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高击穿电压的710 GHz氮化镓梯度掺杂肖特基势垒二极管
710 GHz GaN gradient doped Schottky barrier diode with high breakdown voltage
Xiufeng Song · Shenglei Zhao · Kui Dang · Longyang Yu 等5人 · Applied Physics Letters · 2025年3月 · Vol.126
本文报道了一种基于氮化镓（GaN）材料的梯度掺杂肖特基势垒二极管，实现了高达710 GHz的截止频率和优异的击穿特性。通过优化梯度掺杂结构，有效调控了电场分布，显著提升了器件的击穿电压，同时保持了低势垒高度与低寄生电阻，从而实现高频与高功率兼容性能。该器件在太赫兹应用中展现出巨大潜力，为下一代高频电子器件提供了可行的技术路径。
解读: 该710GHz GaN梯度掺杂肖特基二极管技术对阳光电源功率器件升级具有重要参考价值。其梯度掺杂结构优化思路可启发我们在SG系列逆变器和ST系列储能变流器中GaN器件的设计，特别是在高频DC-DC变换环节。高击穿电压特性有助于提升1500V系统的可靠性，而优异的高频特性可支持逆变器向更高开关频率发展...
变压器绕组的异构集成——基本原理、原则与实现
Heterogeneous Integration of Transformer Windings—Fundamentals, Principles, and Implementations
Hongfei Wu · Yufeng Song · Yue Liu · Guosheng Ji · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年8月
本文从法拉第电磁感应定律出发，回顾了变压器的工作原理，揭示了变压器绕组上感应电动势的分布规律。研究证实，感应电动势仅集中在被磁力线包围的部分，并对变压器绕组的异构集成设计提供了理论基础与实现准则。
解读: 变压器是阳光电源光伏逆变器（如集中式、组串式）及储能变流器（PCS）中的核心磁性元件。该文献提出的绕组异构集成理论，有助于优化高功率密度变换器的磁集成设计，减小体积并降低损耗。在PowerTitan等大型储能系统及高压光伏逆变器开发中，应用此原理可提升磁性元件的散热性能与电磁兼容性，对实现产品的小型...
消弧线圈接地星型连接电力电子变压器控制策略
Control Strategy for Arc-Suppression-Coil-Grounded Star-Connected Power Electronic Transformers
Shaodi Ouyang · Jinjun Liu · Yue Yang · Xingxing Chen 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2019年6月
本文研究了电力电子变压器（PET）在消弧线圈接地系统下的运行控制。针对星型连接的中压侧，分析了PET在配电网接地保护中的应用，提出了相应的控制策略，以确保系统在故障状态下的稳定运行与安全保护，为未来配电网电力电子化提供了技术参考。
解读: 电力电子变压器（PET）作为未来配电网的核心设备，其接地与并网控制技术对阳光电源的电网侧储能（PowerTitan系列）及中压并网逆变器具有前瞻性参考价值。虽然目前阳光电源产品以组串式和集中式逆变器为主，但随着配电网向智能化、电力电子化转型，该研究中关于消弧线圈接地下的故障穿越与稳定控制策略，可为公...
并联GaN器件误触发振荡的机理分析与抑制
Mechanism Analysis and Oscillation Suppression of the False Triggering Oscillation for Parallel-Connected GaN Devices
Jian Chen · Ziyang Wang · Wensheng Song · Hao Yue 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年11月
氮化镓（GaN）器件凭借高开关速度和低导通电阻优势被广泛应用，但其快速开关特性易引发误触发振荡，导致电压过冲、严重电磁干扰甚至器件损坏。本文深入分析了并联GaN器件误触发振荡的物理机理，并提出了相应的抑制策略，以提升电力电子系统的稳定性和可靠性。
解读: 随着阳光电源在户用光伏逆变器及小型化充电桩产品中对功率密度要求的不断提升，GaN器件的应用成为技术演进的重要方向。并联GaN器件的误触发振荡直接影响系统电磁兼容性（EMC）和功率模块的可靠性。该研究对于优化阳光电源高频逆变器及充电模块的驱动电路设计、改善PCB布局及寄生参数抑制具有重要指导意义。建议...
