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基于单相IGBT开路故障下二极管导通残流统一模型的三相SPMSM容错后无传感器控制
Postfault Sensorless Control of Three-Phase SPMSM Based on Unified Model of Diode-Through Residual Current Under Single-Phase IGBT Open-Circuit Fault
Zeliang Zhang · Guangzhao Luo · Xinyu Li · Yuxuan Du 等6人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年3月
针对经典三相半桥电机驱动在开路故障下的无传感器控制难题，提出一种利用IGBT开路相中反电动势与二极管导通残流相关性的方法。首先建立残流模型，并设计适用于不同转速的统一采样策略。基于该统一模型构建相位反电动势观测器，实现故障后转子速度与位置的精确估计。实验验证表明，该方法在稳态下估计误差为0.3 rad，加减速过程中为0.5 rad，具有良好的动态与稳态性能。
解读: 该IGBT开路故障下的无传感器容错控制技术对阳光电源电动汽车驱动产品线具有重要应用价值。研究提出的二极管导通残流统一模型可直接应用于车载OBC充电机和电机驱动系统，通过反电动势观测器实现故障后的位置估计，避免增加冗余传感器成本。该方法在稳态0.3rad、动态0.5rad的估计精度可保障ST系列储能变...
1100 V、600 A/cm² 4H-SiC 横向IGBT
1100-V, 600-A/cm2 4H-SiC Lateral IGBT on N-Sub/N-Epi Stack With P-Top Protected Lightly Doped Drift Region
Jie Ma · Mengyao Zhao · Tianchun Nie · Yong Gu 等12人 · IEEE Electron Device Letters · 2025年12月 · Vol.47
本文报道了一种基于N型衬底/N型外延结构的1100 V 4H-SiC横向IGBT，采用P型顶层保护轻掺杂漂移区，实现600 A/cm²高电流密度；低掺杂增强电导调制效应，P-top缓解栅极拐角电场集中，结合场限环提升垂直击穿电压，达到同类SiC横向器件最优BV-Iₛₐₜ折衷。
解读: 该SiC横向IGBT在高压、高电流密度和低导通损耗方面取得突破，可提升阳光电源组串式逆变器（如SG系列）和ST系列储能PCS中高频开关模块的效率与功率密度。尤其适用于高功率密度、紧凑型单面散热设计场景。建议在下一代1500V+组串逆变器及PowerStack液冷储能变流器中开展SiC IGBT模块替...
IGBT在NaCl环境下硅凝胶绝缘表面放电的拐点现象及形成机理
Inflection Point Phenomenon and Formation Mechanism in Surface Discharge of Silicone Gel Insulation of IGBT Under NaCl Environment
Feng Wang · Geer Jing · Hanwen Ren · Shanzhen Fan 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年11月
作为海上风力发电变流器的核心部件，绝缘栅双极型晶体管（IGBT）模块的灌封硅凝胶绝缘材料在海洋盐雾运行环境的长期作用下易发生劣化。为研究盐雾环境下硅凝胶的沿面放电特性，本文设计了放电实验平台和测量样品。基于方波电压下样品沿面局部放电测量结果，发现盐雾环境下硅凝胶沿面放电的次数和相位与电压频率呈正相关。同时，与无盐雾条件相比，海洋标准条件下的放电幅值和相位分别增加了54.4%和32.8%。此外，测量发现盐雾环境下在15 kHz时沿面击穿电压存在特殊的频率诱发拐点现象。因此，进一步结合盐雾离子和电压...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于IGBT硅凝胶绝缘材料在盐雾环境下表面放电特性的研究具有重要的工程应用价值。IGBT作为光伏逆变器和储能变流器的核心功率器件，其可靠性直接影响系统的长期稳定运行，尤其在海上风电、沿海光伏电站等高盐雾环境中，绝缘失效是导致设备故障的主要原因之一。 该研究揭示的15k...
中压变换器中IGBT功率器件故障后退化分析
Postfault Degradation Analysis of IGBT Power Devices in Medium Voltage Converters
Guilherme Salvador Ferreira · Victor Hugo Soares Lopes · Anderson V. Rocha · Andriamaharavo Mamianja Rakotozafy 等5人 · IEEE Transactions on Industry Applications · 2025年1月
模块化设计在中压变流器中得到了广泛应用，它为故障发生后更换一组受损设备提供了一种简便方法，使系统能够快速恢复运行。例如，将功率半导体器件布置成变流器相模块，可使系统仅在更换有缺陷的相模块时停止运行，而有缺陷的相模块可送回供应商处进行维修。然而，相模块内故障功率半导体器件的指示通常仅由门极驱动器给出，并且在停机期间借助万用表进行简单的在线测试。本文证明，任何一相中的一个扁平封装绝缘栅双极型晶体管（IGBT）功率半导体器件发生故障都可能导致后果升级，而且基本测试可能不足以发现其他相模块中性能下降的器...
