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基于单移相调制的双有源桥变换器磁性元件多目标优化设计
Multi-objective Optimal Design of Magnetic Components for Dual Active Bridge Converter Based on Single Phase Shift Modulation
靳浩源裴云庆王来利董晓博王淦李汕哲 · 中国电机工程学报 · 2025年5月 · Vol.45
双有源桥（DAB）变换器在电力电子变压器中应用广泛，其磁性元件直接影响效率、功率密度与可靠性。现有研究较少结合DAB运行机理，且常忽略电感优化，求解复杂。本文针对单移相调制下的DAB变换器，融合其工作原理与磁性元件多物理场设计理论，以磁芯形状、电感值和变压器匝数为决策变量，构建电路与器件层面的约束条件，开展以效率和功率密度为目标的多目标优化。通过理论推导揭示电感与匝数对约束及目标的影响规律，降低变量维度并提升通用性，给出优化流程，并通过实验验证方法有效性。
解读: 该DAB变换器磁性元件多目标优化技术对阳光电源多条产品线具有直接应用价值。在ST系列储能变流器中，DAB作为核心DC-DC隔离变换环节，该优化方法可同步提升效率与功率密度，降低磁性元件损耗和体积；在PowerTitan大型储能系统中，可优化电池簇间能量管理的隔离变换器设计；在车载OBC充电机中，DA...
宽泛类多电平并网变换器输入电流纹波的频谱估计
Spectrum Estimation of Input Current Ripple on a Wide Class of Multilevel Grid-Tied Converters
Davide Biadene · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年3月
多电平变换器广泛应用于并网系统。其设计常需多目标优化，通常依赖耗时的电路仿真来获取输入电流以进行电感和EMI滤波器设计。本文提出了一种闭式表达式，用于快速估计多电平变换器的输入电流纹波频谱，从而简化设计流程。
解读: 该研究提出的输入电流纹波闭式表达式，对阳光电源的组串式和集中式光伏逆变器研发具有重要价值。在产品设计阶段，利用该方法可快速评估不同多电平拓扑（如三电平、五电平）下的电流纹波特性，从而优化输入电感选型及EMI滤波器设计，显著缩短研发周期并降低仿真成本。此外，该技术可集成至iSolarCloud的辅助设...
基于偏好的非谐振无线充电系统多目标优化
Preference-Based Multiobjective Optimization of Nonresonant Wireless Charging System
Hao Liu · Zhenjie Li · Henglin Chen · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年10月
本文针对无线充电系统（WCS）在偏移工况下性能下降及损耗较高的问题，提出了一种基于正交表和多元线性回归的偏好型多目标优化与电阻估计算法。通过分析非谐振WCS的工作原理，建立了性能指标与系统参数间的映射关系，实现了系统效率与抗偏移能力的平衡优化。
解读: 该技术主要针对无线充电领域，虽然阳光电源目前以有线充电桩产品为主，但无线充电代表了电动汽车补能的未来趋势。该文提出的多目标优化算法可优化充电系统的抗偏移能力和转换效率，这对阳光电源未来布局高效率、高可靠性的无线充电桩产品具有参考价值。建议研发团队关注该算法在非谐振拓扑中的应用，以提升充电桩在复杂安装...
面向模块化多电平变换器的低计算复杂度最优开关序列模型预测控制
Optimal Switching Sequence Model Predictive Control for Modular Multilevel Converter With Low Computational Complexity
Zheng Gong · Chengquan Yang · Yifeng Su · Changming Zheng · IEEE Transactions on Power Electronics · 预计 2026年5月
模型预测控制（MPC）因其多目标优化能力和快速动态响应，在模块化多电平变换器（MMC）中得到广泛应用。然而，该技术面临计算负担重、权重因子调节困难及开关频率可变等挑战。本文提出了一种低计算复杂度的最优开关序列MPC策略，以解决冗余开关状态带来的复杂性问题。
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。随着光伏和储能系统向更高电压等级和更大功率密度发展，MMC拓扑的应用潜力巨大。该文提出的低计算复杂度MPC算法，能够有效降低控制器（如DSP或FPGA）的算力需求，提升系统动态响应速度，同时改善开关频率稳定性...
