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用于大电流LLC DCX的具有任意非整数匝数比的磁阻控制平面变压器
Reluctance-Controlled Planar Transformer With Arbitrary Noninteger Turns Ratio for High-Current LLC DCX
Dongxing Yang · Haodong Dai · Zhaoyi Wang · Ziang Li 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 预计 2026年5月
谐振变换器作为直流变压器（DCX）运行具有高效率优势，但受限于PCB层数和匝数，平面变压器难以实现非整数匝数比。本文提出一种磁阻控制平面变压器设计方法，通过精确调节磁阻实现任意非整数匝数比，解决了高电流LLC DCX设计中的电压匹配难题。
解读: 该技术对阳光电源的储能系统（如PowerTitan、PowerStack）及组串式光伏逆变器中的DC-DC级具有重要意义。在LLC谐振变换器设计中，实现非整数匝数比能更灵活地匹配宽电压范围下的输入输出电压，从而优化变换器在额定点的工作效率。对于阳光电源的高功率密度产品线，采用该磁阻控制平面变压器方案...
一种基于MHz LCLCL谐振变换器的单级软开关隔离逆变器及其变频调制方法
A MHz LCLCL Resonant Converter Based Single-Stage Soft-Switching Isolated Inverter With Variable Frequency Modulation
Hao Wen · Dong Jiao · Jih-Sheng Lai · Johan Strydom 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年9月
本文提出了一种基于MHz LCLCL谐振变换器的单级软开关隔离逆变器。相较于传统的两级式隔离逆变器，该方案通过直流整流正弦级与工频展开级的结合，减少了组件数量，降低了控制复杂度，并显著提升了功率密度与转换效率，适用于高频高效的电力电子变换场景。
解读: 该技术对阳光电源的户用光伏逆变器及微型逆变器产品线具有重要参考价值。通过采用MHz级高频软开关拓扑，可大幅缩小磁性元件体积，提升整机功率密度，符合当前户用产品轻量化、小型化的趋势。建议研发团队评估LCLCL谐振网络在高频下的寄生参数影响及EMI控制难度，探索其在下一代高效率户用组串式逆变器中的应用潜...
面向航空应用USB-C PD充电器的飞跨电容分压LLC谐振变换器设计
Design of a Flying-Capacitor-Based Voltage Divider LLC Resonant Converter for USB-C PD Charger in Aircraft Applications
Jiewen Hu · Bo Wen · Rolando Burgos · Rodrigo Fernandez-Mattos 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年8月
随着便携式设备及USB PD规范的普及，航空领域对USB供电需求激增。本文针对航空应用中宽电压增益需求，提出了一种基于飞跨电容分压的LLC谐振变换器设计，旨在提升功率密度与转换效率，解决高压输入下的高效功率变换难题。
解读: 该研究探讨的飞跨电容分压LLC拓扑在提升功率密度和效率方面具有显著优势，对阳光电源的户用光伏逆变器及充电桩产品线具有参考价值。随着户用储能与充电桩集成化趋势增强，该拓扑可优化DC-DC级设计，降低功率器件电压应力，提升系统整体效率。建议研发团队关注该拓扑在小型化、高效率电源模块中的应用潜力，特别是在...
LLC谐振变换器中浪涌电流分析及基于脉冲频率调制与移相调制混合控制策略的抑制方法
Surge Current Analysis and Reduction in LLC Resonant Converter With a New Hybrid Control Strategy of Pulse-Frequency Modulation and Phase-Shift Modulation
Ryo Moriyasu · Hideaki Funaki · Masahito Shoyama · Yuichi Noge 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年11月
高容量电池组的快速充电对交流供电系统造成了更多干扰，因此需要高效且低畸变的智能变换器。本文针对LLC谐振变换器在宽电池电压范围下的浪涌电流问题，提出了一种结合脉冲频率调制（PFM）和移相调制（PSM）的混合控制策略，以优化充电过程并提升系统性能。
解读: 该研究直接服务于阳光电源的电动汽车充电桩及储能系统（如PowerTitan/PowerStack）业务。LLC谐振变换器是高功率密度充电模块的核心拓扑，针对宽电压范围下的浪涌电流抑制，能显著提升充电模块的可靠性与效率。建议研发团队将该混合控制策略应用于新一代高压快充模块，以优化轻载及宽电压输出下的动...
