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采用梯形电流模式的固定开关频率控制实现三电平DC-DC变换器的零电压切换
Fixed Switching Frequency Control Using Trapezoidal Current Mode to Achieve ZVS in Three-Level DC–DC Converters
Zhigang Yao · Xinyu He · Muyang Liu · Jingrui Liu 等6人 · IEEE Transactions on Industrial Electronics · 2024年9月
通常，变开关频率方法用于使功率变换器工作在三角电流模式（TCM）或近临界导电模式（CRM），以实现零电压切换（ZVS）。然而，该方法存在电感峰值电流高、控制器设计复杂等问题。本文提出一种新颖的固定开关频率控制策略，采用梯形电流模式（TZCM），在近CRM下通过建模平均电感电流与双占空比的关系，调节并交替两个占空比，实现ZVS。该方法有效降低峰值电流，提升轻载效率，并适用于所有三电平DC-DC变换器。实验在2 kW样机上验证，最高效率达99.12%。
解读: 该固定频率ZVS控制技术对阳光电源ST系列储能变流器和SG光伏逆变器的DC-DC环节具有直接应用价值。三电平拓扑是阳光电源中高压产品的核心架构，该技术通过梯形电流模式在固定频率下实现ZVS，可有效解决变频控制带来的EMI设计复杂性和磁性元件优化难题。相比传统TCM，峰值电流降低可减小功率器件应力，提...
基于混合逆变器的开绕组永磁同步电机驱动高精度调制策略
High-Precision Modulation Strategy for Hybrid-Inverters-Based OW-PMSM Drives
Donghui Ma · Xueqing Wang · Dianxun Xiao · Xinyu Yan 等6人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2024年9月
本文研究了由两个具有不等直流母线电压的独立直流电源供电的开绕组永磁同步电机（OW-PMSM）驱动系统的高精度调制技术。为兼顾性能与成本，高压侧逆变器（INV1）采用IGBT作为开关器件，低压侧逆变器（INV2）则采用低成本MOSFET。针对2:1和3:1电压比，提出了一种双逆变器矢量平面二次划分并依据特定子扇区分配参考电压矢量的高精度调制策略。INV1采用钳位调制，INV2采用高频调制，充分利用IGBT的高耐压特性与MOSFET的高开关频率优势，实现多电平与高精度输出。实验验证了所提驱动系统及调...
解读: 该混合逆变器高精度调制策略对阳光电源新能源汽车和储能产品线具有重要参考价值。文中IGBT与MOSFET混合使用的方案,可优化应用于车载OBC充电机和ST系列储能变流器,通过高低压侧器件合理搭配实现性能与成本的平衡。特别是其2:1和3:1电压比下的矢量分配方法,可用于优化PowerTitan储能系统的...
考虑LCC-HVDC与新能源电站动态交互的暂态过电压分析与抑制
Analysis and Suppression for Temporary Overvoltage Considering Dynamic Interactions Between LCC-HVDC and Renewable Energy Plants
Xinyu Liu · Jierui Huang · Di Zheng · Huanhai Xin 等5人 · IEEE Transactions on Sustainable Energy · 2025年2月
暂态过电压（TOV）严重制约可再生能源电力的输送与利用，尤其在采用电网换相换流器高压直流（LCC-HVDC）系统送电时。本文通过划分系统暂态过程阶段，揭示换相失败期间送端系统的TOV机理，并量化重复换相失败下交流电压与直流电流的演化特性。进一步分析新能源电站与LCC-HVDC控制参数对TOV的影响，提出参数协同优化方法以抑制过电压；当系统趋于闭锁时，确定最优闭锁时机以降低闭锁引发的TOV。基于典型算例的电磁暂态仿真验证了所提方法的准确性与有效性。
解读: 该研究对阳光电源大规模新能源并网系统具有重要应用价值。针对LCC-HVDC换相失败引发的暂态过电压问题，可直接应用于PowerTitan储能系统和SG系列光伏逆变器的控制策略优化。研究提出的参数协同优化方法为阳光电源构网型GFM控制技术提供理论支撑，通过优化储能变流器的电压/无功控制参数与HVDC系...
一种基于氮化镓的低功耗高扇出能力混合逻辑电路
A GaN-Based Hybrid Logic Circuitry With Low Power Consumption and Enhanced Fan-Out Capability
Shaoyan Ma · Qimeng Jiang · Sen Huang · Xinhua Wang 等5人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2024年12月
提出了一种基于氮化镓（GaN）的混合逻辑电路结构，旨在缓解开关速度与静态功耗之间的权衡关系。该结构结合自举输出级与CMOS偏置级，在保持传统CMOS低静态功耗的同时显著提升驱动能力。基于商用p-GaN帽层GaN-on-Si平台制备了GaN n沟道与p沟道器件并提取模型。仿真结果表明，相较于传统CMOS电路，该混合逻辑电路具有更高的扇出能力、更强的电流输出能力、更快的转换速度和更小的芯片面积；在多级驱动电路中，传播延迟降低五倍而芯片面积未增加，为解决GaN p沟道器件低电流密度问题提供了有效途径，...