解读: 该IGBT故障后退化分析技术对阳光电源中压储能系统（PowerTitan）和SG系列大功率光伏逆变器具有重要应用价值。针对模块化多电平拓扑（如ST系列储能变流器采用的三电平结构），研究揭示的邻近器件潜在退化机理可优化故障后维护策略：不仅更换损坏模块，还需评估相邻IGBT的健康状态。电热耦合仿真方法可...
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...
用于牵引应用的同步正弦PWM感应电机转子磁场定向控制
Rotor Flux-Oriented Control of Induction Motor With Synchronized Sinusoidal PWM for Traction Application
Saroj Kumar Sahoo · Tanmoy Bhattacharya · IEEE Transactions on Power Electronics · 2016年6月
本文提出了一种用于牵引应用的感应电机矢量控制驱动方案，采用同步正弦脉宽调制（PWM）。针对牵引应用中IGBT开关损耗的限制，系统在极低开关频率下运行。研究通过三角载波比较法实现了同步正弦PWM，优化了电机驱动性能。
解读: 该文献探讨的低开关频率同步PWM技术及感应电机控制策略，对阳光电源的风电变流器业务具有参考价值。在风电变流器的大功率应用场景中，如何通过优化PWM策略降低IGBT开关损耗并提升系统效率是核心技术挑战。虽然本文侧重于牵引驱动，但其同步调制算法可借鉴于风电变流器在特定工况下的谐波抑制与效率优化。建议研发...
一种用于大功率IGBT的自调节栅极驱动器
A Self-Regulating Gate Driver for High-Power IGBTs
Yatao Ling · Zhengming Zhao · Yicheng Zhu · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年3月
本文提出了一种用于硬开关条件下大功率IGBT的自调节电压源栅极驱动（SRVSD）方法。该方法利用高速反馈电路，通过板载FPGA实时识别开关瞬态过程并动态调整驱动电平，从而实现对IGBT开关过程的精确控制，有效优化开关损耗与电磁干扰之间的平衡。
解读: 该技术对阳光电源的核心产品线具有极高价值。在组串式光伏逆变器和PowerTitan/PowerStack等大功率储能变流器（PCS）中，IGBT的开关损耗与EMI控制是提升效率和功率密度的关键。通过引入FPGA控制的自调节驱动技术，可以有效抑制高压大电流下的电压尖峰，提升系统可靠性，并允许在不牺牲E...
600V以下IGBT概念研究
Conceptual Study of Sub-600 V IGBTs
Friedhelm D. Bauer · IEEE Transactions on Power Electronics · 2015年9月
本文通过混合模式数值器件仿真，对比了60-600V低压IGBT与传统及超结功率MOSFET的性能。研究背景聚焦于电动汽车/混合动力汽车中400V等级IGBT的应用，探讨了此前作为IGBT与MOSFET性能分界线的600V电压等级的演变。
解读: 该研究探讨的低压IGBT技术对阳光电源的电动汽车充电桩业务具有重要参考价值。随着400V平台在电动汽车领域的普及，优化功率器件选型对于提升充电桩的转换效率和功率密度至关重要。虽然阳光电源目前在光伏逆变器中多采用高压IGBT或SiC器件，但针对充电桩产品线，评估低压IGBT与超结MOSFET在不同工况...
基于热流信息的IGBT模块频域热阻抗建模与表征
Modeling and Characterization of Frequency-Domain Thermal Impedance for IGBT Module Through Heat Flow Information
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...
高压直流应用中串联IGBT的关断延迟补偿
Turn-Off Delay Compensation of Series-Connected IGBTs for HVDC Applications
Pablo Briff · Javier Chivite-Zabalza · Jonathan Nicholls · Konstantin Vershinin · IEEE Transactions on Power Electronics · 2020年11月
本文提出了一种针对串联IGBT的低计算量延迟补偿算法。该算法通过测量钳位电容电压，动态调整串联IGBT间的相对关断延迟。实验结果表明，该方法能在几次迭代内有效平衡电容电压差，适用于高压直流（HVDC）场景下的延迟补偿。
解读: 该技术对于阳光电源的集中式逆变器及大型储能系统（如PowerTitan系列）具有重要参考价值。在超高压、大功率电力电子变换器中，IGBT串联技术是提升耐压等级的关键。该算法通过简单的闭环控制实现电压均衡，能够降低对驱动电路一致性的严苛要求，提高系统可靠性并降低成本。建议研发团队将其引入大功率PCS模...
