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一种基于集成高频传感器的电压源逆变器快速鲁棒开路故障检测方法
A Fast and Robust Open-Circuit Fault Detection Method for Voltage-Source-Inverter With Integrated High-Frequency Sensor
Junhao Zhang · Hao Li · Dawei Xiang · Xing Lei · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2024年9月
高效的故障检测对电压源逆变器（VSI）的安全与可靠性至关重要，尤其在动态工况下实现开路故障（OCF）的快速鲁棒检测。本文提出一种新颖的OCF检测方法，通过在传统霍尔电流传感器中嵌入高频（HF）传感单元，捕获功率器件开关动作引发的高频振荡电流。分析了开关动作与高频振荡事件之间的因果关系，设计了集成化高频电流传感器，无需门极信号即可通过开关振荡信号完整性实现故障检测。在IGBT与碳化硅（SiC）MOSFET平台上的实验验证表明，该方法可在1–2个开关周期内完成OCF的检测与定位，且在动态工况下具备强...
解读: 该集成高频传感器的OCF快速检测技术对阳光电源ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器具有重要应用价值。当前阳光电源大量采用SiC MOSFET和IGBT功率器件，该方法通过嵌入式高频传感单元在1-2个开关周期内实现故障检测与定位，相比传统门极信号监测方案具有非侵入性优势，可直接集成到现有霍尔电流传感...
评估LCL滤波器光伏逆变器中谐振电流引起的可靠性退化
Evaluating the Reliability Degradation Caused by Resonant Current in Photovoltaic Inverters With LCL Filters
Xinyue Zhang · Jiacheng Sun · Zhongzheng Zhou · Zhen Kang 等6人 · IEEE Transactions on Industry Applications · 2025年9月
随着光伏（PV）系统部署数量的不断增加，LCL 型并网逆变器因其卓越的谐波衰减能力而变得十分普遍。然而，传统的可靠性评估往往忽略了由控制回路不稳定或参数漂移引起的谐振电流的影响，而这种谐振电流会显著加速关键组件的老化。本文提出了一个全面的 LCL 型光伏逆变器可靠性评估框架，该框架能更好地反映实际运行条件。开发了一个电热模型，该模型考虑了与温度相关的功率损耗、绝缘栅双极型晶体管（IGBT）热耦合以及电容器老化。采用蒙特卡罗模拟和威布尔分布来推导逆变器在年度任务剖面下的使用寿命。实验验证证实，谐振...
解读: 该研究对阳光电源SG系列光伏逆变器和ST储能变流器的可靠性设计具有重要价值。LCL滤波器谐振电流导致的IGBT热应力问题直接关联功率模块寿命，研究提出的电热耦合模型与雨流计数疲劳分析方法可应用于：1）SG系列逆变器功率模块热设计优化，通过主动阻尼控制抑制谐振电流，降低结温波动；2）ST储能变流器在频...
基于可变开关频率控制提升GaN牵引逆变器在电动汽车应用中的效率与功率密度
Variable Switching Frequency Control for Efficiency and Power Density Improvement of a GaN-based Traction Inverter for EV Applications
Philip Korta · Animesh Kundu · Lakshmi Varaha Iyer · Narayan C. Kar · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年6月
宽禁带半导体器件在电动汽车牵引逆变器中因具备更高的能效和功率密度而受到广泛关注。本文研究利用氮化镓（GaN）器件的快速开关特性，进一步提升牵引逆变器的效率与功率密度。建立了GaN逆变器的电热耦合模型，并通过实验验证了其精度，在多数工况下效率误差不超过0.3%或损耗偏差小于100 W。提出一种考虑直流母线电压纹波限制的新型可变开关频率策略，相较固定开关频率方案最高可提升效率5%。结合GaN的高速开关能力，该方法使电容体积减小35.7%，同时提高了驾驶循环效率和逆变器功率密度。
解读: 该GaN可变开关频率控制技术对阳光电源新能源汽车产品线具有重要应用价值。文中提出的电热耦合建模方法和考虑母线纹波约束的变频策略，可直接应用于阳光电源车载OBC充电机和电机驱动系统的优化设计。通过动态调整开关频率，在轻载工况降频减少开关损耗，重载时提频保证性能，可使驱动系统效率提升最高5%，同时电容体...