无线电能传输系统多目标优化的分层约束模型预测控制
Hierarchical-Constraint Model Predictive Control for Multiobjective Optimization of WPT System
Hualei Zheng · Fei Xu · Xiaoning Li · Zhixin Chen 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2026年2月
针对无线电能传输（WPT）系统在实现零电压开关（ZVS）、输出稳定性及效率优化方面存在的协同控制难题，本文提出了一种分层约束模型预测控制（HCMPC）方法。该方法通过将控制目标划分为优先级层级，有效实现了ZVS软开关、输出稳压及系统效率的最优平衡。
解读: 该技术主要针对无线电能传输（WPT）领域，与阳光电源现有的电动汽车充电桩业务具有技术关联性。随着大功率无线充电技术在电动汽车及工业自动化领域的潜在应用，HCMPC的分层约束控制策略可为充电桩内部的高频DC-DC变换器提供更优的效率与动态响应方案。建议研发团队关注该算法在提升变换器轻载效率及软开关范围...
考虑功率循环与热循环的IGBT功率模块多目标设计优化
Multiobjective Design Optimization of IGBT Power Modules Considering Power Cycling and Thermal Cycling
Bing Ji · Xueguan Song · Edward Sciberras · Wenping Cao 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2015年5月
IGBT功率模块在电力转换应用中至关重要，其可靠性是核心关注点。本文针对通用型模块设计不足的问题，提出了一种基于多目标优化技术的设计方法，旨在通过优化设计提升IGBT模块在复杂工况下的可靠性与性能表现。
解读: IGBT模块是阳光电源组串式/集中式光伏逆变器及PowerTitan、ST系列储能变流器（PCS）的核心功率器件。该研究提出的多目标优化方法，能够有效平衡功率模块的散热性能与寿命，对提升阳光电源产品在极端环境下的可靠性具有重要指导意义。建议研发团队将此多物理场耦合优化策略应用于下一代高功率密度逆变器...
组件集成逆变器的多目标优化与拓扑选择
Multiobjective Optimization and Topology Selection for a Module-Integrated Inverter
Mehran Mirjafari · Souhib Harb · Robert S. Balog · IEEE Transactions on Power Electronics · 2015年8月
随着光伏组件成本下降，系统平衡（BOS）性能与成本成为关注焦点。本文提出了一种通过组件级多目标优化探索组件集成逆变器（MII）设计极限的方法，并研究了两级式逆变器及有源滤波器的拓扑方案。
解读: 该研究关注组件级逆变器（MII）的极致优化，对阳光电源的户用光伏产品线具有重要参考价值。虽然阳光电源目前以组串式逆变器为主，但随着微型逆变器在特定分布式场景的应用增长，文中提到的多目标优化方法论可用于提升现有户用逆变器的功率密度和转换效率。建议研发团队借鉴其组件级协同设计思路，进一步优化微型逆变器或...
感应电机驱动的多目标模糊决策模型预测转矩控制
Multiobjective Fuzzy-Decision-Making Predictive Torque Control for an Induction Motor Drive
Christian A. Rojas · Jose R. Rodriguez · Samir Kouro · Felipe Villarroel · IEEE Transactions on Power Electronics · 2017年8月
本文针对感应电机驱动系统，提出了一种多目标模糊决策模型预测转矩控制（PTC）策略。传统预测控制多基于单一代价函数，难以平衡多个控制目标。该方法通过模糊逻辑优化多目标权重，在保持高性能与快速动态响应的同时，有效改善了系统的稳态性能与多目标协调能力。
解读: 该研究提出的多目标模糊决策模型预测控制（MPC）算法，对阳光电源的电机驱动类业务（如风电变流器、储能系统中的电机控制单元）具有参考价值。在风电变流器领域，通过引入模糊逻辑优化多目标代价函数，可进一步提升发电机侧的转矩响应速度并降低谐波含量。建议研发团队关注该算法在复杂工况下的计算复杂度和实时性，探索...