一种具有钳位功能及定量设计方法的SiC MOSFET开关振荡抑制技术
A Switching Oscillation Suppression Method With Clamping Function and Quantitative Design for SiC MOSFETs
Jian Chen · Wensheng Song · Jianping Xu · Hao Yue 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年6月
SiC MOSFET凭借高开关速度与低损耗优势，在电力电子领域应用广泛。然而，其高频切换易引发严重的开关振荡与电磁干扰，威胁器件安全。本文提出一种具备钳位功能的开关振荡抑制方案，并给出了定量设计方法，有效提升了SiC器件运行的可靠性。
解读: 该技术对阳光电源的核心产品线具有极高的应用价值。随着公司组串式光伏逆变器及PowerTitan/PowerStack储能变流器（PCS）向更高功率密度和更高开关频率演进，SiC器件已成为提升效率的关键。该振荡抑制方案能有效解决高频SiC应用中的电压尖峰与EMI难题，不仅能优化逆变器输出质量，还能降低...
考虑温度相关特性的SiC MOSFET开关串扰建模与分析
Modeling and Analysis for Switching Crosstalk of SiC MOSFETs Considering Temperature- Dependent Characteristics
Hao Yue · Wensheng Song · Jian Chen · Tao Tang 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年8月
相比硅器件，碳化硅(SiC) MOSFET具有更快的开关速度和更低的损耗，是高压高频变换器的理想选择。然而，其极高的电压变化率(dv/dt)和反向恢复电流会导致严重的串扰问题，特别是在高温工况下。本文针对SiC MOSFET的开关串扰进行了建模与分析。
解读: SiC器件是阳光电源提升光伏逆变器和储能变流器（PCS）功率密度与效率的核心技术。随着PowerTitan等储能系统及组串式逆变器向更高电压等级和开关频率演进，SiC MOSFET的串扰问题直接影响系统的电磁兼容性(EMC)与可靠性。本文提出的温度相关串扰模型，对优化阳光电源功率模块的驱动电路设计、...
缺陷演化对14 MeV中子辐照后AlGaN/GaN HEMT电学性能的影响
The impact of defect evolution on the electrical performance of AlGaN/GaN HEMT after 14-MeV neutron irradiation
Von Bardeleben · Van De Walle · China Machine Press · Applied Physics Letters · 2025年6月 · Vol.126
研究了14 MeV中子辐照及退火处理对AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管（HEMT）电学性能与缺陷演化关系的影响。随着辐照注量增加，器件的漏极电流、跨导及载流子浓度显著下降，而反向栅泄漏电流上升。通过深能级瞬态谱技术分析发现，中子辐照引入了多个深能级缺陷，其浓度随注量增加而升高，且在退火过程中部分缺陷发生转化或湮灭。研究表明，位移损伤导致的点缺陷及其演化进程是电学性能退化的主要机制，为HEMT在辐射环境中的可靠性评估提供了重要依据。
解读: 该GaN HEMT中子辐照损伤机理研究对阳光电源功率器件应用具有重要参考价值。研究揭示的深能级缺陷演化规律可指导SG系列光伏逆变器、ST储能变流器及电动汽车驱动系统中GaN器件的可靠性设计。针对辐照引起的载流子浓度下降、栅泄漏增加等退化机制，可优化器件筛选标准和老化测试方案。退火处理对缺陷的修复效应...
一种基于PCB RCCS的并联IGBT模块瞬态电流平衡有源门极驱动方法
An Active Gate Driver Method for Transient Current Balancing of Parallel IGBT Modules Based on PCB RCCS
Tao Tang · Wensheng Song · Jian Chen · Tingwen Hu 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年11月
多并联IGBT模块可提升功率变换器载流能力，但因参数不一致及工况差异，易导致瞬态电流不平衡，引发“电-热”应力分布不均，威胁系统安全。本文提出一种基于PCB集成Rogowski线圈电流传感器（RCCS）的有源门极驱动方法，有效改善并联模块间的瞬态电流均衡性。
解读: 该技术对阳光电源的核心产品线（如集中式光伏逆变器和PowerTitan/PowerStack储能系统）具有极高的应用价值。在大功率电力电子设备中，IGBT模块的并联是实现高功率密度的关键，但电流不平衡往往限制了器件的利用率并影响系统寿命。通过引入基于PCB RCCS的有源门极驱动技术，公司可以更精准...
半桥电路中GaN HEMT多模态无阻尼振荡的开关机制与影响分析
Switching Mechanism and Influence Analysis of Multimode Undamped Oscillation for GaN HEMTs in Half-Bridge Circuits
Jian Chen · Qiang Hu · Kexin Yang · Pengcheng Xu 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2026年4月
氮化镓（GaN）高电子迁移率晶体管因高开关速度和低导通电阻被广泛应用，但其高频特性易引发电路不稳定性。本文研究了半桥电路中无阻尼振荡的产生机制，该振荡会导致功率损耗增加甚至器件击穿，对电力电子系统的可靠性构成挑战。
解读: 随着阳光电源在户用光伏逆变器及小型化储能PCS中对功率密度要求的不断提升，GaN器件的应用成为技术演进的重要方向。本文揭示的半桥电路振荡机制对于优化逆变器功率模块的PCB布局、驱动电路设计及EMI抑制具有直接指导意义。建议研发团队在开发下一代高频紧凑型组串式逆变器或微型逆变器时，参考该研究成果，通过...