一种用于硅/碳化硅混合开关的主动串扰抑制门极驱动电路
An Active Crosstalk Suppression Gate Driver Circuit for Si/SiC Hybrid Switch
作者未知 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年5月
由并联的硅（Si）绝缘栅双极型晶体管（IGBT）和碳化硅（SiC）金属 - 氧化物 - 半导体场效应晶体管（MOSFET）组成的混合开关（HyS），近年来因其高效率和低成本而受到越来越多的关注。然而，由于器件特性的独特表现和差异，HyS 在运行过程中产生的串扰会显著降低系统可靠性。为解决串扰问题，本文分析了 HyS 中的串扰效应，并建立了 HyS 的串扰模型。设计了一种栅极驱动电路来抑制 HyS 中的串扰，并详细阐述了其工作原理。该驱动电路简化了硬件设计，同时有效解决了 HyS 中的串扰问题。L...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项Si/SiC混合开关的有源串扰抑制技术具有重要的战略价值。当前光伏逆变器和储能变流器正面临效率提升与成本控制的双重压力，纯SiC方案虽然性能优异但成本居高不下，而Si IGBT与SiC MOSFET并联的混合开关方案恰好提供了一条兼顾性能与经济性的技术路径。 该论文针...
一种具有高可靠性的可配置SC型双源逆变器拓扑
A New Configurable SC-based Dual Source Inverter Topology with Improved Reliability
Mohammad Anas Anees · Saad Mekhilef · Marif Daula Siddique · Marizan Mubin 等6人 · IEEE Transactions on Industry Applications · 2025年6月
本文提出了一种可配置的十五电平双电源中性点钳位逆变器拓扑结构，该拓扑对电源故障和开关故障具有可靠的应对能力。该拓扑有两个直流电源、四个电容，总共包含六个单向开关和四个双向开关。采用电平移相脉宽调制（PWM）来生成所需数量的电平。所提出的拓扑即使在出现电源故障和开关故障时，也能够令人满意地生成多电平输出波形。在PLECS中进行了功率损耗分析，以证明所提出的多电平逆变器（MLI）具有较高的效率。通过获取开关故障率，表明该MLI的可靠性得到了提高。此外，针对不同的故障情况进行了开关故障分析，以展示系统...
解读: 该可配置双源逆变器拓扑对阳光电源储能与充电产品线具有重要应用价值。其开关电容多电平技术可应用于ST系列储能变流器，通过冗余路径设计提升系统容错能力，在功率模块故障时维持降额运行，契合PowerTitan大型储能系统的高可靠性需求。双源架构适配光储融合场景，可优化ESS集成方案中的直流母线管理。十五电...
通过硅与碳化硅器件的电感解耦提升混合逆变器性能
Enhancing Hybrid Inverter Performance Through Inductive Decoupling of Silicon and Silicon Carbide Devices
Michael Walter · Mark-M. Bakran · IEEE Transactions on Industry Applications · 2025年1月
本研究的核心目标是提高一款设计用于在 400 V 直流母线电压下运行的牵引混合开关逆变器的效率。这一目标通过将分立的 650 V 硅绝缘栅双极型晶体管（Si - IGBT）和续流二极管与 650 V 碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管（SiC - MOSFET）进行并联组合来实现。本研究提出了一种创新方法，即引入额外的电感，将 SiC - MOSFET 半桥与 IGBT/硅二极管半桥解耦。这种解耦方法有效降低了有源 SiC - MOSFET 的开通损耗和无源硅二极管的关断损耗，与非解耦配置相比，...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于电感解耦的硅基IGBT与碳化硅MOSFET混合逆变器技术具有重要的应用价值和战略意义。 该技术通过在SiC-MOSFET半桥与IGBT/Si二极管半桥之间引入解耦电感，有效降低了SiC-MOSFET的开通损耗和硅二极管的关断损耗，这与我们在光伏逆变器和储能变流器产...