一种基于ZCDS E类电流驱动整流器的单级LED驱动器作为路灯应用PFC
A Single-Stage LED Driver Based on ZCDS Class-E Current-Driven Rectifier as a PFC for Street-Lighting Applications
Satit Mangkalajan · Chainarin Ekkaravarodome · Kamon Jirasereeamornkul · Phatiphat Thounthong 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2018年10月
本文提出了一种用于路灯的LED驱动器，利用谐振整流器作为功率因数校正器（PFC）。PFC级基于零电流和零导数开关（ZCDS）的E类电流驱动整流器，LED驱动级基于零电压开关（ZVS）的D类LLC谐振变换器，两者集成以实现高效能转换。
解读: 该文献探讨的E类整流器及LLC谐振技术主要针对高频、小功率LED驱动场景，与阳光电源核心的光伏逆变器（组串/集中式）及大功率储能系统（PowerTitan/PowerStack）在功率等级和应用场景上有较大差异。然而，其高频谐振软开关技术（ZVS/ZCDS）在提升功率密度和降低开关损耗方面的设计思路...
ISOP系统的状态空间表示及其在共频控制LLC系统自然功率分配研究中的应用
State-Space Representation of ISOP-Systems to Study Natural Power Sharing of Common Frequency Controlled LLC Based Systems
Daniel Breidenstein · Benedikt Kohlhepp · Lukas Blamberger · Thomas Duerbaum · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年12月
多模块输入串联输出并联（ISOP）DC-DC变换器适用于高输入电压与大输出电流场合，需实现输入电压与功率的均衡分配。通过共用控制信号可避免隔离式电压采样，但模块参数差异会导致功率分配不均。本文提出将单模块状态空间模型扩展至ISOP系统，克服直接建模复杂度高的问题，支持基于时间离散建模的快速时域仿真。以双LLC变换器系统为例，仿真与实验结果对比验证了方法的有效性，参数敏感性分析揭示了输入电压与负载变化下参数失配对功率分配的影响。
解读: 该ISOP系统状态空间建模技术对阳光电源ST系列储能变流器和PowerTitan大型储能系统具有重要应用价值。在高压大功率储能场景中，多模块LLC谐振变换器的ISOP架构可实现高效DC-DC变换，但参数失配导致的功率不均衡问题直接影响系统可靠性。该研究提出的状态空间建模方法可快速评估共频控制下的自然...
用于电力电子变换器集成电力系统的电磁暂态仿真分裂状态空间方法
Splitting State-Space Method for Converter-Integrated Power Systems EMT Simulations
Xiaopeng Fu · Wei Wu · Peng Li · Jean Mahseredjian 等6人 · IEEE Transactions on Power Delivery · 2024年12月
随着电力系统中电力电子设备的广泛应用，精确掌握其动态特性对系统设计、控制与保护分析至关重要。为此，常需高保真但耗时的电磁暂态（EMT）仿真。本文提出一种具备数值误差控制的高效分裂状态空间方法，通过通用解耦原理将系统状态方程分解，基于状态矩阵时变部分的分离，结合自动开关分组与开关邻接状态变量识别，定位最小开关状态相关子电路拓扑。采用多阶精度指数分裂公式求解并重构子方程，并利用指数分裂格式加速矩阵指数计算。该方法在含直流负载的配电网、LLC谐振变换器、大规模风电场及MMC电路等多种场景下验证了准确性...
解读: 该分裂状态空间EMT仿真方法对阳光电源的多个产品线具有重要应用价值。首先，LLC谐振变换器仿真可直接应用于ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器的高频隔离DC-DC设计优化。其次，高效的开关状态识别算法有助于PowerTitan等大型储能系统的多模块并联建模与控制策略验证。方法的数值误差控制特性可提...
