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...

Ke Ma · Jiayang Lin · Ye Zhu · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年7月

本文提出了一种基于H桥测试电路的方法，用于揭示功率半导体器件开关损耗和通态电压的统计分布。该方法通过专门设计的测试序列，能够更准确地评估功率电子系统的可靠性，为器件损耗特性的深入研究提供了统计学依据。

解读: 该研究直接服务于阳光电源核心产品（光伏逆变器、储能PCS、风电变流器）的可靠性设计。功率器件是这些产品的核心损耗源，通过统计学方法量化损耗分布，有助于优化组串式及集中式逆变器在极端工况下的热设计与寿命预测。建议研发团队将此统计表征方法引入PowerTitan等储能系统的功率模块选型与可靠性验证流程中...

Tao Xu · Feng Gao · Pengfei Tan · Frede Blaabjerg · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年12月

本文提出了一种针对并联并网逆变器功率器件的主动热控制方法。通过协同脉宽调制（PWM）技术，突破了传统主动热控制无法将开关频率降至额定值以下的限制，为提升功率半导体器件的可靠性提供了更大的调节自由度。

解读: 该技术对阳光电源的核心业务具有重要价值。在组串式逆变器和大型集中式逆变器中，功率模块的热应力是影响寿命的关键因素。通过协同PWM主动热控制，可以在不牺牲并网性能的前提下，动态优化开关频率，显著降低功率器件的热波动，从而提升产品在极端工况下的可靠性。建议研发团队将其应用于PowerTitan等储能变流...

Xuefeng Geng · Yunze He · Qiying Li · Longhai Tang 等8人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年3月

本文探讨了功率半导体器件在开关过程中产生的应力波现象。传统的监测方法主要依赖电气、磁学及热学参数，而应力波检测提供了一种新型的器件状态监测手段。研究旨在通过理论分析揭示应力波的产生机理，为功率器件的实时健康状态评估与故障预警提供理论支撑。

解读: 该研究对应力波监测技术的探讨，对阳光电源的核心产品线（如组串式逆变器、PowerTitan储能系统及风电变流器）具有极高的应用价值。目前阳光电源在iSolarCloud平台已实现数字化运维，引入应力波检测技术可作为现有电气参数监测的有效补充，实现对IGBT/SiC模块更早期的亚健康状态识别。建议研发...

Emre Gurpinar · Shajjad Chowdhury · Burak Ozpineci · Wei Fan · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年1月

宽禁带（WBG）半导体器件（如SiC MOSFET）凭借优异的材料特性，能在更小的面积内处理更高功率。然而，WBG转换器功率密度提升导致热管理挑战加剧。本文提出一种石墨嵌入式绝缘金属基板，旨在优化WBG功率模块的散热性能，以应对高功率密度下的热损耗问题。

解读: 该技术对阳光电源的SiC应用至关重要。随着PowerTitan系列储能系统及组串式光伏逆变器向更高功率密度演进，SiC MOSFET的热管理成为提升效率与可靠性的核心。石墨嵌入式基板能显著降低热阻，有助于减小逆变器和PCS的体积，提升散热极限。建议研发部门关注该基板在高温高压环境下的长期可靠性，并评...

Helong Li · Shuang Zhao · Xiongfei Wang · Lijian Ding 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年8月

为提升功率变换系统的额定电流，功率半导体器件常采用并联技术。然而，电路参数失配或制造工艺差异会导致并联器件电流不平衡，进而引发加速老化及可靠性问题。本文重点探讨了碳化硅（SiC）MOSFET因其极快的开关速度而在并联应用中面临的特殊挑战、电流不平衡机制及相应的工程解决方案。

解读: 随着阳光电源组串式逆变器及PowerTitan系列储能PCS向更高功率密度演进，SiC器件的应用已成为提升效率的关键。并联技术是实现大功率模块化设计的核心，但SiC的高开关速度对PCB布局及驱动电路提出了严苛要求。该研究对于优化阳光电源大功率逆变器和PCS的功率模块设计、降低并联均流风险、提升长期运...

