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飞跨电容多电平变换器实际应用中的电容电压平衡研究
Investigation of Capacitor Voltage Balancing in Practical Implementations of Flying Capacitor Multilevel Converters
Zichao Ye · Yutian Lei · Zitao Liao · Robert Carl Nikolai Pilawa-Podgurski · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年3月
飞跨电容多电平（FCML）变换器具备电容电压自然平衡特性，但在相移PWM调制下仍可能出现电压偏差，需引入主动平衡控制。本文探讨了FCML变换器在实际应用中的电压平衡机制及其动态特性，为提升多电平变换器的稳定性和可靠性提供了理论与实践指导。
解读: 飞跨电容多电平（FCML）拓扑在提升功率密度和降低输出谐波方面具有显著优势，与阳光电源的高功率密度组串式逆变器及PowerTitan系列储能变流器（PCS）的技术演进方向高度契合。随着光伏与储能系统向更高电压等级和更小体积发展，FCML拓扑的应用能有效降低滤波成本。建议研发团队关注该文提出的主动平衡...
一种零电压开关、物理柔性多电平氮化镓DC-DC变换器
A Zero-Voltage-Switching, Physically Flexible Multilevel GaN DC–DC Converter
Derek Chou · Yutian Lei · Robert C. N. Pilawa-Podgurski · IEEE Transactions on Power Electronics · 2020年1月
本文研究了一种旨在提升功率密度的多电平DC-DC变换器。通过采用飞跨电容多电平拓扑与氮化镓（GaN）器件，实现了零电压开关（ZVS），有效解决了系统小型化过程中的热管理、重量及空间布局限制问题，为高功率密度电力电子系统提供了创新解决方案。
解读: 该技术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重要参考价值。随着户用产品向轻量化、小型化发展，GaN器件结合多电平拓扑能显著提升功率密度并降低开关损耗。建议研发团队关注该拓扑在提升充电桩模块效率及减小户用逆变器体积方面的应用潜力。此外，其“物理柔性”特性为未来集成化程度更高的分布式能源系...
一种分析开关电容变换器谐振与软充电操作的通用方法
A General Method for Analyzing Resonant and Soft-Charging Operation of Switched-Capacitor Converters
Yutian Lei · Robert Carl Nikolai Pilawa-Podgurski · IEEE Transactions on Power Electronics · 2015年10月
传统开关电容（SC）变换器因瞬态电流大而限制了效率与功率密度。本文提出通过级联二级磁性变换器实现软充电操作，从而消除电流瞬态，显著提升功率密度。文章提供了一种分析该类变换器谐振与软充电特性的通用方法。
解读: 该研究关注的开关电容变换器软充电技术，旨在提升功率密度并降低损耗，这对阳光电源的户用光伏逆变器及小型化储能模块（如PowerStack）具有潜在参考价值。在追求极致功率密度的趋势下，通过级联磁性变换器实现软充电可优化DC-DC级效率。建议研发团队关注该拓扑在低压侧DC-DC变换中的应用，以减小无源器...
分相控制：实现Dickson开关电容变换器的完全软充电运行
Split-Phase Control: Achieving Complete Soft-Charging Operation of a Dickson Switched-Capacitor Converter
Yutian Lei · Ryan May · Robert Pilawa-Podgurski · IEEE Transactions on Power Electronics · 2016年1月
本文提出了一种分相控制方案，旨在消除Dickson开关电容（SC）变换器在开关过程中的电流瞬变。通过软充电和谐振技术，该方案有效提升了SC变换器的功率密度与转换效率，使其更适用于高功率密度及芯片级集成应用。
解读: 该研究聚焦于高功率密度变换器拓扑，对阳光电源的户用光伏逆变器及微型逆变器产品线具有参考价值。随着户用光伏系统对体积和功率密度要求的不断提高，Dickson开关电容拓扑及其软充电控制技术可作为提升DC-DC级效率的潜在技术储备。建议研发团队关注该拓扑在小功率、高集成度场景下的应用，特别是结合GaN等宽...
