该研究关注的无线电能传输（WPT）技术与阳光电源的电动汽车充电桩业务高度契合，特别是针对未来大功率无线充电场景。线圈偏移导致的功率波动是无线充电商业化落地的核心痛点，该文提出的μ-鲁棒控制策略可有效提升充电系统的动态响应与抗扰能力。建议研发团队关注该控制算法在充电桩功率模块中的应用，以优化充电效率与...
基于模块化开关变换器原理的超宽输出电压范围电源
Ultra-Wide Output Voltage Range Power Supply Based on Modular Switched-Converter Principle
Yangjun Lu · Hongfei Wu · Bo Tu · Mengxi Li 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2020年1月
本文提出了一种基于模块化开关变换器（SSC）原理开发超宽输出电压范围电源的系统方法。基本的SSC模块由两个DC-DC模块、两个二极管和一个有源开关组成。通过对称级联连接方式生成多级SSC模块，并利用对有源开关的控制实现宽范围电压调节。
解读: 该拓扑结构在超宽电压输出方面的优势，对阳光电源的储能系统（如PowerTitan、PowerStack）及组串式光伏逆变器具有重要参考价值。随着光伏组件电压范围的扩大和储能电池电压平台的演变，该模块化设计可提升变换器对不同电压等级的兼容性，降低系统设计复杂度。建议研发团队评估该对称级联结构在双向DC...
NPC单相三电平整流器优化开关有限控制集模型预测控制
Optimized Switching Finite Control Set Model Predictive Control of NPC Single-Phase Three-Level Rectifiers
Xu Zhang · Guojun Tan · Tao Xia · Qiang Wang 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2020年10月
本文研究了一种用于NPC单相三电平PWM整流器的优化开关有限控制集模型预测控制（FCS-MPC）方案。为确保变换器的稳定性，该方案同时考虑了交流侧电流误差与中点电压平衡，通过优化开关策略提升了系统控制性能。
解读: 该技术对阳光电源的户用光伏逆变器及储能变流器（PCS）产品线具有重要参考价值。NPC三电平拓扑常用于高效率、高功率密度的单相逆变器中，而中点电压平衡是该拓扑控制的难点。引入优化后的FCS-MPC算法，可以有效改善电流谐波性能并提升中点电压的稳定性，有助于进一步提升阳光电源户用产品在复杂电网环境下的电...
理想变压器式磁耦合无线电能传输系统的分析与设计
Analysis and Design of Ideal Transformer-Like Magnetic Coupling Wireless Power Transfer Systems
Zhi-Juan Liao · Fan Wu · Chen-Hui Jiang · Zhang-Ruiwei Chen 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年12月
本文提出了一种理想变压器式（IT-like）磁耦合无线电能传输系统，旨在实现宽传输距离下的恒定大功率与高效率输出。文章建立了通用电路模型，分析了基波与谐波电流特性，并阐述了在固定二次侧与一次侧参数下的IT-like运行机制。
解读: 该技术主要涉及无线电能传输（WPT），与阳光电源现有的电动汽车充电桩业务具有潜在的技术关联性。虽然目前主流充电桩仍以有线传导式为主，但无线充电技术是未来智能交通与自动驾驶场景下的重要补充。该研究提出的IT-like拓扑有助于提升无线充电系统的功率密度与传输效率，建议研发团队关注其在未来高功率无线充电...
基于三重傅里叶级数的空间矢量调制矩阵变换器输出电压谐波频谱
Harmonic Spectrum of Output Voltage for Space Vector-Modulated Matrix Converter Based on Triple Fourier Series
Tingna Shi · Lingling Wu · Yan Yan · Changliang Xia · IEEE Transactions on Power Electronics · 2018年12月
矩阵变换器（MC）的输出电压与输入、输出及载波频率相关，且三者相互独立，导致传统FFT或双重傅里叶分析难以精确描述其谐波频谱。本文基于三重傅里叶级数，提出了一种精确分析矩阵变换器输出电压谐波特性的方法。
解读: 矩阵变换器作为一种先进的功率变换拓扑，具有无需直流侧储能环节、功率密度高等优势，在高性能电机驱动及特定并网场景中具有潜力。阳光电源在组串式及集中式逆变器领域拥有深厚的技术积累，虽然目前主流产品采用传统电压源型逆变器架构，但该研究提出的三重傅里叶分析法对于优化高频开关控制策略、降低输出谐波含量具有参考...
用于高效率和抗偏移无线电能传输系统的无源阵列线圈优化设计
Optimized Design of Passive Array Coils for High-Efficiency and Anti-Misalignment WPT System
Cancan Rong · Mengmeng Chen · Xiaoyu Duan · Yunhai Liu 等9人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年5月
针对消费电子领域中距离无线电能传输（WPT）系统效率低及抗偏移能力差的问题，本文提出了一种基于优化的无源阵列线圈（PACs）设计方法。通过抑制发射与接收线圈间的漏磁通，有效提升了系统在传输距离增加时的性能表现。
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有线光伏逆变器、储能系统及有线充电桩，但无线充电技术是电动汽车充电领域的潜在演进方向。该研究提出的无源阵列线圈优化方法，对于解决充电桩在实际应用中因停车位置不准导致的传输效率下降问题具有参考价值。建议研发团队关注该技术在未来大...