多相交错DC-DC变换器中负耦合电感的数学建模与多目标优化
Mathematical Modeling and Multiobjective Optimization of Negative-Coupled Inductor in Multiphase Interleaved DC–DC Converter
Ze Liu · Guohua Zhou · Yingjie He · Nengmou Xu · IEEE Transactions on Power Electronics · 预计 2026年5月
本文针对多相交错DC-DC变换器，提出了一种基于多相负耦合电感（NCI）的数学建模与多目标优化方法。以交错Buck变换器（IBC）和四相NCI为例，通过磁通抵消技术，在提升变换器效率的同时，有效优化了磁性元件的体积与占地面积，为高功率密度电力电子变换器设计提供了理论支撑。
解读: 该研究提出的负耦合电感优化技术对阳光电源的储能变流器（如PowerTitan、PowerStack系列）及光伏组串式逆变器中的DC-DC升压电路具有重要参考价值。在大功率储能系统中，提升功率密度和转换效率是核心竞争力，通过NCI技术优化磁性元件体积，可显著降低PCS模块的重量与成本。建议研发团队在下...
基于先进η-ρ-σ多目标优化技术的硅与碳化硅光伏逆变器系统全生命周期成本分析
Comparative Life Cycle Cost Analysis of Si and SiC PV Converter Systems Based on Advanced η-ρ-σ Multiobjective Optimization Techniques
Ralph Mario Burkart · Johann W. Kolar · IEEE Transactions on Power Electronics · 2017年6月
本文提出了一种电力电子变换器系统的虚拟原型设计方法，通过效率、功率密度和成本的多目标优化，对不同变换器概念进行系统性基准测试。该框架基于详细且经实验验证的模型，重点对比了硅（Si）与碳化硅（SiC）器件在光伏逆变器中的应用表现。
解读: 该研究直接契合阳光电源在组串式及集中式逆变器中对SiC器件的应用趋势。通过η-ρ-σ多目标优化，可为公司在产品研发阶段平衡效率提升与成本控制提供理论支撑。对于PowerTitan等储能系统及高性能光伏逆变器，利用该虚拟原型设计方法能有效缩短研发周期，优化功率模块布局，提升系统功率密度。建议研发团队引...
不平衡电网条件下基于变换器的分布式电源运行多目标优化解析表达式
Analytical Expressions for Multiobjective Optimization of Converter-Based DG Operation Under Unbalanced Grid Conditions
Masoud M. Shabestary · Yasser Abdel-Rady I. Mohamed · IEEE Transactions on Power Electronics · 2017年9月
本文提出了一种新型参考电流生成方案，通过四个控制参数注入正/负序有功/无功电流，以实现电网电压支撑及故障穿越。文章推导了多目标优化的解析表达式，旨在满足电网规范要求，提升变换器在不平衡电网条件下的运行性能。
解读: 该研究直接关联阳光电源的核心业务——光伏逆变器（组串式/集中式）及储能变流器（PCS）。在弱电网或不平衡电网环境下，逆变器需具备极强的电网支撑能力。本文提出的正负序电流控制策略，可直接优化阳光电源PowerTitan、PowerStack等储能系统及大型地面电站逆变器的并网算法，提升设备在复杂电网故...
PowerSynth：一种功率模块布局生成工具
PowerSynth: A Power Module Layout Generation Tool
Tristan M. Evans · Quang Le · Shilpi Mukherjee · Imam Al Razi 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2019年6月
PowerSynth是一款用于功率半导体模块快速设计与验证的多目标优化工具。通过利用降阶模型计算布局的电气寄生参数及器件间的热耦合，该工具能在实现最优走线布局与芯片放置的同时，比传统有限元分析（FEA）技术快几个数量级。
解读: 该工具对阳光电源的功率模块设计具有重要参考价值。在组串式逆变器和PowerTitan/PowerStack储能变流器（PCS）的研发中，功率模块的寄生参数优化与热管理是提升功率密度和可靠性的核心。PowerSynth提供的降阶模型优化方案，能够显著缩短研发周期，替代部分繁琐的FEA仿真，有助于优化I...