解读: 该GaN混合逻辑电路技术对阳光电源功率器件应用具有重要价值。其低功耗高扇出特性可直接应用于SG系列光伏逆变器和ST储能变流器的栅极驱动电路，解决GaN器件高速开关控制难题。传播延迟降低五倍的优势可提升1500V高压系统的开关频率，减小磁性元件体积，提高功率密度。该混合逻辑架构为阳光电源车载OBC和电...
一种评估多样化可再生能源发电单元频率支撑能力的统一方法
A Unified Method for Assessing Frequency Support Capability of Diverse Renewable Power Generation Units
Guang Hu · Yongheng Yang · Huanhai Xin · Linbin Huang 等6人 · IEEE Transactions on Sustainable Energy · 2025年7月
可再生能源发电单元（RGUs）的广泛接入削弱了系统的物理惯性，使得机组级频率支撑能力（FSC）与系统级频率稳定性的评估愈发重要。然而，现有方法缺乏统一的FSC评估框架，且制造商对RGU信息的保密加剧了该问题。为此，本文提出一种基于阻抗测量的统一传递函数结构（UTFS）模型及其参数求解方法，可实现机组级FSC与系统级频率稳定性的统一评估。通过频域方法（如xy阻抗测量）获取机组级UTFS，并通过简单聚合得到系统级UTFS。所提框架无需详细模型或事件后数据，利用有效惯性、阻尼和一次调频三个关键指标统一...
解读: 该统一频率支撑能力评估方法对阳光电源储能与光伏产品具有重要应用价值。针对ST系列储能变流器和PowerTitan系统，可基于阻抗测量技术建立标准化FSC评估体系，通过有效惯性、阻尼和一次调频三指标量化虚拟同步机VSG控制效果，优化构网型GFM控制参数整定。对SG系列光伏逆变器，该方法可在不暴露详细控...
基于双轴同步电机视角的构网型与跟网型变流器互联小信号同步稳定性分析
Small Signal Synchronization Stability Analysis of Interconnected System Containing Grid-Forming and Grid-Following Converters From the Perspective of Dual-Axis Synchronous Generator
Huanhai Xin · Kehao Zhuang · Pengfei Hu · Linbin Huang 等6人 · IEEE Transactions on Energy Conversion · 2024年11月
随着大规模可再生能源接入电网，构网型（GFM）电压源换流器（VSC）与跟网型（GFL）VSC的互联已成为电力系统的一个显著发展趋势。然而，GFM VSC和GFL VSC在同步机制上存在显著差异，导致互联系统的小信号同步稳定特性尚不明确。为填补这一空白，本文引入同步发电机同时控制dq轴内电势分量的概念以增进物理理解，构建了一种能够统一GFM - VSC和GFL - VSC的等效结构。在数学层面，建立了基于电流源的互联系统同步稳定性分析模型。此外，基于广义奈奎斯特判据，提出了互联系统小信号同步稳定裕...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这篇论文针对构网型（GFM）与跟网型（GFL）变流器互联系统的同步稳定性分析具有重要的工程应用价值。随着我司光伏逆变器和储能系统在大型新能源电站中的广泛部署，GFM与GFL混合组网已成为实际工程的典型场景。该研究通过双轴同步发电机的统一建模视角，为解决两类变流器同步机理差异...
基于动态dv/dt开关模型的GaN HEMT三阶段最小切换损耗有源栅极驱动策略
Minimal Switching Loss Three-Stage Active Gate Driving Strategy Based on Dynamic dv/dt Switching Model for GaN HEMT
Shuo Zhang · Chang Liu · Xinyu Li · Desheng Zhang 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年11月
氮化镓高迁移率晶体管（GaN HEMT）的快速开关会导致高 $dv/dt$ 和严重的电磁干扰（EMI）问题，这需要在开关功率损耗之间进行权衡。三级栅极驱动（TSGD）可以缓解开关速度和损耗之间的矛盾，但由于 GaN HEMT 的非线性寄生电容，在现有的 TSGD 策略下实现最小开关损耗具有挑战性。为解决这一问题，本文提出了一种基于动态 $dv/dt$ 开关（DVTS）模型的最小开关损耗 TSGD 策略，该策略能够实现最小开关损耗。首先，基于电荷守恒原理，计算了 GaN HEMT 寄生电容的分段线...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于动态dv/dt开关模型的GaN HEMT三阶段主动栅极驱动技术具有显著的战略价值。GaN器件的高频快速开关特性是提升光伏逆变器和储能变流器功率密度的关键路径，但其带来的高dv/dt和严重EMI问题一直制约着实际应用。该技术通过电荷守恒原理建立分段线性等效模型，精确刻...