级联谐振变换器：一种具有高功率密度和效率的混合开关电容拓扑
The Cascaded Resonant Converter: A Hybrid Switched-Capacitor Topology With High Power Density and Efficiency
Zichao Ye · Yutian Lei · Robert C. N. Pilawa-Podgurski · IEEE Transactions on Power Electronics · 2020年5月
本文提出了一种新型混合/谐振开关电容（ReSC）变换器拓扑，由两个级联的2-to-1 ReSC变换器组成。该拓扑有效利用了有源和无源元件，旨在解决高转换比应用中的功率密度和效率瓶颈，相比传统开关电容和磁性变换器具有显著优势。
解读: 该技术在高功率密度DC-DC变换领域具有重要参考价值，特别适用于阳光电源的储能系统（如PowerTitan/PowerStack）及户用光伏逆变器中的高压直流侧转换。通过采用级联谐振开关电容拓扑，可有效减小磁性元件体积，提升整机功率密度，降低损耗。建议研发团队评估该拓扑在小功率DC-DC模块中的应用...
一种评估和设计混合开关电容与多电平变换器的分析方法
An Analytical Method to Evaluate and Design Hybrid Switched-Capacitor and Multilevel Converters
Yutian Lei · Wen-Chuen Liu · Robert Carl Nikolai Pilawa-Podgurski · IEEE Transactions on Power Electronics · 2018年3月
本文研究了在大电压转换比的DC-DC应用中使用多电平转换技术。提出了一种定量分析方法，用于指导大转换比应用中多电平拓扑的对比与设计。该方法通过保持不同变换器间的导通损耗和开关损耗恒定，实现了对拓扑性能的公平评估与优化。
解读: 该研究提出的高电压转换比多电平DC-DC设计方法，对阳光电源的组串式光伏逆变器（如SG系列）及储能系统（如PowerTitan系列）具有重要参考价值。随着光伏系统向更高直流侧电压（1500V及以上）发展，该定量分析方法有助于优化DC-DC级电路的效率与功率密度，降低损耗。建议研发团队将其应用于下一代...
一种基于全二叉树结构的新型可扩展多电平PFC整流器
A Novel Scalable Multilevel PFC Rectifier Based on Full Binary-Tree Structure
Hui Ma · Yutian Li · Kun Xiang · Liping Fan 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2026年4月
本文提出了一种基于全二叉树结构的新型可扩展多电平功率因数校正（PFC）整流器拓扑（MT-FBT）。通过引入新型钳位单元，MT-FBT利用根节点的二分法及分支节点扩展构建多电平网络，从而在不增加复杂性的前提下实现更多电压电平，有效提升了功率变换效率与电能质量。
解读: 该拓扑结构在提升功率密度和电能质量方面具有显著优势，对阳光电源的组串式逆变器及大功率储能变流器（如PowerTitan系列）具有参考价值。其可扩展的二叉树架构有助于简化高压大功率变换器的设计，降低谐波含量。建议研发团队评估该拓扑在提升系统效率及降低无源器件体积方面的潜力，特别是在高压直流输入场景下，...
用于高升压转换的高功率密度飞跨电容多电平Boost变换器分析与设计
Analysis and Design of a High Power Density Flying-Capacitor Multilevel Boost Converter for High Step-Up Conversion
Zitao Liao · Yutian Lei · Robert C. N. Pilawa-Podgurski · IEEE Transactions on Power Electronics · 2019年5月
本文研究了飞跨电容多电平（FCML）拓扑在高升压转换中的应用。与传统两电平Boost变换器相比，FCML拓扑利用高能量密度电容辅助电感进行能量存储与传输，具有降低开关电压应力、减小电压纹波等优势，显著提升了变换器的功率密度与效率。
解读: 该技术对阳光电源的组串式光伏逆变器及储能PCS产品线具有重要参考价值。随着光伏组件电压等级提升，FCML拓扑有助于在保持高效率的同时减小磁性元件体积，从而提升逆变器功率密度。对于PowerTitan等储能系统，该拓扑可优化DC-DC级设计，降低开关管电压应力，提升系统可靠性。建议研发团队评估FCML...
单相功率变换器功率缓冲电容器的实验评估
Experimental Evaluation of Capacitors for Power Buffering in Single-Phase Power Converters
Christopher B. Barth · Thomas Foulkes · Intae Moon · Yutian Lei 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2019年8月
单相逆变器和整流器需利用能量缓冲器吸收两倍工频功率纹波。传统方案多采用大容量电解电容，但其寿命限制及系统性能需求促使设计者转向陶瓷电容或薄膜电容等替代技术。本文通过实验评估了不同电容器技术在功率缓冲应用中的性能表现。
解读: 该研究直接关联阳光电源户用光伏逆变器及小型储能PCS产品线。单相系统中的两倍工频纹波是影响直流侧电容寿命的关键因素。通过对陶瓷和薄膜电容的实验评估，有助于优化阳光电源户用逆变器（如iSolar系列）的功率密度与可靠性设计。建议研发团队参考该评估方法，在追求长寿命设计时，针对性地优化电容选型与缓冲电路...
