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电力电子系统中功率半导体模块的热网络研究综述
Thermal Networks for Power Semiconductor Modules in Power Electronic Systems: A Review
Xiang Li · Yi Zhang · Haoze Luo · Xin Yang 等9人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 预计 2026年6月
本文综述了功率半导体模块热网络模型的发展。随着电力电子应用对功率密度、开关频率、运行温度及可靠性要求的不断提高，功率模块的设计面临严峻挑战。文章重点探讨了热网络建模技术，旨在通过精确的热管理提升系统整体性能与可靠性。
解读: 热管理是阳光电源提升逆变器与储能系统功率密度的核心技术。随着PowerTitan等大功率储能系统及组串式逆变器向更高功率密度演进，功率模块（IGBT/SiC）的热设计直接决定了产品的可靠性与寿命。本文提到的热网络模型可深度集成至iSolarCloud智能运维平台，用于实时监测核心功率器件的结温状态，...
基于三相移与可变直流母线电压控制的双有源桥变换器电流应力优化策略
Current Stress Optimized Strategy for the Dual-Active-Bridge Converter With Triple-Phase-Shift and Variable DC-Link Voltage Control
Yipeng Yan · Quanming Luo · Ting Luo · Jia Li 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年6月
本文针对双有源桥（DAB）变换器，提出了一种结合三相移（TPS）控制与可变直流母线电压的优化策略。通过协同调节移相角与输入电压，有效降低了DAB变换器的电流应力，提升了在电动汽车充电及固态变压器等应用场景下的转换效率。
解读: 该研究直接服务于阳光电源的核心业务。在储能系统（如PowerTitan、PowerStack）及电动汽车充电桩产品中，DAB变换器是实现高效双向功率变换的关键拓扑。通过引入可变直流母线电压与TPS控制，可显著降低功率器件的电流应力，从而提升系统全功率范围内的转换效率，并降低散热设计难度。建议研发团队...
一种具有功率自平衡和输出故障隔离的中压输入多端口隔离型直流变压器
A Medium Voltage Input Multiport Isolated Output DC Transformer With Power Self-Balancing and Output Fault Isolation
Renfeng Guan · Zhixing He · Muxuan Xiao · Ruxin Liang 等8人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年4月
本文提出了一种新型中压输入、多端口隔离输出的直流变压器拓扑。该拓扑解决了多输出端口直流变换器中输入模块功率平衡控制及输出端口间故障隔离的难题。该架构具有良好的扩展性，在输入端采用k个模块串联的情况下，可扩展至多达2k-1个不同电压等级的输出端口，适用于中压直流配电及多端口能量转换场景。
解读: 该技术对阳光电源的储能系统（如PowerTitan系列）及中压直流接入方案具有重要参考价值。随着储能系统向高压化、大容量化发展，多端口隔离技术能有效提升系统对不同电压等级电池簇的兼容性，并增强故障隔离能力，提升系统安全性。建议研发团队关注该拓扑的功率平衡控制策略，探索其在大型储能电站直流耦合方案中的...
基于扩展反电动势的内置式永磁同步电机无位置传感器驱动极限环分析
Limit Cycle Analyses of Extended EMF-Based Position-Sensorless in IPMSM Drives
Xinghao Wang · Dehui Luo · Dianxun Xiao · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年5月
本文揭示了基于扩展反电动势（EMF）的内置式永磁同步电机（IPMSM）位置估算方法中存在的极限环问题。该问题会导致转子位置估算出现自激振荡，显著增大估算误差。文中提出了一个非线性模型，用于分析反正切非线性环节对系统稳定性的影响。
解读: 该研究关注电机控制中的非线性稳定性问题，对阳光电源的电动汽车充电桩及相关电机驱动控制算法具有参考价值。虽然阳光电源核心业务为光伏与储能，但随着充电桩业务的拓展及对高效率电机驱动控制的需求增加，深入理解无位置传感器控制中的极限环现象，有助于优化充电桩内部散热风机或相关动力系统的控制算法，提升系统运行的...