考虑动态传输特性和米勒斜坡的SiC MOSFET串扰峰值精确预测方法
An Accurate Predictive Method of Crosstalk Peaks Considering Dynamic Transfer Characteristics and Miller Ramp for SiC MOSFETs
Hao Yue · Jian Chen · Wensheng Song · Haoyang Tan 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年5月
碳化硅（SiC）MOSFET因低导通电阻和寄生参数优势被广泛应用，但其串扰现象易导致误导通或栅极氧化层损坏。本文提出了一种精确预测SiC MOSFET串扰峰值的方法，通过考虑器件动态传输特性及米勒斜坡效应，有效提升了功率变换器设计的可靠性。
解读: 该研究对于阳光电源的高功率密度产品至关重要。随着公司在组串式逆变器、PowerTitan储能系统及风电变流器中大规模应用SiC器件，串扰问题直接影响系统的开关频率提升与可靠性。该预测方法可集成至研发仿真流程中，优化驱动电路设计，降低误导通风险，从而提升产品在极端工况下的稳定性。建议研发团队将其应用于...
用于模块化多电平变换器的降低计算负载的改进型增加电平模型预测控制方法
Modified Increased-Level Model Predictive Control Methods With Reduced Computation Load for Modular Multilevel Converter
Xingxing Chen · Jinjun Liu · Shuguang Song · Shaodi Ouyang 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2019年8月
本文针对模块化多电平变换器（MMC）的模型预测控制（MPC），在保证总谐波失真（THD）性能的前提下，旨在降低计算负载。文中推导了MMC的离散时间数学模型，详细分析了级联子模块（SM）的输出电压纹波，并据此提出了一种改进的增加电平MPC方法，有效提升了控制效率。
解读: MMC拓扑在阳光电源的大型地面光伏电站及高压大容量储能系统（如PowerTitan系列）中具有应用潜力。MPC控制虽性能优越，但计算量大是制约其工程化的瓶颈。本文提出的降低计算负载的改进型MPC方法，能够显著降低对控制芯片算力的要求，有助于提升阳光电源大功率PCS产品的动态响应速度和电能质量，同时降...
一种变负载电流条件下SiC MOSFET电压过冲抑制的自调节有源栅极驱动器
A Self-Regulating Active Gate Driver of Voltage Overshoot Suppression for SiC MOSFETs Under Variable Load Current Conditions
Wensheng Song · Tingwen Hu · Jian Chen · Tao Tang 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年8月
相比硅基器件，SiC MOSFET具有更快的开关速度和更高的开关频率。然而，其快速开关特性与功率回路中的寄生电感会导致关断瞬态产生严重的电压过冲。本文提出了一种自调节有源栅极驱动电路，旨在变负载电流条件下有效抑制SiC MOSFET的电压过冲，提升功率变换系统的可靠性。
解读: 该技术对阳光电源的核心产品线具有极高的应用价值。随着阳光电源在组串式逆变器和PowerTitan/PowerStack储能系统中全面推进SiC器件的应用以提升功率密度和效率，关断电压过冲问题直接影响器件寿命与系统可靠性。该自调节驱动技术可有效解决高频开关下的电压尖峰问题，减少对吸收电路（Snubbe...
一种在电动汽车变直流母线电压条件下降低共模电压和电流畸变的改进型模型预测控制
An Improved MPC With Reduced CMV and Current Distortion for PMSM Drives Under Variable DC-Bus Voltage Condition in Electric Vehicles
Jiayao Li · Wensheng Song · Hao Yue · Na Sun 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年4月
针对传统降低共模电压模型预测控制（RCMV-MPC）在低速下控制精度低及开关频率高的问题，本文提出了一种改进型MPC策略。该策略针对电动汽车永磁同步电机（PMSM）驱动系统，在变直流母线电压工况下，有效降低了共模电压，提升了稳态性能并降低了开关频率。
解读: 该技术主要应用于电动汽车驱动系统，与阳光电源的电动汽车充电桩及车载电源业务高度相关。通过改进MPC算法，能够有效抑制共模电压（CMV），减少电机驱动系统的电磁干扰，并提升变母线电压下的动态响应性能。对于阳光电源而言，该算法可优化充电桩功率模块的控制策略，提升系统能效与电磁兼容性（EMC）。建议研发团...