面向可嵌入数字孪生的功率变换器温度监测体素法
Toward Embeddable Digital Twins - A Voxel-Based Approach for Power Converter Temperature Monitoring
Xianghao Mo · Daniel Ríos Linares · Regina Ramos · Miroslav Vasić · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年2月
提出采用时域有限差分(FDTD)方法的新型体素法用于功率变换器实时三维温度映射。该方法通过数字孪生(DT)提供功率变换器瞬态热行为,为功率变换器健康管理提供先进温度监测解决方案。核心特征是从物理设计到热仿真对功率变换器及其元件进行数字化。采用自适应网格技术应对FDTD计算需求,显著减少功率变换器热仿真所需资源。为确保实时监测在嵌入式系统上实现DT,分析DSP与FPGA适用性,结论是FPGA因热求解器并行化和SoC平台数据管理协同而理想。实验验证所提方法精度误差不高于5%。
解读: 该可嵌入数字孪生温度监测技术对阳光电源功率变换器健康管理有重要创新价值。体素FDTD方法可应用于ST储能变流器和SG光伏逆变器的实时热监测,实现精准温度预测和故障预警。FPGA实现的自适应网格DT对PowerTitan大型储能系统的在线热管理有借鉴意义,可优化散热设计并延长器件寿命。该技术对阳光电源...
一种采用CLLC变换器和可重构开关阵列的超级电容器单元均衡电路
A Cell Balancing Circuit With a CLLC Converter and Reconfigurable Switch Banks for Supercapacitors
Haoyue Yang · Hengzhao Yang · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年7月
本文提出一种基于CLLC变换器和可重构开关阵列的超级电容器单元均衡电路。通过四单元样机验证了静态与动态均衡方案。研究了两种串对串及一种单元对单元场景，表明该电路可灵活分组物理位置分离的超级电容器，并实现双向功率流动以平衡两组电容。动态均衡实验验证了充电与放电过程中的均衡能力。对比研究表明，所提电路在均衡速度、磁性元件数量和可扩展性方面具有优势，但硬件与控制复杂度相对较高。
解读: 该CLLC谐振均衡技术对阳光电源储能产品线具有重要应用价值。在PowerTitan大型储能系统中，超级电容器常作为功率缓冲单元应对频繁充放电工况，该电路的可重构开关阵列设计可灵活适配ST系列储能变流器的模块化架构，实现物理分离电容组的双向均衡。CLLC拓扑的软开关特性与阳光现有SiC器件应用高度契合...
在宽工况范围提高谐振变换器族效率的设计程序和控制方法
A Design Procedure and Control Method for Improving Efficiency of a Family of Resonant Converters Over Wide Operating Conditions
Jasem Shahsevani · Reza Beiranvand · IEEE Access · 2025年1月
谐振变换器被公认为高效变换器,在电动汽车、电池充电器和光伏电池等各行业有众多应用。然而轻载或空载条件下效率低是主要挑战之一,当开关频率在输出电压调节期间显著偏离谐振频率时出现,导致高循环电流和开关谐波值。本文针对谐振网络电路中具有并联元件的谐振变换器提出新设计程序和控制方法,解决轻载或空载低效率问题。该控制算法基于频率调制方法,同时利用谐振网络电路中的可变电容或电感。通过设计各变换器在开路和短路谐振频率间运行,并通过改变电压增益-频率特性在谐振频率附近运行调节输出电压,循环电流得到良好限制。为验...
解读: 该谐振变换器设计技术对阳光电源车载OBC和储能DC-DC变换器产品线有重要应用价值。阳光OBC需要在宽输入电压和负载范围保持高效率。LLC谐振拓扑与阳光DC-DC产品技术路线一致。可变电容或电感的控制方法可应用于阳光谐振变换器的效率优化。轻载高效率特性对阳光待机功耗降低和能效提升有价值。该研究验证的...
考虑开关结电容的高开关频率电力电子变换器实时仿真方法
Method for the Real-Time Simulation of High Switching Frequency Power Electronic Converter Considering Switch Junction Capacitance
Zonghui Sun · Xizheng Guo · Shinan Wang · Yue Li 等6人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2024年11月
RON/ROFF模型因精度高适用于高开关频率电力电子变换器的实时仿真，但其忽略开关瞬态过程且需迭代判断开关状态，限制了仿真准确性与频率范围。为此，本文提出一种计及开关结电容效应的改进方法，通过构建等效状态方程，避免将结电容作为状态变量，实现非迭代求解开关状态，显著降低计算量。结合后向欧拉法确保系统稳定性，并实现半桥臂解耦，大幅减轻开关状态判别负担。FPGA实验证明，该方法在30 ns步长、250 kHz开关频率下对LLC谐振变换器的实时仿真结果与硬件实验一致，验证了其有效性与精确性。
解读: 该实时仿真方法对阳光电源高频电力电子产品研发具有重要价值。LLC谐振变换器广泛应用于ST系列储能变流器的DC-DC隔离级和车载OBC充电机，其250kHz高开关频率特性要求精确的仿真工具。该方法通过计及开关结电容效应并实现非迭代求解，可将仿真步长缩短至30ns，显著提升PowerTitan储能系统中...