Swati Tandon · Akshay Kumar Rathore · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年2月

本文提出了一种利用串联谐振脉冲实现零电流开关（ZCS）和电压钳位的电流型全桥DC-DC变换器。通过开关状态的重叠产生短谐振脉冲，利用串联谐振槽路自然将流出器件电流降至零，从而实现器件的零电流换流，有效降低开关损耗并提升系统效率。

解读: 该拓扑通过软开关技术优化了电流型全桥DC-DC变换器的效率，对阳光电源的储能变流器（PCS）产品线具有重要参考价值。在PowerTitan和ST系列PCS中，DC-DC级是实现电池侧与直流母线高效能量转换的核心。该技术方案有助于进一步提升高功率密度储能系统的转换效率，并降低开关器件的应力，从而提升系...

Mohammad H. Hedayati · Jianjing Wang · Harry C. P. Dymond · Dawei Liu 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年7月

功率半导体器件存在结温限制，但在运行的变换器中直接测量密封器件内部温度较为困难。本文提出一种利用温度敏感的电气特性进行温度推断的方法，以GaN器件为例，通过观测其开通时的最大电流斜率（di/dt）来实现过温保护。

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器件的应用日益广泛。由于GaN器件对热应力极其敏感，传统的外部热敏电阻难以实时反映结温。该技术通过监测di/dt实现过温保护，无需额外传感器，有助于提升阳光电源户用逆变器及充电桩产品的可靠性与功率密度。建议研发团队评估该方案在下...

Fan Zhang · Xu Yang · Wenjie Chen · Laili Wang · IEEE Transactions on Power Electronics · 2020年10月

为实现更高阻断电压，功率开关常采用串联方式。然而，由于电压分配不均，SiC器件因其超快开关速度，串联应用面临更大挑战。本文提出了一种新型能量回馈缓冲电路拓扑，通过有效的电压均衡控制策略，解决了串联SiC MOSFET在高速开关过程中的电压应力不平衡问题。

解读: 该技术对阳光电源的高压组串式逆变器及大型储能系统（如PowerTitan系列）具有重要参考价值。随着光伏系统向1500V甚至更高电压等级演进，利用SiC器件串联技术可有效提升系统功率密度并降低损耗。该能量回馈缓冲电路能解决高压下SiC器件动态均压难题，有助于优化高压功率模块设计。建议研发团队关注该拓...

Qingyuan Shi · Chijie Zhuang · Jiapeng Liu · Bo Lin 等8人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年6月

针对电力电子设备（如功率变换器）的高性能优化，本文提出了一种混合并行协同仿真框架。该框架将功率半导体器件的物理特性与电路动态相结合，解决了在实验设计（DoE）、安全工作区定义及器件故障分析中，多尺度仿真计算量大、精度不足的难题，为电力电子系统的设计与可靠性评估提供了高效的仿真手段。

解读: 该仿真框架对阳光电源的核心产品线具有极高的应用价值。在组串式逆变器和PowerTitan/PowerStack储能系统的研发中，功率模块（IGBT/SiC）的可靠性是核心竞争力。该方法能够实现器件物理层与系统电路层的协同仿真，有助于更精准地评估高功率密度变换器在极端工况下的热应力与电应力，从而优化安...

Yogendra K. Joshi · Aaron H. Smith · Richard C. Eden · Sumit K. De · Journal of Electronic Packaging · 2025年9月 · Vol.147

自1992年成立以来，DARPA微系统技术办公室持续推动半导体器件领域的变革性进展。这些器件广泛应用于各类微系统中，其经济寿命取决于半导体材料本身及封装结构的机械耐久性。热管理方案直接影响微系统的性能与可靠运行寿命。该研究涵盖多尺度、多物理场的热调控技术，致力于提升高密度集成电子系统的散热效率与长期稳定性，支撑下一代高性能微系统的发展。

解读: DARPA的多尺度热管理技术对阳光电源功率器件应用具有重要价值。在SiC器件方面，多物理场耦合的热调控方法可直接应用于ST系列储能变流器和电动汽车驱动系统的功率模块设计，优化SiC MOSFET的结温控制与散热结构。针对高密度集成系统的热管理方案，可提升PowerTitan大型储能系统和SG系列大功...