利用重构技术提升全桥模块化多电平变换器开路故障下的可靠性
Reliability Enhanced Fault-Tolerant Full-Bridge Modular Multilevel Converters Using Reconfiguration During Open-Circuit Failures
Miad Ahmadi · Aditya Shekhar · Pavol Bauer · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年9月
本文针对模块化多电平变换器（MMC）中的全桥子模块（SM），提出了一种在IGBT开路故障（OCF）下的容错控制方法。该方法采用混合策略，通过重构技术提升系统在故障状态下的可靠性与运行稳定性。
解读: 该研究针对MMC拓扑的故障容错设计，对阳光电源的高压大功率储能系统（如PowerTitan系列）及大型集中式光伏逆变器具有重要参考价值。随着储能系统向更高电压等级和更复杂拓扑演进，子模块的可靠性直接影响电站的运维成本。该容错重构技术可优化阳光电源iSolarCloud平台的故障诊断算法，提升设备在极...
基于双极扩散方程指数解的平面注入增强型IGBT紧凑模型及其在鲁棒功率变换器设计中的应用
Exponential ADE Solution Based Compact Model of Planar Injection Enhanced IGBT Dedicated to Robust Power Converter Design
Petar Igic · IEEE Transactions on Power Electronics · 2015年4月
本文提出了一种基于双极扩散方程（ADE）指数解的注入增强型IGBT（IEGT）紧凑模型。该模型采用指数形状函数描述等离子体载流子分布，在稳态正向偏置下，载流子浓度呈现悬链线分布，仅需两个指数基函数即可实现高精度建模，为功率变换器的鲁棒性设计提供了理论支撑。
解读: IGBT是阳光电源组串式/集中式光伏逆变器及PowerTitan/PowerStack储能变流器（PCS）的核心功率器件。该紧凑模型能更精确地模拟IEGT在复杂工况下的动态特性，有助于提升逆变器在高频、高功率密度设计下的损耗计算精度与热管理水平。建议研发团队将其集成至仿真平台，以优化功率模块的驱动电...
温度对压接式IGBT内部压力分布的影响
Influence of Temperature on the Pressure Distribution Within Press Pack IGBTs
Erping Deng · Zhibin Zhao · Zhongkang Lin · Ronggang Han 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2018年7月
压接式（Press Pack）封装技术近年来被应用于高压大功率IGBT。内部压力分布对电气与热接触电阻、热循环能力及短路电流额定值至关重要。本文研究了温度变化对压接式IGBT内部压力分布的影响，旨在优化其机械结构与可靠性。
解读: 压接式IGBT（Press Pack IGBT）常用于高压大功率应用，与阳光电源的集中式光伏逆变器及大型储能系统（如PowerTitan系列）中的核心功率模块设计密切相关。该研究揭示了温度波动对器件内部压力分布的影响，对于提升大功率变流器在极端工况下的热循环寿命和短路耐受能力具有重要指导意义。建议研...
用于高压直流输电的晶闸管混合多电平变换器拓扑综述
Review of Hybrid Multilevel Converter Topologies Utilizing Thyristors for HVDC Applications
Panagiotis Bakas · Yuhei Okazaki · Anshuman Shukla · Siba Kumar Patro 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年1月
本文综述了应用于高压直流（HVDC）输电的混合多电平变换器。通过结合双向晶闸管与IGBT，该类变换器兼具电压源型（VSC）与电网换相型（LCC）的技术优势。文章详细介绍了此类拓扑的分类、推导方法、评估准则及选型策略。
解读: 该文献探讨的高压直流（HVDC）混合多电平拓扑主要面向超高压输电领域。虽然阳光电源目前的核心业务聚焦于光伏逆变器、储能系统（如PowerTitan系列）及中低压电网接入，但随着公司在大型地面电站及“风光储”一体化项目中的深入，高压直流输电技术与大容量并网接口的融合趋势日益明显。该研究中关于晶闸管与I...
用于DC-DC变换器快速分析的二极管-IGBT开关电热平均模型
Electrothermal Averaged Model of a Diode–IGBT Switch for a Fast Analysis of DC–DC Converters
Pawel Gorecki · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年11月
本文提出了一种用于DC-DC变换器建模的二极管-IGBT开关电热模型。该模型以SPICE子电路形式构建，能够同时计算变换器的电气特性及半导体器件的结温，为电力电子系统的设计与热管理提供了高效的仿真手段。
解读: 该电热模型对阳光电源的核心产品线（如组串式/集中式光伏逆变器、PowerTitan储能变流器及电动汽车充电桩）具有极高的应用价值。在这些产品中，DC-DC变换级是实现功率转换的关键，而IGBT的结温直接决定了系统的可靠性与寿命。通过引入该快速电热模型，研发团队可在设计阶段更精准地评估功率模块的热应力...