双有源桥变换器的高频链路通用分析与应用
General High-Frequency-Link Analysis and Application of Dual Active Bridge Converters
Ziheng Xiao · Zhixing He · Hongliang Wang · An Luo 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2020年8月
本文针对双有源桥（DAB）变换器中的高频链路（HFL）电量（电压、电流、瞬时功率）进行了通用分析。由于HFL波形多为非正弦波，传统表征指标物理意义模糊，本文提出了一套通用的分析方法，旨在优化DAB变换器的性能表现。
解读: DAB变换器是阳光电源储能系统（如PowerTitan、PowerStack系列）及直流耦合光储一体化方案中DC-DC变换的核心拓扑。该研究提出的高频链路通用分析方法，有助于优化PCS内部功率模块的损耗模型，提升变换效率。建议研发团队利用该分析模型，针对宽禁带半导体（SiC/GaN）在DAB中的应用...
一种具有扩频方案的对称电感电流调制Buck变换器，用于实现低EMI和低输出纹波
A Symmetrical Inductor Current Modulated Buck Converter With Spread-Spectrum Scheme for Low EMI and Low Output Ripple
Jiarui Ren · Yadong Guo · Yikai Sun · Feng Luo 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年10月
本文提出了一种基于对称电感电流的扩频频率调制（SIC-SSFM）方案，旨在优化Buck变换器的电磁干扰（EMI）和输出电压纹波。与传统频率调制方法相比，该对称结构有助于最小化平均电感电流纹波，从而降低输出纹波。
解读: 该技术在电力电子变换领域具有通用性，对阳光电源的产品线有显著参考价值。首先，在户用光伏逆变器及储能PCS中，Buck电路是DC-DC环节的核心，该方案能有效提升EMI性能，降低滤波元件体积，助力产品小型化与高功率密度设计。其次，在电动汽车充电桩的功率模块设计中，降低输出纹波有助于提升充电效率并延长电...
热界面材料对功率半导体模块器件间热耦合的影响
Impact of Thermal Interface Materials on the Device Thermal Coupling in Semiconductor Power Modules
Xiang Li · Guiqin Chang · Matthew Packwood · Qiang Xiao 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年2月
本文研究了不同热界面材料（TIMs）对功率半导体模块内部器件间热耦合的影响。以配备续流快速恢复二极管（FRD）的IGBT功率模块为研究对象，对比分析了导热硅脂和石墨片两种TIMs。通过理论分析与实验验证，揭示了TIMs的热特性对模块内部温度分布及器件间热交互作用的关键影响。
解读: 该研究直接关联阳光电源的核心功率模块封装与热管理技术。对于组串式及集中式光伏逆变器、PowerTitan/PowerStack储能系统而言，功率模块的热耦合直接影响器件结温分布及寿命。在产品设计中，合理选择TIMs（如导热硅脂与石墨片的权衡）能显著降低IGBT与FRD间的热串扰，从而提升功率密度并优...
单层铁芯绕组等效杂散电容估算分析方法
Analytical Methods for Estimating the Equivalent Stray Capacitance of Single-Layer Core Windings
Da Liang · Kunlun Zhang · Song Xiao · Ying Wang 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年7月
本文探讨了估算单层铁芯绕组等效杂散电容（ESC）的两种分析方法：电容网络法（CNM）和能量等效法（EEM）。针对CNM在对称绕组应用中的局限性以及EEM在已知电位分布的多导体系统中的限制，文章提出了改进方法，旨在提高绕组高频寄生参数计算的准确性。
解读: 该研究聚焦于磁性元件的高频寄生参数建模，对阳光电源的风电变流器及光伏逆变器中的电感/变压器设计具有重要参考价值。随着功率密度提升，高频下的杂散电容直接影响EMI性能及开关损耗。通过更精确的ESC估算，研发团队可优化磁性元件绕组结构，降低高频振荡风险，提升变流器电磁兼容性（EMC）设计水平。建议在风电...
