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EAST磁体电源三相PWM变换器系统开路故障诊断
Open-Switch Fault Diagnosis of Three-Phase PWM Converter Systems for Magnet Power Supply on EAST
Xi Deng · Chenguang Wan · Li Jiang · Ge Gao 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年1月
本文针对EAST装置中运行于整流与逆变双态的三相两电平PWM变换器，提出了一种通用的开路故障诊断方法。现有方法多局限于单一工作模式，本文方案有效解决了变换器在不同运行状态切换下的故障识别难题，提升了电力电子系统的运行可靠性。
解读: 该研究聚焦于电力电子变换器的故障诊断技术，对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）具有重要的工程参考价值。逆变器与PCS在复杂电网环境下常面临频繁的工况切换，该文提出的双态通用诊断逻辑，有助于提升阳光电源iSolarCloud智能运维...
一种基于VCE测量的自适应消隐电路改进型IGBT短路保护方法
An Improved IGBT Short-Circuit Protection Method With Self-Adaptive Blanking Circuit Based on V CE Measurement
Min Chen · Dehong Xu · Xingyao Zhang · Nan Zhu 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2018年7月
IGBT短路保护是提升电力电子系统可靠性的关键。传统的基于VCE测量的短路保护方法需通过消隐电路避免误触发。本文提出了一种自适应消隐电路改进方案，旨在优化短路检测的准确性与响应速度，从而增强功率变换器在极端工况下的可靠性。
解读: 该技术直接应用于阳光电源的核心产品线，包括组串式/集中式光伏逆变器、PowerTitan/PowerStack储能变流器及风电变流器。IGBT作为上述产品的核心功率器件，其短路保护的可靠性直接决定了系统的故障率与使用寿命。传统的固定消隐时间方案在应对不同工况时存在误触发或保护滞后的风险，而该自适应消...
电压跌落期间三相并网逆变器的控制策略以满足电网规范并最大化功率传输能力
Control Strategy for Grid-Connected Three-Phase Inverters During Voltage Sags to Meet Grid Codes and to Maximize Power Delivery Capability
Miguel Andres Garnica Lopez · Jose Luis Garcia de Vicuna · Jaume Miret · Miguel Castilla 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2018年11月
基于逆变器的分布式发电在新型电力系统稳定性中起关键作用。在电压跌落期间，系统必须满足严格的电网规范（GCs）要求以实现低电压穿越（LVRT）。本文研究了在电压跌落工况下，如何通过优化控制策略，在确保并网合规性的同时，最大化逆变器的功率输出能力。
解读: 该研究直接关联阳光电源的核心产品线，包括组串式/集中式光伏逆变器及PowerTitan/PowerStack储能变流器。随着全球电网对LVRT及故障穿越能力的要求日益严苛，该控制策略能有效提升阳光电源产品在弱电网或复杂电网环境下的适应性。建议研发团队参考该文献中的功率优化算法，在保证硬件安全的前提下...
基于相场模型与有限元分析的功率模块键合线电-热-机械退化及裂纹扩展研究
Investigation of Electro-Thermo-Mechanical Degradation and Crack Propagation of Wire Bonds in Power Modules Using Integrated Phase Field Modeling and Finite Element Analysis
Han Jiang · Shuibao Liang · Yaohua Xu · Saranarayanan Ramachandran · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年2月
本文提出了一种结合相场模型与有限元分析的新方法，用于研究功率模块中键合线的电-热-机械行为、界面退化及裂纹扩展过程。该研究旨在解决功率模块封装中常见的界面疲劳与裂纹形成问题，对提升电力电子器件的可靠性具有重要意义。
解读: 功率模块是阳光电源组串式/集中式光伏逆变器、PowerTitan储能系统及风电变流器的核心组件。键合线失效是功率器件在复杂工况下的主要失效模式之一。该研究提出的多物理场耦合仿真方法，可直接应用于阳光电源功率模块的选型评估与寿命预测，有助于优化模块封装设计，提升产品在极端环境下的可靠性。建议研发团队引...
电力电子设备中基于残差的初期异常检测
Incipient Residual-Based Anomaly Detection in Power Electronic Devices
Qian Yang · Muhammed A. Gultekin · Vahe Seferian · Krishna Pattipati 等10人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年6月
电力电子设备及高频开关电路是电动汽车高性能的关键。实时监测电力电子组件的状态对于保障安全与可靠性至关重要。本文提出两种基于数据预处理（抑制噪声与异常值）与多元回归模型预测信号的异常检测方法，旨在实现电力电子设备的早期故障预警。
解读: 该研究提出的初期异常检测方法对阳光电源的可靠性提升具有极高价值。在电动汽车充电桩及光伏逆变器产品线中，功率模块（IGBT/SiC）的早期故障预警是提升系统可用性的核心。通过引入该类基于残差分析与机器学习的算法，iSolarCloud智能运维平台可实现从“被动维修”向“预测性维护”的转型，有效降低运维...