基于电流凸优化的单相三电平PWM整流器固定开关频率预测控制
Single-Phase Three-Level PWM Rectifier Predictive Control With Fixed Switching Frequency Based on Current Convex Optimization
Xu Zhang · Guojun Tan · Xiang Wu · Qiang Wang 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年10月
本文针对中点钳位（NPC）单相PWM整流器，提出了一种固定开关频率的预测控制方法，旨在实现整个开关周期内电流的全局优化。通过对开关序列的优化，获得了一种能够同时控制中点电位平衡的三段式开关序列。
解读: 该技术对阳光电源的户用光伏逆变器及储能变流器（PCS）具有重要参考价值。单相三电平拓扑在户用场景中能有效提升功率密度并降低输出谐波。文中提出的固定开关频率预测控制方法，解决了传统模型预测控制（MPC）开关频率不固定的痛点，有助于优化滤波器设计并降低电磁干扰。建议研发团队将其应用于户用逆变器控制算法升...
考虑多单元电热效应的IGBT模块多层键合线布局热缓解与优化
Thermal Mitigation and Optimization Via Multitier Bond Wire Layout for IGBT Modules Considering Multicellular Electro-Thermal Effect
Yu Chen · Qiang Wu · Chengmin Li · Haoze Luo 等8人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年6月
针对大面积IGBT芯片中缝合线配置导致的电流密度不均及芯片局部过热问题，本文提出了一种考虑缝合键合线的多单元电热模型。通过该模型优化键合线布局参数，旨在改善电流分布，降低芯片热应力，从而提升功率模块的可靠性与热性能。
解读: 该研究直接关系到阳光电源核心产品（如组串式/集中式光伏逆变器、PowerTitan/PowerStack储能变流器）中功率模块的可靠性设计。在大功率密度趋势下，IGBT模块的键合线布局优化是提升产品寿命和热管理能力的关键。通过引入多单元电热模型，研发团队可在设计阶段精准评估键合线电流分布，优化模块封...
基于电化学阻抗谱的开放阴极质子交换膜燃料电池水管理故障诊断
Water Management Fault Diagnosis for Open-Cathode PEMFC Systems Based on Electrochemical Impedance Spectroscopy
Chuang Sheng · Qian Xiang · Weiming Chen · Wenxuan Zhang 等10人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2026年2月
为延长质子交换膜燃料电池（PEMFC）寿命，本文提出了一种集成机器学习与等效电路模型（ECM）的故障诊断框架，专门用于诊断膜干燥和水淹两种常见运行故障。通过燃料电池快速阻抗测试平台验证，该方法能有效提升系统运行的可靠性与稳定性。
解读: 阳光电源已布局氢能业务（电解槽电源及系统集成）。虽然本文聚焦于开放阴极燃料电池（PEMFC），但其提出的基于电化学阻抗谱（EIS）的故障诊断逻辑，对阳光电源的电解水制氢电源系统具有重要参考价值。特别是在电解槽的健康状态监测、膜堆性能衰减预测及水热管理优化方面，该研究中的机器学习与ECM融合建模方法，...
一种改进型电容电流反馈的LCL型并网逆变器宽阻尼区域控制方法
Wide Damping Region for LCL-Type Grid-Connected Inverter With an Improved Capacitor-Current-Feedback Method
Xiaoqiang Li · Xiaojie Wu · Yiwen Geng · Xibo Yuan 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2015年9月
本文在离散域对LCL型并网逆变器进行了稳定性分析。研究发现，即使当谐振频率高于采样频率的六分之一时系统保持稳定，但受电网阻抗影响，仍需有效的阻尼方案。文章提出了一种改进的电容电流反馈方法，旨在拓宽系统的稳定阻尼区域，提升并网性能。
解读: 该研究直接针对阳光电源核心产品线——组串式及集中式光伏逆变器的并网控制技术。LCL滤波器是逆变器输出端的关键部件，其谐振抑制直接影响并网电能质量及系统稳定性。在当前弱电网环境下，电网阻抗波动大，该改进型电容电流反馈方法能有效提升逆变器在宽阻抗范围下的鲁棒性，减少对硬件阻尼电阻的依赖，从而降低损耗并提...