混合电网换相换流器用反向阻断IGCT的优化设计
Optimal Design of Reverse Blocking IGCT for Hybrid Line Commutated Converter
Chunpin Ren · Jiapeng Liu · Xiaozhao Li · Yue Song 等10人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年11月
混合电网换相换流器（Hybrid LCC）能有效降低换相失败概率，但目前缺乏满足该拓扑要求的高压、大电流、高关断能力的逆导型集成门极换流晶闸管（RB-IGCT）。本文重点研究了RB-IGCT的优化设计方法，旨在提升其在复杂电力电子拓扑中的应用性能。
解读: 该研究涉及的高压大功率器件RB-IGCT主要应用于高压直流输电（HVDC）领域。虽然阳光电源目前的核心产品线（如组串式/集中式逆变器、PowerTitan储能系统）主要基于IGBT和SiC MOSFET技术，但随着公司在大型地面电站及电网侧储能业务的深入，对更高电压等级、更高功率密度器件的需求日益增...
通过瞬态热特性分析理解GaN HEMT在短路应力下的位错缺陷作用
Understanding the Role of Dislocation Defects of GaN HEMT under Short-Circuit Stress Through Transient Thermal Characterization
Xi Jiang · Yue Wu · Song Yuan · Xiangdong Li 等11人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年8月
氮化镓（GaN）高电子迁移率晶体管（HEMT）在高压短路应力下易发生快速失效。研究表明，衬底界面的位错缺陷在诱导器件退化和热击穿失效中起关键作用。本文探讨了短路应力下位错缺陷的形成机制及其对热性能的影响。
解读: 随着阳光电源在户用光伏逆变器及小型化储能系统中对高功率密度要求的不断提升，GaN器件的应用潜力巨大。本文揭示的位错缺陷与短路热失效机制，对公司研发团队在GaN功率模块的选型、驱动保护电路设计及热管理方案优化具有重要参考价值。建议在产品开发中引入该瞬态热特性分析方法，以提升高频化、小型化产品的可靠性设...
具有0.85 GW/cm²巴利加优值或5A/700V处理能力的β-Ga2O3结势垒肖特基二极管演示
Demonstration of β-Ga2O3 Junction Barrier Schottky Diodes With a Baliga's Figure of Merit of 0.85 GW/cm2 or a 5A/700 V Handling Capabilities
Yuanjie Lv · Yuangang Wang · Xingchang Fu · Shaobo Dun 等15人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年6月
本文报道了首个垂直结构β-Ga2O3结势垒肖特基（JBS）二极管。通过引入热氧化p型NiO层，有效解决了β-Ga2O3缺乏p型掺杂的难题。实验表明，该器件在100×100 μm²面积下实现了1715V的击穿电压，展现了极高的功率处理潜力。
解读: 氧化镓（β-Ga2O3）作为超宽禁带半导体，其击穿场强远超SiC和GaN，在未来高压、高功率密度电力电子应用中具有巨大潜力。对于阳光电源而言，该技术若实现产业化，将显著提升光伏逆变器和储能变流器（PCS）的功率密度，并降低损耗。建议研发团队密切跟踪其垂直器件工艺成熟度，重点关注其在未来高压组串式逆变...
采用PCB走线集成的两相谐振开关电容变换器
A Two-Phase Resonant Switched-Capacitor Converters Using PCB Trace Integration
Longyang Yu · Shenglei Zhao · Xiufeng Song · Tao Zhang 等6人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年6月
谐振开关电容变换器具有无电容电流尖峰、实现软开关、高可靠性和高效率的优点，但因使用分立谐振电感而限制了功率密度。为此，本文提出一种基于PCB铜箔走线集成谐振电感的方法，应用于两相谐振开关电容变换器。该方法基于直接耦合理论，利用两相变换器在相内PCB走线的耦合，缩短走线长度并降低铜损，同时消除分立电感的铁芯损耗。所提方法可提升轻载效率与功率密度，并降低分立电感成本。实验搭建了240W GaN基原型样机，对比验证了该集成方法的有效性。结果表明，采用PCB走线电感的样机具有更高的轻载效率和功率密度。
解读: 该PCB走线集成谐振电感技术对阳光电源储能与充电产品具有重要应用价值。在ST系列储能变流器的DC-DC变换环节，可通过PCB走线替代分立电感，显著提升轻载效率和功率密度，降低磁性元件成本。该技术与阳光电源现有GaN器件应用形成协同，特别适用于车载OBC充电机等空间受限场景。两相谐振开关电容拓扑的软开...