一种用于单向功率流模块化多电平变换器的非对称功率模块设计
An Asymmetrical Power Module Design for Modular Multilevel Converter With Unidirectional Power Flow
Hua Mao · Huaping Jiang · Li Ran · Jiayu Hu 等11人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年1月
模块化多电平变换器（MMC）在电网级电力电子设备中应用广泛。由于桥臂电流中直流分量的存在，MMC子模块（SM）表现出不平衡的电流负载特性，导致部分半导体器件应力过大，影响整体可靠性。本文提出一种非对称功率模块设计，旨在平衡结温并提升SM的可靠性。
解读: 该研究针对MMC拓扑中子模块电流不平衡导致的可靠性问题，提出了非对称功率模块设计方案。对于阳光电源而言，该技术对大型地面电站及高压直流输电（HVDC）场景下的集中式逆变器及储能PCS产品具有重要参考价值。通过优化子模块内部的功率器件布局与选型，可以有效降低热应力，提升高压大功率变换器的使用寿命和运行...
重复应力条件下沟槽型碳化硅MOSFET短路安全工作区的确定
Determination of Short-Circuit Safe Operating Area of Trench SiC MOSFETs Under Repetitive Stress Conditions
Renze Yu · Saeed Jahdi · Phil Mellor · Olayiwola Alatise 等5人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年6月
在本研究中，对对称双沟槽和非对称沟槽碳化硅（SiC）金属 - 氧化物 - 半导体场效应晶体管（MOSFET）在不同短路持续时间（ ${t} {_{\text {sc}}}$ ）和漏源电压（ ${V} {_{\text {ds}}}$ ）下进行了重复短路测量。对碳化硅MOSFET的短路安全工作区（SCSOA）进行了表征。结果表明，在所有测试条件下失效的器件均出现栅源短路故障。失效循环次数与短路能量（ ${E} {_{\text {sc}}}$ ）有关，而短路能量受 ${t} {_{\text {s...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于沟槽型SiC MOSFET短路安全工作区（SCSOA）的研究具有重要的工程应用价值。作为光伏逆变器和储能变流器的核心功率器件，SiC MOSFET的可靠性直接影响系统的安全性和全生命周期成本。 该研究揭示了重复短路应力下器件失效的关键机理，特别是栅源短路失效模式与...
具备纳秒级反向恢复与强浪涌电流能力的1.37 kV/12 A NiO/β-Ga2O3异质结二极管
1.37 kV/12 A NiO/β-Ga2O3 Heterojunction Diode With Nanosecond Reverse Recovery and Rugged Surge-Current Capability
Hehe Gong · Feng Zhou · Weizong Xu · Xinxin Yu 等12人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年11月
本文展示了一种NiO/Ga2O3 p-n异质结二极管（HJD），在实现快速反向恢复特性与强浪涌电流承受能力之间取得了优异平衡。该器件通过双层p-NiO结构设计，在1.37 kV的高压下表现出优异的动态性能与可靠性，为氧化镓功率电子技术的发展提供了重要参考。
解读: 氧化镓（Ga2O3）作为超宽禁带半导体，在未来高压、高效率功率变换领域具有巨大潜力。对于阳光电源而言，该技术目前处于前沿研究阶段，短期内主要影响组串式逆变器及PowerTitan储能变流器（PCS）中功率模块的选型演进。虽然目前SiC和GaN是主流，但Ga2O3在耐压和成本方面具备长期替代优势。建议...
老化气氛对低温烧结铜纳米颗粒接头热稳定性的影响
Influence of aging atmosphere on the thermal stability of low-temperature sintered Cu joints based on Cu nanoparticles
Natural Science Foundation of Beijing Municipality · Journal of Materials Science: Materials in Electronics · 2025年6月 · Vol.36.0
第三代半导体在电力电子领域的高温高功率应用中至关重要。烧结铜纳米颗粒作为极端环境下互连材料展现出优异的热学和力学性能。然而，不同气氛条件下热老化对其性能的影响仍需进一步研究。本文系统研究了在空气、真空和氩气气氛中于250 °C和500 °C下老化后烧结铜接头的剪切强度、微观结构演变及热导率的变化。结果表明，热老化通过降低孔隙率提高了剪切强度，较高压力（20 MPa）烧结可实现更致密的结构并增强抗氧化能力。由于铜结构致密，氧化主要局限于界面区域，限制了氧扩散，从而防止内部性能退化。然而，长时间老化...