脉冲阶梯调制高压电源驱动电路能量供给与控制协调方法研究
Research on the Energy Supply and Control Coordination Method of Drive Circuit in Pulse-Step-Modulation High-Voltage Power Supply
Linxiang Ou · Wenguang Chen · Tianyi Duan · Cheng Yang 等6人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年8月
脉冲阶梯调制（PSM）电源是一种多模块串联输出的高压电源，广泛应用于加速器、微波发生器等装置。当前PSM电源存在动态响应慢、控制光纤多、模块供电电路复杂等问题，导致电气结构复杂、体积庞大。本文提出采用LLC谐振变换器为各模块主电路提供直流电压，并在驱动电路中将电源与控制信号合成一路信号，通过高压电缆协调传输，接收端再将其分离为直流电源和控制信号。研制了15级模块样机，实现了重复频率达33 kHz的阶梯三角波、准方波及调制波输出，上升时间可调。该方法可拓展应用于级联多电平变换器与Marx发生器。
解读: 该PSM电源的能量供给与控制协调方法对阳光电源储能与功率变换产品具有重要借鉴价值。其LLC谐振变换器供电方案可应用于ST系列储能变流器的多模块供电优化，降低辅助电源复杂度；电源与控制信号合成传输技术可简化PowerTitan大型储能系统的模块间通信架构，减少光纤数量和布线成本。多级串联快速响应控制思...
四脚矩阵变压器不对称杂散电容导致的感应电压振荡分析与消除
Analysis and Elimination of Induced Voltage Oscillation in Four-Leg Matrix Transformer
Yong Li · Junyang Bao · Bangyin Liu · Shanxu Duan · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2024年9月
矩阵变压器因高效率和均流特性广泛用于各类隔离DC/DC变换器。四脚矩阵变压器以2x2排列将四个变压器单元集成到四脚磁芯中,降低磁芯损耗同时有效提高功率密度。然而应用于户用储能系统(ESS)、数据中心电源等48V母线应用时,低压侧绕组需串联降低磁通密度,导致各绕组感应电压振荡显著增加磁芯损耗。建立改进的四脚矩阵变压器杂散电容模型揭示不对称杂散电容导致感应电压振荡。基于分析提出两种平衡绕组消除振荡。3.5kW 400/48V LLC变换器样机验证,采用平衡绕组消除振荡,全负载效率提升,特别是轻载提升...
解读: 该矩阵变压器振荡消除技术对阳光电源户用储能和数据中心电源产品有重要优化价值。平衡绕组设计可应用于ST储能系统48V DC-DC模块的LLC变压器设计,降低磁芯损耗并提高轻载效率。该技术对户用光伏储能系统功率密度提升有参考意义。0.5%轻载效率改善对PowerTitan储能系统和数据中心UPS的待机损...
数字孪生驱动的高可靠性电力电子系统特刊主编寄语
Guest Editorial Special Issue on Digital Twin Driven High-Reliability Power Electronic Systems
Jiangbiao He · Paolo Mattavelli · Fernando Briz · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年7月
为满足全球零排放可持续能源发展需求，交通和公用电力等行业正经历快速变革，电力电子在电动汽车、电动船舶、飞机、太阳能/风能发电和储能等众多功率转换系统中发挥支柱作用。然而电力电子可靠性尚未受到足够重视，特别是在安全关键应用中可靠性应是首要设计优先级。工业4.0和5.0着重互联性、自动化、智能和实时状态监测，数字在线预防性维护和优化至关重要。数字孪生是物理系统的数字复制品，可准确预测和反映物理系统的实时健康状况，通过物理组件与数字孪生模型间的实时双向数据流实现。该特刊发表10篇文章涵盖数字孪生参数估...
解读: 该数字孪生特刊与阳光电源智能运维战略高度契合。特刊涵盖的Buck/Boost变换器数字孪生参数估计、五电平ANPC逆变器故障诊断和SiC MOSFET模块电-热-机械建模与阳光iSolarCloud平台的智能诊断和预测性维护功能发展方向一致。数字孪生技术在直流电容、电感、开关管寄生电阻实时估计方面的...
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