具有空间可调磁导率的环形电感多目标优化范式
Multiobjective Optimization Paradigm for Toroidal Inductors With Spatially Tuned Permeability
Vinicius Cabral do Nascimento · Seung-Ryul Moon · Kevin Byerly · Scott D. Sudhoff 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年3月
本文提出了一种针对具有空间可调磁导率的电磁器件的多目标优化范式。通过对磁导率分布进行空间工程化设计，可显著改善器件内部磁通分布。研究重点在于将几何参数与磁导率分布进行同步优化，以充分挖掘空间相关磁导率设计的潜力，从而提升电感器件的综合性能。
解读: 电感作为光伏逆变器和储能变流器（PCS）中的核心磁性元件，其损耗和体积直接影响整机效率与功率密度。该研究提出的空间可调磁导率优化方法，对阳光电源的组串式逆变器及PowerTitan系列储能系统的磁性元件设计具有重要参考价值。通过优化磁通分布，可有效降低高频磁损耗，减小电感体积，从而提升产品功率密度。...
基于人工神经网络和深度强化学习的功率模块封装多目标自动设计
Automated Design of Power Module Packaging With Multiobjectives Based on Artificial Neural Network and Deep Reinforcement Learning
Jianing Wang · Weina Mao · Baolong Yan · Shaolin Yu 等8人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2026年4月
传统功率模块封装设计依赖人工经验，而基于元启发式算法的计算机辅助优化存在仿真周期长的问题。本文提出了一种基于人工神经网络和深度强化学习的多目标自动设计方法，旨在实现功率模块封装的高效优化，显著缩短设计迭代周期。
解读: 该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储能系统及风电变流器）具有极高的应用价值。功率模块是上述产品的核心组件，其封装设计直接影响热管理、功率密度及可靠性。通过引入深度强化学习和神经网络替代传统的有限元仿真迭代，可大幅缩短研发周期，提升功率模块的散热性能与电气性...
基于遗传算法的隔离型软开关变换器中频变压器多目标优化设计
Multiobjective Optimization of Medium-Frequency Transformers for Isolated Soft-Switching Converters Using a Genetic Algorithm
Asier Garcia-Bediaga · Irma Villar · Alejandro Rujas · Luis Mir 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2017年4月
中频变压器设计面临参数多、约束复杂及目标冲突等挑战。本文提出一种基于非支配排序遗传算法II（NSGA-II）的计算机辅助优化设计方法，旨在实现中频变压器的高效、多目标优化设计，提升变换器整体性能。
解读: 中频变压器是阳光电源PowerTitan、PowerStack系列储能变流器（PCS）及组串式光伏逆变器中隔离型DC-DC变换器的核心磁性元件。该研究提出的多目标遗传算法优化方法，可直接应用于阳光电源研发流程，在满足高功率密度要求的同时，平衡损耗、温升与体积，显著提升PCS的转换效率与可靠性。建议研...
感应电机驱动多目标有限控制集模型预测控制的集成调节原理
An Ensemble Regulation Principle for Multiobjective Finite-Control-Set Model-Predictive Control of Induction Machine Drives
Haotian Xie · Wei Tian · Xiaonan Gao · Fengxiang Wang 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年3月
有限控制集模型预测控制（FCS-MPC）因其概念直观、实现简单及瞬态响应快等优点，在电力驱动系统中得到广泛研究。本文针对多目标优化中权重系数难以确定的问题，提出了一种集成调节原理，以平衡不同控制目标之间的关系，优化系统性能。
解读: 该研究提出的FCS-MPC集成调节原理，核心在于解决多目标控制下的权重平衡问题，这对阳光电源的电机驱动类产品（如风电变流器）具有参考价值。风电变流器在复杂电网环境下需兼顾电流质量、开关频率及损耗，该算法可提升变流器在动态过程中的控制精度与响应速度。建议研发团队关注该算法在降低开关损耗与提升系统鲁棒性...