解读: 该铜纳米颗粒烧结技术对阳光电源功率器件封装具有重要价值。研究揭示的孔隙率控制、氧化层管理与热稳定性机制,可直接应用于ST系列PCS和SG逆变器中SiC/GaN器件的高温互连。250-500°C老化数据为PowerTitan储能系统功率模块的长期可靠性设计提供依据,特别是三电平拓扑中IGBT/SiC模...
电力电子积木式模块在全电船舰电力系统中的实时改进最近电平控制
Real-time Improved Nearest Level Control for Power Electronics Building Blocks in All-Electric Ship Power Systems
Ali Moghassemi · Laxman Timilsina · S M Imrat Rahman · Ali Arsalan 等6人 · IEEE Transactions on Industry Applications · 2025年4月
电力电子积木（PEBB）概念是将基本组件集成到可堆叠的功能模块中，从而扩展全电力船舶（AES）的变流器功率等级。这种模块化方法可降低成本、减小尺寸和重量、简化设计并降低维护难度。PEBB 可实现为模块化多电平变流器（MMC），其具有模块化、开关损耗低、电压/电流量化误差小、可靠性高和效率高等优点。然而，有效的开关控制方法对于平衡电容电压和抑制环流至关重要。本文提出了一种改进的最近电平控制（NLC）方法，该方法采用平滑梯形参考信号而非正弦参考信号，旨在增强电容电压平衡能力、抑制环流并提高 AES ...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项针对全电船舶电力系统中功率电子积木（PEBB）的改进最近电平控制技术具有显著的技术迁移价值。该研究提出的平滑梯形参考信号控制方法，本质上是对模块化多电平变换器（MMC）控制策略的优化，这与我司在大功率光伏逆变器和储能变流器领域的核心技术高度契合。 技术价值方面，该方法...
面向芯片级热流密度超过1000 W/cm²的高功率密度碳化硅功率模块的集成热管理
Integrated Thermal Management for a High-Power-Density Silicon Carbide Power Module With Die-Level Heat Flux Over 1000 W/cm²
Weiyu Tang · Xiangbo Huang · Zhixin Chen · Kuang Sheng 等5人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2024年12月
随着碳化硅（SiC）器件持续微型化，芯片级热流密度已达1 kW/cm²，高效的热管理对功率电子器件的载流能力与可靠性至关重要。本文提出一种集冷却策略，结合低热阻封装（纳米银烧结直连散热器）与集成对流冷却结构（歧管微通道，MMCs）。经数值优化后制备三种SiC模块原型，最终设计在2.16 L/min流量下实现9.85 mm²·kW⁻¹的超低热阻，成功散出超过1000 W/cm²热流密度（总功耗1500 W），体积紧凑（约30 cm³）。相比传统液冷模块，微通道冷却热阻和泵功分别降低80%和83%。...
解读: 该集成热管理技术对阳光电源高功率密度产品具有重要应用价值。针对ST系列储能变流器和PowerTitan大型储能系统，纳米银烧结+歧管微通道方案可将SiC模块热阻降低80%，支撑更高开关频率和电流密度，有效提升系统功率密度和可靠性。对于SG系列1500V光伏逆变器，该技术可在紧凑空间内实现超1000 ...
航空电气化电力电子与驱动系统特刊主编寄语
Editorial Letter for the Special Issue on Power Electronics and Drive Systems for Aviation Electrification
Tao Yang · Jin Wang · Yilmaz Sozer · Fernando Briz · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年8月
为响应COP26峰会强调的2050全球净零排放紧迫呼吁，交通运输行业正经历快速转型。汽车工业在电气化方面取得显著进展，航空业现正加强对可持续推进技术的关注。电力推进是这一转型的关键推动因素，与传统燃气涡轮发动机相比可显著降低温室气体排放、噪音水平并提高运行效率。电力电子和驱动系统构成电力推进的技术支柱，在实现电气化飞机所需的性能、安全性和可靠性方面发挥核心作用。该特刊从46篇投稿中精选20篇高质量同行评审文章，涵盖能源管理、保护与可靠性、系统稳定性、功率变换器创新和热管理解决方案等主题。
解读: 该航空电气化特刊对阳光电源拓展高功率密度电力电子应用有重要参考价值。特刊涵盖的500kW谐振开关电容变换器、1600V电动卡车和电动飞机动力总成应用与阳光电源在大功率储能变流器和电动汽车领域的技术发展方向一致。GaN基逆变器模块的高功率密度设计、热管散热管理系统和1MVA三电平ANPC逆变器热解决方...