一种用于锂离子电池无偏荷电状态估计的集总扰动补偿方案
A Lumped Disturbance Compensation Scheme for Unbiased State-of-Charge Estimation of Lithium-ion Batteries
Haoda Xi · Xijian Lin · Shuo Zhang · Xi Luo 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年3月
针对锂离子电池等效电路模型不确定性及传感器噪声导致的SOC估计精度下降问题，本文提出了一种集总扰动补偿方案。该方法有效解决了时变扰动及初始SOC未知条件下的估计偏差，显著提升了电池管理系统在复杂工况下的SOC估计鲁棒性与准确性。
解读: 该研究直接服务于阳光电源的储能业务核心技术。在PowerTitan和PowerStack等大型储能系统中，高精度的SOC估计是实现电池簇均衡管理、延长系统寿命及保障安全运行的关键。该集总扰动补偿方案可集成至iSolarCloud智能运维平台及BMS算法库中，有效提升在复杂电网环境下的SOC估算精度，...
高压压接式IGBT在直流断路应用下的物理瞬态电热模型
A Physics-Based Transient Electrothermal Model of High-Voltage Press-Pack IGBTs Under HVdc Interruption
Yifei Luo · Fei Xiao · Binli Liu · Yongle Huang · IEEE Transactions on Power Electronics · 2020年6月
针对高压直流（HVdc）应用中压接式IGBT建模需求，本文提出了一种基于开关瞬态机制的物理电热瞬态模型。该模型充分考虑了高压IGBT（HVIGBT）较宽的基区宽度，通过物理建模方法实现了对器件在直流中断过程中的电热特性精确仿真。
解读: 该研究对于阳光电源在高压直流输电及大型储能系统（如PowerTitan系列）中的功率器件选型与可靠性设计具有重要参考价值。压接式IGBT是高压大功率变流器的核心，该电热耦合模型能有效提升对器件在极端工况（如直流故障中断）下热应力的预测精度，有助于优化变流器热管理系统设计，提升系统在复杂电网环境下的运...
一种基于三端子子模块的高直流变换比系统及其自平衡特性
A Three-Terminal Submodule Based High DC Conversion Ratio System With Self-Balance Feature
Ziheng Xiao · Zhixing He · Renfeng Guan · Zongjian Li 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年5月
针对高直流变换比应用，ISOP和IPOS系统在实际应用中面临高压隔离变压器设计难度大及控制系统可靠性要求高等挑战。本文提出了一种基于三端子子模块的新型拓扑，通过其独特的自平衡特性，有效简化了系统控制复杂度，提升了高压直流变换场景下的系统可靠性与效率。
解读: 该技术对阳光电源的核心业务具有极高参考价值。在高压光伏组串式逆变器及PowerTitan系列大容量储能变流器中，直流侧变换效率与电压等级是提升系统功率密度的关键。该三端子子模块拓扑通过自平衡特性，可降低对复杂均压控制电路的依赖，提升系统在极端工况下的可靠性。建议研发团队评估该拓扑在兆瓦级储能PCS中...
基于M3C的统一电能质量调节器
UPQC）在中高压电网电能质量改善中的分析与控制
Qianming Xu · Fujun Ma · An Luo · Zhixing He 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2016年12月
本文提出了一种基于模块化多电平矩阵变换器（M3C）的单相统一电能质量调节器（UPQC），旨在提升中高压配电系统的电能质量。该系统由四个相同的多电平变换器桥臂及配套滤波电感组成。文章建立了M3C-UPQC的等效电路模型，并对其运行机理及控制策略进行了深入研究。
解读: 该研究涉及的模块化多电平矩阵变换器（M3C）拓扑，在超高压、大容量电力电子变换领域具有前沿价值。对于阳光电源而言，虽然目前核心产品线（如组串式逆变器、PowerTitan储能系统）多采用成熟的NPC或T型三电平拓扑，但M3C技术在未来中高压直流输电、大型构网型储能系统或电网侧电能质量治理设备（如SV...