用于EPS调制双有源桥DC-DC变换器的多目标优化移相变量识别
Identification of Phase Shift Variables to Match Multiobjective Optimization Strategy for EPS Modulated Dual Active Bridge DC–DC Converter
Sheetal Cyriac · Sandeep Jayaprakasan · Rijil Ramchand · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年10月
本文研究了双有源桥（DAB）DC-DC变换器在多自由度调制下的优化策略，重点分析了最小化电流应力、回流功率及无功功率的三种现有策略。通过识别关键移相变量，提出了一种新型优化策略，旨在提升变换器的整体运行效率与性能。
解读: DAB变换器是阳光电源储能系统（如PowerTitan、PowerStack系列）中DC-DC级核心拓扑。该研究提出的多目标优化移相策略，能有效降低变换器在宽电压范围运行下的电流应力和回流功率，直接提升储能变流器（PCS）的转换效率。建议研发团队将该优化算法集成至PCS控制固件中，以改善系统在电池充...
一种用于DAB变换器的多目标优化非对称三变量调制策略及简化直接占空比方案
A Multiobjective Optimized Asymmetric Triple-Variable Modulation Strategy and Simplified Direct Duty Scheme for DAB Converters
Hao Li · Chonghui Song · Wenbing Hu · Guangdi Li 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2026年4月
针对DAB变换器在输入输出电压与变压器变比不匹配时的效率问题，本文提出了一种多目标优化非对称三变量调制（MOATVM）策略。该策略在非对称三变量调制基础上引入零电压开关（ZVS）约束，旨在最小化峰值电流，从而提升变换器在宽电压范围下的运行效率。
解读: 该研究直接服务于阳光电源的储能业务，特别是PowerTitan和PowerStack系列储能系统中的核心DC-DC变换环节。DAB拓扑是实现储能电池与直流母线高效能量双向流动的关键。MOATVM策略通过优化调制自由度，能有效降低变换器在电池电压波动下的损耗，提升系统全工况效率。建议研发团队在PCS产...
电动汽车感应式电能传输双D型线圈的多目标优化
Multiobjective Optimization of Inductive Power Transfer Double-D Pads for Electric Vehicles
Zhichao Luo · Xuezhe Wei · Matthew Geoffrey Seymour Pearce · Grant Anthony Covic · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年5月
本文提出了一种用于感应式电能传输系统的初级双D型线圈多目标优化方法。首先通过参数扫描分析确定关键设计参数，随后利用非支配排序遗传算法II（NSGA-II），在保证良好耦合系数的同时，对双D型线圈结构进行多目标优化设计。
解读: 该研究聚焦于无线充电（IPT）技术的线圈结构优化，属于电动汽车充电基础设施的前沿领域。阳光电源目前在充电桩业务领域已有成熟的产品布局，虽然目前主流仍以有线充电为主，但无线充电代表了未来自动驾驶及便捷补能的发展方向。该多目标优化方法可为阳光电源研发下一代高效率、高功率密度的无线充电模块提供理论支撑，特...
三相双有源桥变换器的无模型移动离散控制集预测控制
Model-Free Moving-Discretized-Control-Set Predictive Control for Three-Phase Dual-Active-Bridge Converters
Jiahao Sun · Lin Qiu · Xing Liu · Jien Ma 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年8月
针对双有源桥（DAB）变换器，移动离散控制集模型预测控制（MPC）虽具备动态响应快和多目标优化的优势，但易受系统模型精度影响且控制器设计复杂。本文提出一种无模型控制方案，旨在降低建模依赖性，提升DAB变换器在复杂工况下的控制性能与鲁棒性。
解读: 该技术对阳光电源的储能业务（如PowerTitan、PowerStack系列PCS）具有极高的应用价值。DAB拓扑是高压储能变流器的核心，传统的模型预测控制依赖精确参数，而无模型控制方案能有效解决储能系统在宽电压范围运行及参数漂移下的控制精度问题。建议研发团队关注该算法在PCS功率模块中的嵌入，以提...
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