五电平嵌套中点钳位变换器的开关开路故障容错运行
Open-Circuit Switch Fault-Tolerant Operation of Five-Level Nested Neutral Point Clamped Converter
Mahyar Hassanifar · Milad Shamouei-Milan · Kourosh Khalaj Monfared · Yousef Neyshabouri 等5人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年1月
五电平嵌套中点钳位（5L-NNPC）变换器在可再生能源转换、并网系统及电机驱动中具有广泛应用前景。然而，任一开关发生开路故障（OCF）将导致逆变器停机。为此，本文提出一种包含故障检测、诊断与容错运行的综合容错策略。采用基于模型的双层方法实现故障开关的准确识别，并结合模型预测控制（MPC）与开关状态重构，实现故障后部分功率输出。针对故障后开关状态减少及相电压不平衡问题，自动调节多目标代价函数的权重因子，有效平衡飞跨电容电压。仿真与实验结果验证了所提方法在故障检测准确性及容错运行能力方面的有效性。
解读: 该五电平NNPC变换器容错技术对阳光电源多条产品线具有重要应用价值。在ST系列储能变流器中，所提出的基于MPC的故障诊断与容错策略可显著提升系统可靠性，实现IGBT开路故障后的降额运行，避免整机停机造成的经济损失。对于SG系列大功率光伏逆变器，五电平拓扑的容错能力可保障电站持续并网发电。在电动汽车驱...
基于Si/SiC混合器件与新型调制策略的混合型NPC-DAB变换器性能优化
Performance Optimization of Hybrid NPC-DAB Converter Utilizing Si and SiC Devices With a Novel Modulation Scheme
Nikhil Suresh Patil · Satish Belkhode · Anshuman Shukla · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年11月 · Vol.14
本文提出一种Si-IGBT与SiC-MOSFET混合使用的中点钳位型双有源桥（HNPC-DAB）变换器，结合多相移（MPS）调制策略，实现宽电压范围零电压开关（ZVS）与变压器峰值电流最小化，显著降低开关与导通损耗，并通过0.8kW样机验证其优于三相移（TPS）的性能。
解读: 该研究对阳光电源ST系列储能变流器（PCS）及PowerTitan大型储能系统的双向DC-DC级具有重要参考价值：Si/SiC混合器件方案可兼顾成本与效率，MPS调制有助于提升高压大功率PCS在宽电压范围（如1500V系统适配不同SOC电池簇）下的ZVS覆盖率和整机效率。建议在下一代高功率密度PCS...
性能均衡的4H-SiC JBSFET：集成JBS二极管与VDMOSFET特性以实现可靠的1700V应用
Well-balanced 4H-SiC JBSFET: Integrating JBS diode and VDMOSFET characteristics for reliable 1700V applications
Chia-Lung Hung · Yi-Kai Hsiao · Jing-Neng Yao · Hao-Chung Kuo · Solid-State Electronics · 2025年6月 · Vol.226
摘要 由于具有更高的击穿电场和热导率，碳化硅（SiC）功率器件适用于高电压和高温应用。近年来，许多SiC肖特基势垒二极管（SBD）和垂直双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管（VDMOSFET）已实现商业化生产。与硅基绝缘栅双极型晶体管（Si-IGBT）相比，SiC VDMOSFET固有的体二极管也可用作电感开关电源电路中的续流二极管，从而无需额外封装的二极管，这有助于降低成本并减小整体封装尺寸。然而，当作为续流二极管使用时，SiC VDMOSFET体二极管的双极载流子导通特性和少数载流子注入机制会...
解读: 该JBSFET技术对阳光电源具有重要应用价值。通过将JBS二极管与VDMOSFET单片集成,实现了5.2mΩ-cm²低导通电阻和快速反向恢复特性,可直接应用于ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器的三电平拓扑中,省去外置续流二极管,降低封装成本和体积。其1700V耐压等级和优异温度特性,特别适合电动...
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