一种用于单相变换器功率脉动解耦的高功率密度串联堆叠能量缓冲器
A High Power Density Series-Stacked Energy Buffer for Power Pulsation Decoupling in Single-Phase Converters
Shibin Qin · Yutian Lei · Christopher Barth · Wen-Chuen Liu 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2017年6月
本文提出了一种用于直流与单相交流变换中功率脉动解耦的高效率、高功率密度缓冲架构。通过将主储能电容与有源缓冲电路串联，该方案在降低电路复杂性的同时提升了系统效率，有效解决了单相逆变系统中二次纹波功率带来的电容寿命及体积问题。
解读: 该技术对阳光电源的户用光伏逆变器及小型储能变流器（PCS）产品线具有重要价值。单相系统中的二次纹波功率通常要求较大的电解电容，这限制了功率密度并影响可靠性。该串联堆叠缓冲架构能有效减小电容体积，提升整机功率密度，符合户用产品小型化、长寿命的发展趋势。建议研发团队评估该拓扑在单相组串式逆变器及户用储能...
用于飞跨电容多电平变换器和混合开关电容变换器浮动栅极驱动器的改进自举方法
Improved Bootstrap Methods for Powering Floating Gate Drivers of Flying Capacitor Multilevel Converters and Hybrid Switched-Capacitor Converters
Zichao Ye · Yutian Lei · Wen-Chuen Liu · Pradeep S. Shenoy 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2020年6月
飞跨电容多电平（FCML）及混合开关电容（SC）变换器中，浮动开关的栅极驱动供电是实现高功率密度设计的关键挑战。传统隔离DC/DC方案体积大、成本高且效率低。本文提出了五种改进的自举供电方法，旨在实现更紧凑、高效的栅极驱动电源电路设计。
解读: 该研究针对多电平拓扑中复杂的浮动驱动供电问题，对于阳光电源的组串式逆变器及PowerTitan等储能变流器产品具有重要参考价值。随着公司产品向更高功率密度和多电平拓扑（如三电平、五电平）演进，传统的隔离电源方案往往占据较大PCB空间并限制了功率密度提升。采用文中提出的改进自举技术，可有效简化驱动电路...
电磁脉冲诱导的GaN HEMT功率放大器失效分析
Electromagnetic Pulse Induced Failure Analysis of GaN HEMT Based Power Amplifier
Lei Wang · Changchun Chai · Tian-Long Zhao · Feng Wei 等10人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年1月
本文揭示了基于商用GaN HEMT的功率放大器（PA）模块在注入高功率电磁脉冲（EMP）后的性能退化及物理失效机制。通过系统性的阶梯脉冲注入实验，监测S参数等关键指标，确定了PA模块的退化与失效阈值。
解读: 随着阳光电源在户用光伏逆变器及微型逆变器中对高功率密度要求的提升，GaN器件的应用潜力巨大。本文探讨的电磁脉冲（EMP）诱导失效机制，对提升公司功率模块在复杂电磁环境下的鲁棒性具有参考价值。建议研发团队关注宽禁带半导体在极端环境下的可靠性边界，优化驱动电路的抗干扰设计，以确保在iSolarCloud...
一种具有有源能量缓冲的2kW单相七电平飞跨电容多电平逆变器
A 2-kW Single-Phase Seven-Level Flying Capacitor Multilevel Inverter With an Active Energy Buffer
Yutian Lei · Christopher Barth · Shibin Qin · Wen-Chuen Liu 等11人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2017年11月
本文介绍了一种针对Google/IEEE Little Box Challenge设计的2kW、60Hz、450VDC转240VAC逆变器。该逆变器采用七电平飞跨电容多电平拓扑，并集成有源能量缓冲电路，旨在实现高效率与高功率密度，适用于光伏发电及电动汽车充电等场景。
解读: 该研究提出的七电平飞跨电容拓扑及有源能量缓冲技术，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重要参考价值。通过增加电平数可有效降低输出滤波器的体积，提升功率密度，符合当前户用产品小型化、轻量化的发展趋势。有源能量缓冲技术能有效抑制单相系统中的二次纹波，有助于延长直流侧电解电容的寿命，提升整...