基于数字孪生与自演化补偿器的电力电子系统在线健康监测及改进参数辨识能力
Digital Twin-Based Online Health Monitoring of Power Electronics Systems With Self-Evolving Compensators and Improved Parameter Identification Capability
Yi-Hua Liu · Zong-Zhen Yang · Min-Chen Liu · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2024年11月
电力电子系统（PES）在航空航天、可再生能源和电动汽车等领域至关重要。本文比较了粒子群优化（PSO）、灰狼优化和蜻蜓算法三种元启发式方法的参数估计性能，并提出一种结合物理行为的两阶段元启发式方法，显著提升了寄生电阻估计精度与参数识别速度。相较于传统PSO，MOSFET和电感寄生电阻估计误差分别由31%和45%降至1.5%和2.3%，计算时间减少逾60%。该方法在外部扰动下仍具高鲁棒性，平均使MOSFET和电感寄生电阻识别误差分别降低11.8%和16.7%。此外，引入自演化补偿器可在线自动调节控制...
解读: 该数字孪生健康监测技术对阳光电源ST储能变流器和SG光伏逆变器产品线具有重要应用价值。两阶段元启发式方法可精准辨识SiC MOSFET和电感寄生参数（误差降至1.5%/2.3%），直接提升PowerTitan储能系统功率模块的状态监测精度。自演化补偿器能在线自适应调节控制参数，可集成至iSolarC...
用于电动飞机推进的2-kV 1-MW 20000-r/min集成模块化电机驱动系统
2-kV 1-MW 20000-r/min Integrated Modular Motor Drive for Electrified Aircraft Propulsion
Jin Wang · Thomas M. Jahns · Patrick McCluskey · John Kizito 等6人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2023年6月
应对全球气候变化亟需实现飞机推进系统的电气化。未来兆瓦级电动推进系统面临的关键挑战之一是在高海拔下高电压引发的局部放电问题，可能严重影响系统可靠性。针对此问题，多学科研究团队提出、设计并初步测试了一台额定参数为2 kV、1 MW、20000 r/min的集成模块化电机驱动系统（IMMD），其功率重量密度达9 kW/kg，为目前最高水平。本文介绍了该系统的整体架构、关键设计方法、电力电子子系统在额定工况下的试验结果，以及IMMD整机原型的初步测试数据。后续将在美国国家航空航天局（NASA）试验 f...
解读: 该2kV高压集成模块化驱动技术对阳光电源具有重要借鉴价值。其9kW/kg功率密度设计理念可直接应用于ST系列储能变流器的功率模块优化，通过SiC器件与集成化封装提升系统功率密度。高压局部放电抑制技术对1500V光伏逆变器和高压储能系统的绝缘设计具有指导意义，可提升高海拔地区设备可靠性。模块化架构思想...
通过具有BN插入层的范德华外延GaN实现高开/关电流比AlGaN/GaN HEMT
High-On/Off-Current-Ratio AlGaN/GaN HEMTs via Van Der Waals Epitaxy GaN With a BN Inset Layer
Haoran Zhang · Jing Ning · Shiyu Li · Xue Shen 等6人 · IEEE Electron Device Letters · 2025年10月
在氮化物异质外延中，晶格失配和热应力不可避免地会导致位错增殖和缺陷形成，从而严重降低器件的可靠性。在本文中，我们展示了通过范德瓦尔斯外延在二维高质量氮化硼（h - BN）材料上实现氮化物异质结结构的高质量外延生长。此外，利用氮化硼的超宽带隙特性，其在制备的金属 - 绝缘体 - 半导体高电子迁移率晶体管（MIS - HEMT）中还可作为栅极电介质。缓冲层辅助异质结构与超宽带隙氮化硼电介质的综合优势使栅极泄漏电流降低了 $10^{{3}}$ 倍。此外，所提出的器件展现出 $10~^{\mathbf ...
解读: 从阳光电源功率器件应用角度来看，这项基于范德华外延和BN插入层的AlGaN/GaN HEMT技术展现出显著的战略价值。该技术通过二维六方氮化硼(h-BN)作为缓冲层和栅介质，有效解决了传统氮化物异质外延中晶格失配和热应力导致的位错增殖问题，这直接关系到我司光伏逆变器和储能变流器中功率器件的长期可靠性...