Yingzhou Peng · Huai Wang · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年10月

本文提出了一种简化的功率半导体器件通态电压测量电路，无需外部电源或自供电电路。该方案显著降低了组件数量和电路复杂度，同时保持了即插即用的特性，并具备与现有主流方法相当的测量精度和动态响应能力。

解读: 该技术对阳光电源的核心业务具有极高的应用价值。通态电压（Vce/Vds）是评估IGBT或SiC MOSFET健康状态及功率损耗的关键指标。在阳光电源的组串式逆变器、PowerTitan储能变流器及风电变流器中，集成该简化测量电路可实现更低成本的在线监测。通过实时获取功率器件的通态压降，iSolarC...

Yingzhou Peng · Kaichun Wang · Xing Wei · Zhikang Shuai 等5人 · IEEE Transactions on Industrial Electronics · 2024年10月

引线键合功率半导体器件有两种主要的与封装相关的老化模式：键合线脱落和焊点退化。在运行的功率变换器中区分这两种老化模式非常重要，这样可以定位退化点，并分别监测老化过程。因此，这有助于实现功率半导体器件封装的优化设计以及开发更精确的寿命模型。本文重点研究功率器件运行时主要老化模式的分离问题。通过变换器级导通电压测量电路，获取功率器件输出电流 - 电压（I - V）特性曲线上的两个点，从而实现功率变换器中所有功率器件老化模式的分离。与传统方法相比，该方法是一种在线解决方案，从变换器层面来看适用于不同类...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项功率半导体器件在线失效模式分离技术具有重要的战略价值。在光伏逆变器和储能变流器等核心产品中，IGBT、MOSFET等功率器件是决定系统可靠性和寿命的关键部件。该技术能够在设备运行状态下区分键合线脱落和焊层退化两种主要失效模式，这为我们实现预测性维护和精准故障定位提供了新...

Isavella Koukoula · Petros Karamanakos · Tobias Geyer · IEEE Transactions on Power Electronics · 2026年4月

本文提出了一种三电平优化脉冲模式（OPP）计算方法，旨在确保半导体器件的安全运行，从而充分发挥变换器的性能。该方法将半导体器件的结温直接纳入OPP优化问题的约束条件中，并探讨了OPP的对称性特性。

解读: 该研究直接服务于阳光电源的核心产品线，特别是大功率组串式逆变器和PowerTitan/PowerStack储能变流器（PCS）。通过在PWM控制层面直接引入结温约束，可以在不牺牲功率密度的情况下，显著提升三电平拓扑在极端工况下的可靠性，延长器件寿命。建议研发团队将此算法集成至iSolarCloud智...

Ke Ma · Mengqi Xu · Bo Liu · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年2月

频域热阻抗建模是描述功率半导体器件热特性的新兴方法，在分析复杂任务剖面下的多时间尺度热动力学方面具有显著优势。然而，该模型参数提取困难。本文提出了一种基于热流信息提取频域热阻抗参数的新方法，旨在提高功率器件热建模的准确性与效率。

解读: 该研究直接服务于阳光电源核心产品（光伏逆变器、储能PCS、风电变流器）中IGBT功率模块的可靠性设计。在PowerTitan等大功率储能系统及组串式逆变器中，精确的热阻抗模型是实现结温预测、提升功率密度及延长寿命的关键。通过频域热阻抗建模，研发团队能更精准地评估器件在复杂工况下的热应力，优化散热设计...