考虑寄生电容与死区时间的LLC谐振变换器分段时域分析
Piecewise-Approximated Time Domain Analysis of LLC Resonant Converter Considering Parasitic Capacitors and Deadtime
Ziheng Xiao · Zhixing He · Renfeng Guan · An Luo · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年1月
LLC谐振变换器广泛应用于高功率密度与高效率场景。本文针对MOSFET与二极管寄生电容、高频变压器杂散电容及死区时间对稳态波形和零电压开关（ZVS）的影响，提出了一种分段时域分析方法，为高频变换器的精确建模与优化设计提供了理论支撑。
解读: LLC拓扑是阳光电源储能系统（如PowerTitan、PowerStack系列）及户用光伏逆变器中DC-DC变换级的核心技术。随着产品向高功率密度和高效率演进，寄生参数对软开关特性的影响愈发显著。该研究提出的分段时域分析方法，有助于研发团队在设计阶段更精准地评估死区时间对ZVS实现的影响，从而优化驱...
基于往复式移动视界估计的快速收敛车载锂离子电池荷电状态估计
Fast Convergent On-Board Li-Ion Battery State-of-Charge Estimation via Back-Forth Moving Horizon Estimation
Zhihao Liu · Yu Xiao · Yuan Yuan · Xiaodong Xu 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年9月
准确的荷电状态（SOC）估计对锂离子电池的安全运行至关重要。针对现有方法对初始SOC敏感及计算复杂度高的问题，本研究提出了一种车载往复式移动视界估计（BFMHE）框架，在保证高精度和鲁棒性的同时，显著提升了计算效率，适用于车载电池管理系统。
解读: 该技术对阳光电源的储能业务（PowerTitan、PowerStack及户用储能系统）具有极高的应用价值。SOC估计的精度与收敛速度直接决定了储能系统的可用容量及运行安全性。BFMHE框架通过优化计算复杂度，能够有效提升BMS在复杂工况下的状态感知能力，减少对初始值的依赖，从而提升系统在电网侧、工商...
基于三端口高频隔离变换器的混合型先进牵引供电设备及其控制策略
A Hybrid Advanced Traction Power Supply Equipment Based on Triple-Port High-Frequency Isolated Converter With Its Control Strategy
Xin Wang · Qi Guo · Chunming Tu · Fan Xiao 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年7月
本文提出了一种基于三端口高频隔离变换器的先进牵引供电设备（ATPSE），旨在解决电气化铁路中的负序电流与电分相问题。通过高频隔离技术，该方案有效提升了系统的功率密度并降低了投资成本，为电力电子化牵引供电系统的优化提供了新思路。
解读: 该研究涉及的高频隔离变换器拓扑及多端口能量管理技术，与阳光电源在储能系统（如PowerTitan系列）及光储一体化系统中的DC-DC变换器设计具有技术同源性。虽然该文侧重于轨道交通领域，但其三端口变换器架构在实现多源输入（如光伏+储能+电网）的集成化设计方面具有参考价值。建议研发团队关注其高频隔离拓...
一种用于SiC-MOSFET模块快速瞬态测量的集成数字信号反馈传感器
An Integrated Digital Signal Feedback Sensor for Fast Transient Measurements of SiC-MOSFET Modules
Zenan Shi · Fei Xiao · Yifei Luo · Laili Wang 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年3月
本文提出了一种用于碳化硅（SiC）MOSFET模块的数字信号反馈传感器设计方法，旨在应用于未来的有源栅极驱动器。该方法实现了高带宽、高集成密度和低延迟的瞬态测量，并针对现有研究的不足提出了创新解决方案，为提升功率模块的驱动性能与保护机制提供了技术支撑。
解读: 该技术对阳光电源的核心业务具有极高价值。随着公司组串式逆变器及PowerTitan系列储能PCS向更高功率密度和更高开关频率演进，SiC器件的应用已成为提升效率的关键。该集成传感器技术可显著优化有源栅极驱动电路，提升对SiC模块瞬态过程的实时监测能力，从而在实现更精准的过流/过压保护的同时，进一步压...