考虑多物理场暂态的质子交换膜电解槽等效电路建模
Equivalent Circuit Modeling of Proton Exchange Membrane Electrolyzer Considering Multi-physics Transients in EMTP-type Simulators
Yue Xia · Zhaoran Wang · Shaahin Filizadeh · Juan Su 等6人 · IEEE Transactions on Energy Conversion · 2025年9月
电磁暂态程序（EMTP）广泛用于电力系统电磁暂态仿真。近年来，电解槽作为实现可再生能源制氢及提升系统灵活性的可控负荷，其在电力系统中的应用备受关注。为拓展EMTP对电解槽多物理场暂态过程的模拟能力，本文提出了一种适用于质子交换膜电解槽（PEMEL）的等效电路模型。通过电、质量传递与热力学量之间的类比，构建了包含电流、电压、物质传输、压力、热传递和温度动态的电路模型，并利用标准元件库在EMTP中实现。模型在稳态与暂态条件下均与实验数据吻合良好，并应用于电-气综合系统，验证了其有效性与实用性。
解读: 该PEMEL等效电路建模技术对阳光电源氢能储能系统开发具有重要价值。可直接应用于：1）ST储能系统与电解槽耦合的电-氢综合储能方案，通过EMTP仿真优化变流器与电解槽的暂态交互特性；2）光伏制氢系统中SG逆变器的协调控制策略设计，基于多物理场模型预测电解槽动态响应，提升MPPT算法在波动工况下的适配...
通过瞬态热表征理解短路应力下GaN HEMT位错缺陷的作用
Understanding the Role of Dislocation Defects of GaN HEMT under Short-Circuit Stress Through Transient Thermal Characterization
Xi Jiang · Yue Wu · Song Yuan · Xiangdong Li 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年2月
摘要：氮化镓（GaN）高电子迁移率晶体管（HEMT）器件在高母线电压条件下承受反复短路（SC）应力后容易迅速失效。衬底界面处的位错缺陷在引发器件退化和热击穿失效方面起着关键作用。然而，短路应力下位错缺陷的形成机制及其对氮化镓高电子迁移率晶体管短路能力的影响仍不明确。本文提出一种基于瞬态热阻表征的新方法，用于监测氮化镓高电子迁移率晶体管器件内部位错缺陷的演变。同时，建立了一个热模型来阐明位错缺陷对器件热特性的影响。通过分析短路应力前后氮化镓高电子迁移率晶体管的结构函数，将先前难以察觉的缺陷累积转化...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于GaN HEMT器件短路应力下位错缺陷演化的研究具有重要的战略价值。GaN功率器件因其高开关频率、低导通损耗和高功率密度特性，正逐步成为我司光伏逆变器和储能变流器的核心功率开关选择，特别是在高压大功率应用场景中。 该研究揭示的位错缺陷累积机制直接关系到产品可靠性这...
基于分布式气隙与高热导率平面磁元件的3D氮化镓PoL转换器
A 3-D GaN-Based PoL Converters Based on the Planar Magnetic Component With Distributed Air Gap and High Thermal Conductivity
Longyang Yu · Wei Mu · Shenglei Zhao · Xiufeng Song 等6人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2024年10月
新兴的氮化镓器件具有更小的体积和更低的开关损耗，适用于点负载（PoL）转换器。然而，高频铁氧体材料的磁芯损耗密度已接近瓶颈，难以进一步减小磁芯截面积，导致平面电感成为多数PoL转换器中高度最高的元件。本文提出一种基于合金粉末磁芯集成磁元件的3D GaN PoL转换器，该磁元件具有分布式气隙、更低的磁芯损耗和更高的热导率，显著提升转换器的效率与散热性能。文章详细分析了磁元件的寄生参数、磁设计及热特性，并搭建了90 W、12–1.8 V的四相PoL转换器样机，对比采用铁氧体与合金磁芯的性能。实验结果...
解读: 该3D GaN PoL转换器技术对阳光电源多条产品线具有重要应用价值。在ST储能变流器中，分布式气隙平面磁元件可显著降低DC-DC变换级的体积与损耗，提升功率密度；合金粉末磁芯的高热导率特性可改善散热设计，延长系统寿命。在SG光伏逆变器的Boost升压电路中，该磁元件技术可减小电感体积，配合GaN器...
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