Yaoqiang Duan · Francesco Iannuzzo · Frede Blaabjerg · IEEE Transactions on Power Electronics · 2020年4月

本文提出了一种功率半导体器件的新型集总电荷模型。针对传统集总电荷模型因线性建模方法导致的精度局限性，文章深入分析了其制约因素，并在此基础上提出了一种改进的建模方法，旨在提升功率器件在复杂工况下的仿真精度与性能预测能力。

解读: 功率半导体器件（如IGBT、SiC MOSFET）是阳光电源光伏逆变器、储能变流器（PCS）及风电变流器的核心组件。该建模方法能显著提升器件在开关过程中的瞬态仿真精度，有助于优化逆变器及PCS的损耗计算与热设计。在PowerTitan等大型储能系统及组串式逆变器的研发中，应用该模型可更精准地评估器件...

Ye Zhu · Ke Ma · Xu Cai · IEEE Transactions on Power Electronics · 2019年9月

本文提出了一种基于H桥测试电路的功率半导体器件热特性表征方法，涵盖了相应的控制策略与测量手段。该方法使待测器件（DUT）在开关模式下运行，更贴近实际应用场景。由于开关损耗的存在，该方法能够实现与实际工况相似的结温范围，为功率器件的热性能评估提供了更准确的测试方案。

解读: 该热特性表征方法对阳光电源的核心业务至关重要。在组串式及集中式光伏逆变器、PowerTitan系列储能变流器（PCS）的研发中，功率模块（IGBT/SiC）的结温管理直接决定了产品的可靠性与功率密度。通过采用更贴近实际开关工况的H桥测试法，研发团队能更精准地获取器件热参数，优化散热设计与寿命预测模型...

Sourov Roy · Abu Hanif · Faisal Khan · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年5月

功率半导体开关在环境与电热应力下会发生退化，导致阻抗变化。本文提出一种利用扩频时域反射法（SSTDR）的在线监测算法，通过嵌入PWM序列，在不影响变换器正常运行的前提下，实现对在役功率器件的老化检测与健康状态（SOH）评估。

解读: 该技术对阳光电源的组串式逆变器及PowerTitan/PowerStack储能系统具有极高的应用价值。功率器件（IGBT/SiC）是逆变器和PCS的核心，其可靠性直接决定产品寿命。通过SSTDR技术实现器件在线健康监测，可将传统的“事后维修”转变为“预测性维护”，显著降低运维成本。建议研发团队将其集...

Marif Daula Siddique · Prasanth Sundararajan · Sanjib Kumar Panda · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年6月

本文探讨了多电平逆变器（MLI）在电力电子领域的应用优势。针对13电平升压逆变器拓扑，研究了其功率半导体器件的可靠性。通过分析不同拓扑架构下器件的组合方式，评估了其在多电平输出波形下的性能表现与寿命影响，为电力电子系统的设计优化提供了理论依据。

解读: 该研究关注多电平拓扑的可靠性，对阳光电源的组串式逆变器及大型集中式逆变器研发具有参考价值。随着光伏系统向更高电压等级和更高效率演进，多电平技术是提升功率密度和降低谐波的关键。建议研发团队结合该评估方法，针对PowerTitan等储能PCS产品中使用的功率模块进行多物理场寿命预测，优化散热设计与驱动策...

Abhishek Chanekar · Nachiketa Deshmukh · Abhinav Arya · Sandeep Anand · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年9月

主动热控制（ATC）常用于降低功率半导体器件（PSD）的结温波动并提升可靠性。通过调节栅极电压改变PSD的功率损耗是实现ATC的有效方法。本文探讨了在静态I-V特性的欧姆区内，栅极电压变化对功率损耗的影响机制及控制策略。

解读: 该技术对阳光电源的组串式逆变器及PowerTitan系列储能变流器（PCS）具有重要价值。通过栅极电压的主动热控制，可以在极端工况下动态优化IGBT/SiC模块的结温分布，显著延长功率模块的使用寿命，降低故障率。建议研发团队在下一代高功率密度逆变器设计中引入该控制策略，以提升产品在高温、高负载环境下...