gEOL：一种基于梯度的功率半导体模块寿命终止判据
gEOL: A Gradient-Based End-of-Life Criterion for Power Semiconductor Modules
Yichi Zhang · Yi Zhang · Huai Wang · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年3月
本文提出了一种用于功率循环测试中功率半导体模块的基于梯度的寿命终止（EOL）判据。相比于传统的基于绝对值变化的判据（如IGBT通态饱和压降百分比变化），该方法显著提高了测试样本失效周期判定的一致性。
解读: 功率半导体模块（如IGBT）是阳光电源组串式/集中式光伏逆变器、PowerTitan储能变流器及风电变流器的核心组件。该研究提出的基于梯度的EOL判据，能更精准地评估功率模块在极端工况下的老化状态，有助于提升公司产品在全生命周期内的可靠性预测精度。建议研发团队将此算法集成至iSolarCloud智能...
基于比例校准法的IGBT在线变流器级温度估计
Online Converter-Level Temperature Estimation for IGBTs Using Proportional Calibration Method
Xinbin Fang · Pengju Sun · Chun He · Bo Wang · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年1月
本文提出了一种基于母排寄生电感电压过冲的IGBT在线结温（Tj）评估方法。该方法利用具有较高灵敏度的电压过冲作为温度敏感电参数，有效解决了变流器级结温监测的难题，为功率器件的实时健康状态监控提供了新思路。
解读: 该技术对于阳光电源的核心产品线（如组串式/集中式光伏逆变器、PowerTitan/PowerStack储能变流器）具有极高的应用价值。IGBT是上述产品的核心功率器件，其结温直接决定了系统的寿命与可靠性。通过利用母排寄生电感实现无传感器在线测温，无需额外硬件成本，即可实现对功率模块的实时热管理与寿命...
低损耗MOS可控存储载流子二极管
Low-Loss MOS-Controllable Stored-Carrier Diode
Hiroshi Suzuki · Tomoyuki Miyoshi · Takashi Hirao · Yusuke Takada 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年4月
我们先前提出了一种金属氧化物半导体可控存储载流子二极管（MOSD），以突破传统 p - n 二极管在导通损耗和开关损耗之间的折衷问题。这种 MOSD 的结构是在阳极区域添加一个 n 沟道金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET），用于动态控制存储载流子密度。本研究的仿真结果表明，由于深 p⁻ 层完全覆盖 MOS 栅极，与 MOSFET 中的栅控体二极管相比，我们的 MOSD 的开关损耗能够充分降低。窄单元宽度和电子阻挡层（EBL）分别是我们 MOSD 的特性，它们也分别增强了开关损耗和正向电压...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项MOS可控储载二极管（MOSD）技术对我们在光伏逆变器和储能变流器领域具有重要的战略价值。该技术通过在阳极区集成n沟道MOSFET来动态控制载流子密度，成功突破了传统p-n二极管导通损耗与开关损耗之间的固有矛盾，这正是我们高功率密度产品设计中长期面临的核心瓶颈。 从技...
一种用于MMC的自激活缓冲电路以改善子模块瞬态电压性能
A Self-Activating Snubber Circuit for MMC to Improve Submodule Transient Voltage Performance
Xiangxi Mu · Xiangyu Zhang · Zhanwei Wang · Sihang Wu 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2026年4月
绝缘栅双极型晶体管（IGBT）是模块化多电平变换器（MMC）的核心部件。然而，瞬态条件下的关断过电压严重威胁器件可靠性。本文提出了一种新型自激活缓冲电路，旨在有效抑制MMC子模块的关断过电压，提升功率器件的运行可靠性。
解读: 该技术对阳光电源的集中式逆变器及大型储能系统（如PowerTitan系列）具有重要参考价值。在大功率电力电子变换器中，IGBT的关断过电压是限制系统功率密度和可靠性的关键瓶颈。通过引入该自激活缓冲电路，可以在不显著增加复杂性的前提下，降低器件电压应力，从而提升系统在电网瞬态故障下的鲁棒性。建议研发团...
IGBT模块电-热-机械退化动态建模方法
Dynamic Modeling Method of Electro-Thermo-Mechanical Degradation in IGBT Modules
Kristian Bonderup Pedersen · Kjeld Pedersen · IEEE Transactions on Power Electronics · 2016年2月
本文提出了一种研究IGBT模块电-热-机械疲劳的退化模型。以主动功率循环测试中键合线脱落失效为例，分析了由热膨胀系数不匹配引起的热应力导致的失效机理，为功率器件的寿命预测提供了理论基础。
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。该研究提出的电-热-机械多物理场耦合建模方法，能够精准评估器件在复杂工况下的寿命损耗。建议研发团队将其集成至iSolarCloud智能运维平台，通过实时监测运行数据，实现对核心...
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