考虑互感耦合的Cu-Clip互连并联SiC MOSFET动态电流均衡解析与优化策略
Analytical and Optimal Strategy of Dynamic Current Balancing for Paralleled SiC MOSFETs With Cu-Clip Interconnection Considering Mutual Coupled Inductances
Xun Liu · Kun Ma · Yameng Sun · Yifan Song 等6人 · IEEE Transactions on Components, Packaging and Manufacturing Technology · 2025年4月
为提升碳化硅（SiC）功率模块的电气性能与可靠性，本文研究采用Cu-Clip替代传统Al引线的技术方案。针对Cu-Clip互连结构中并联SiC MOSFET因布局不对称引入的互感耦合效应，建立了精确的电磁耦合模型，提出一种动态电流均衡的解析分析方法，并进一步设计最优布局优化策略，有效抑制并联支路间的电流不均，提高模块整体性能与热稳定性。
解读: 该研究对阳光电源高功率密度产品的设计具有重要指导意义。Cu-Clip互连技术可显著提升SiC MOSFET模块的电流均衡性和散热性能,适用于ST系列储能变流器、SG系列光伏逆变器等大功率产品。特别是在PowerTitan等MW级储能系统中,优化后的SiC模块布局可有效降低开关损耗、提高功率密度,并通...
基于混合机器学习方法的PMSM驱动系统多故障检测与诊断
Fault Detection and Diagnosis for Multi‐Faults of PMSM‐Drive Systems Using a Hybrid Machine Learning Method
Hüseyin Tayyer Canseven · Evin Şahin Sadık · Merve Cömert · Abdurrahman Ünsal · IET Power Electronics · 2026年2月 · Vol.19
本文提出一种基于低频相电流信号的无侵入式PMSM驱动系统故障检测与诊断方法，聚焦逆变器功率器件相关故障。通过Clarke变换、成对特征融合与三阶段特征选择，结合随机森林、梯度提升与KNN的晚期融合模型，实现93.3%准确率和95.91%宏F1分数。
解读: 该方法可直接迁移应用于阳光电源ST系列PCS、组串式逆变器及PowerTitan储能系统的IGBT模块健康状态监测，无需额外传感器，显著降低运维成本。建议在iSolarCloud平台中集成轻量化故障诊断模型，支持逆变器早期失效预警；尤其适用于工商业光伏+储能场景中高频启停导致的功率器件退化监测。...
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...
基于关断米勒平台电流的IGBT结温在线监测方法
An Online Monitoring Method of IGBT Junction Temperature Based on Turn-Off Miller Plateau Current
Hu Cao · Kexing Yang · Pengcheng Xu · Jian Chen 等6人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年1月
绝缘栅双极型晶体管（IGBT）广泛应用于电力电子变换器中，其结温是评估器件可靠性的重要指标。本文采用关断过程中的米勒平台电流作为热敏感电参数（TSEP），实现对主功率电路的非侵入式监测。研究了米勒平台电流在栅极侧作为TSEP的特性及其与结温的关系，设计并分析了基于电流互感器（CT）的采样电路及参数计算方法，讨论了电路的不确定性和可积性。通过双脉冲测试和逆变器实验平台验证了理论分析的正确性，结果表明该方法从驱动侧即可实现对IGBT结温的高精度、高灵敏度监测，且采样电路结构简单，易于集成于驱动电路中...
解读: 该IGBT结温在线监测技术对阳光电源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。通过关断米勒平台电流实现非侵入式结温监测，可直接集成于现有驱动电路，无需额外传感器，降低成本的同时提升可靠性。该方法可应用于PowerTitan大型储能系统的热管理优化，实时监测IGBT工作状态，实现预测性维...
面向FDI攻击的结构自适应稀疏生成对抗学习微电网控制
Sparse-Promoting Generative Adversarial Learning for Microgrid Control With Structural Adaptive Optimization Against FDI Attacks
Jian Sun · Ruixiao Lv · Shuiqing Xu · Sen Tan 等5人 · IEEE Transactions on Industry Applications · 2025年10月 · Vol.62
针对虚假数据注入（FDI）攻击对微电网的威胁，本文提出一种无需线性化模型的稀疏促进生成对抗学习方法，联合优化控制结构与控制律；通过条件生成对抗网络估计各分布式电源节点受攻击概率，并结合安全置信函数与稀疏神经网络实现攻击下自适应调控，显著缓解馈线功率退化。
解读: 该研究提出的稀疏生成对抗学习框架可增强微电网在恶意数据攻击下的鲁棒控制能力，直接支撑阳光电源PowerTitan、PowerStack等储能系统在复杂电网环境中的智能防御与自主调节。其结构自适应优化机制可集成至iSolarCloud平台的AI运维模块，提升ST系列PCS在光储联合微网中的异常检测与动...
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