具有纳秒级开关特性和鲁棒过压能力的1.2 kV/25 A增强型P-N结/AlGaN/GaN HEMT
1.2 kV/25 A Normally off P-N Junction/AlGaN/GaN HEMTs With Nanosecond Switching Characteristics and Robust Overvoltage Capability
Feng Zhou · Weizong Xu · Fangfang Ren · Yuanyang Xia 等10人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年1月
本文提出了一种基于P-N结栅极结构的1.2 kV/25 A增强型GaN HEMT。该器件具备18.2 V的栅极击穿电压和1.7 V的正阈值电压，提供了宽广的栅极偏置窗口。实验表明，该器件在10 V栅极驱动电压下表现出优异的纳秒级开关特性和极强的过压耐受能力，为高压功率转换应用提供了新方案。
解读: 该技术对阳光电源的功率电子产品线具有重要意义。1.2 kV/25 A的增强型GaN器件在高频化、小型化方面优势显著，特别适用于户用光伏逆变器及小型化储能变流器（PCS）的功率级设计。其高栅极击穿电压提升了驱动电路的可靠性，有助于降低系统损耗并提高功率密度。建议研发团队关注该器件在高频DC-DC变换器...
功率半导体器件寿命试验的统计分析与寿命预测
Statistical Analysis of Power Semiconductor Devices Lifetime Test and Lifetime Prediction
Xia Zhou · Zhicheng Xin · Zan Wu · Kuang Sheng · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2024年11月
功率半导体器件是电力电子系统的核心部件，也是最脆弱的部分。本文收集了2010年以来硅（Si）和碳化硅（SiC）功率半导体器件的功率循环试验（PCT）数据，分析了不同封装技术、测试方法、产品类型及制造商等因素对器件寿命的影响。将功率半导体模块分为三类：采用铝线键合和焊料的常规模块、单一改进型（焊料或键合线改进）和双重改进型（焊料与键合线均改进）模块，并分别拟合其寿命模型。结果表明，所拟合的寿命预测公式具有较高精度，预测寿命与实验数据的平均比值为1.4–2.8倍。
解读: 该功率半导体寿命预测技术对阳光电源全产品线具有重要价值。针对ST储能变流器和SG光伏逆变器，可基于不同封装技术（常规/单一改进/双重改进）的寿命模型，优化SiC/Si IGBT模块选型，提升系统25年全生命周期可靠性。对电动汽车OBC和电机驱动产品，功率循环试验数据可指导SiC器件在高温高频工况下的...
电力电子数字孪生技术综述：研究现状与未来趋势
An Overview of Digital Twin Technology for Power Electronics: State-of-the-Art and Future Trends
Chenhao Wu · Zhexin Cui · Qian Xia · Jiguang Yue 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年5月
电力电子系统（PESs）在发电、输电及各类工业应用中起着关键作用。随着数字化转型的不断推进，数字孪生（DT）技术应运而生，成为推动电力电子系统信息化和智能化发展的变革性力量。本文全面概述了数字孪生技术在电力电子系统中的应用，着重介绍了实时同步、精确映射、无缝数据交互和高保真建模等核心特性。文章回顾了四种常见的数字孪生建模方法，并详细探讨了它们在电力电子系统应用中的优势与挑战。此外，本文还分析了数字孪生在设计、控制和维护这三个关键生命周期阶段所发挥的作用，阐述了数字孪生如何在每个阶段实现优化并推动...
解读: 数字孪生技术作为电力电子系统智能化转型的关键使能技术,与阳光电源核心业务高度契合。该技术通过实时同步、精确映射和高保真建模等特性,能够在光伏逆变器、储能变流器等产品全生命周期中发挥重要作用。 从产品设计角度,数字孪生可显著缩短研发周期。阳光电源可在虚拟环境中完成拓扑优化、热管理仿真和多工况测试,降...
GaN功率器件在硬开关模式下动态Ron效应的经验模型评估与建立
Evaluation and Establishment of an Empirical Model for the Dynamic Ron Effect of GaN Power Device in Hard Switching Mode
Shaoyu Sun · Xu Du · Ling Xia · Wengang Wu · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年1月
近年来，氮化镓（GaN）高电子迁移率晶体管（HEMT）器件在电力应用中的迅速普及，使得传统的GaN静态SPICE模型由于动态导通电阻（$R_{on}$）效应，无法满足高压、高频电路设计的要求。本文评估了一款商用100 V肖特基型p - GaN HEMT在硬开关模式下的动态$R_{on}$效应，并提出了一个经验动态模型。脉冲测试结果表明，栅 - 漏电压应力是动态$R_{on}$效应的主要原因。器件的AlGaN势垒层和沟道处的峰值电场会导致阈值电压正向漂移和热电子效应。通过TCAD仿真验证了这两种导...
解读: 从阳光电源的业务角度来看，该论文针对GaN HEMT器件动态导通电阻效应的研究具有重要的工程应用价值。当前，阳光电源在光伏逆变器和储能变流器产品中正积极推进第三代半导体的应用，以实现更高的功率密度和转换效率。然而，GaN器件在硬开关模式下的动态Ron效应一直是制约其在高压大功率场景应用的关键瓶颈。 ...