开关磁阻电机驱动器高速无传感器控制中的选择性谐波消除与动态增强
Selective Harmonic Elimination and Dynamic Enhancement in Magnetic-Characteristic-Free Sensorless Control of SRM Drives at High Speeds
Zifeng Chen · Hao Jing · Xinghao Wang · Dehui Luo 等8人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年5月
针对开关磁阻电机（SRM）高速无传感器控制中磁参数依赖性强及动态性能不足的问题，本文提出了一种基于延迟信号抵消磁链观测器（DSCFO）的控制方案。该方案在实现无传感器控制的同时，无需依赖磁特性模型，有效提升了系统的动态响应性能。
解读: 该文章探讨的开关磁阻电机（SRM）控制技术与阳光电源现有的光伏逆变器、储能系统及风电变流器产品线关联度较低。阳光电源的核心业务主要集中在电力电子变换领域，而SRM驱动属于特种电机控制范畴。尽管该文提出的DSCFO观测器和谐波消除算法在提升电机动态性能方面具有学术价值，但目前阳光电源的产品线（如Pow...
短时续流下p-i-n二极管反向恢复电压模型
A Voltage Model of p-i-n Diodes at Reverse Recovery Under Short-Time Freewheeling
Yifei Luo · Fei Xiao · Bo Wang · Binli Liu 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2017年1月
现代电力变换器的高频化和大容量化导致二极管在反向恢复过程中产生高电压尖峰。本文针对短时续流工况下p-i-n二极管的反向恢复特性进行研究，建立了一种电压模型，旨在分析高开关速度下产生的电压峰值，为功率器件的选型与驱动保护提供理论支撑。
解读: 该研究直接关联阳光电源核心产品（如组串式/集中式光伏逆变器及PowerTitan储能变流器）中功率模块的可靠性设计。随着公司产品向更高功率密度和更高开关频率演进，二极管反向恢复产生的电压尖峰是导致功率器件失效和电磁干扰的主要原因。通过该模型，研发团队可更精准地优化驱动电路参数，抑制电压尖峰，从而提升...
一种新型直流多脉冲集成舰船供电系统及基于变压器非整数匝比偏差的性能分析
A New DC Multipulse Integrated Shipboard Power Supply System and Performance Analysis Referring to Transformer Noninteger Turns Ratio Deviation
Bonan An · Yong Li · Bin Xie · Hua Xiao 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年1月
本文提出了一种基于磁集成多脉冲整流变压器（MI-MPCT）的新型直流多脉冲集成舰船供电系统（dc-MISPSS）。该系统旨在通过优化变压器设计，在减小体积、提升电能质量的同时，有效抑制舰船电力系统的振动与噪声，为下一代舰船电力推进与供电架构提供技术支撑。
解读: 该研究聚焦于高功率密度、低噪声的磁集成多脉冲整流技术，主要应用于舰船等特殊工业场景。虽然阳光电源目前的核心业务集中在光伏、储能及风电领域，但该文提出的磁集成技术与多脉冲整流方案在提升大功率变流器功率密度、降低谐波污染方面具有参考价值。对于阳光电源的集中式逆变器或大型储能变流器（PowerTitan系...
基于迭代循环的焊料层裂纹与铝线脱落导致IGBT热电特性退化评估
Evaluation of the Degradation in Electrothermal Characteristics of IGBTs During Thermal Cycling Cocaused by Solder Cracking and Al-Wires Lifting-Off Based on Iterative Looping
Yongle Huang · Yifei Luo · Fei Xiao · Binli Liu 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年2月
本文研究了封装疲劳（芯片焊料层裂纹和铝线脱落）对IGBT热电特性的动态退化影响。通过迭代循环方法，分析了长期服役条件下IGBT的可靠性与热电耦合退化机制，为提升电力电子器件在复杂工况下的安全运行提供了理论依据。
解读: 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功率器件。该研究揭示的焊料层与键合线失效机制，直接关系到产品在极端温度循环下的寿命预测。建议研发团队将此迭代循环评估方法引入功率模块的可靠性测试标准中，通过优化封装工艺和热管理设计，提升...
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