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高达100 MHz的磁环磁芯三维有限元全波仿真建模方法
Modeling Methodology of Magnetic Toroidal Cores for 3-D FEM Full-Wave Simulation up to 100 MHz
Rafael Suárez · María Tijero · Roberto Moreno · Jose Manuel González · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年8月
本文提出了一种针对磁环磁芯在高达100 MHz频率下的三维有限元（FEM）全波仿真建模方法。近年来，磁性元件的三维FEM仿真日益重要，但磁性材料在仿真中的应用存在挑战。通常仅使用复磁导率进行模拟，本文旨在解决高频下磁性材料建模的复杂性问题。
解读: 随着阳光电源组串式逆变器及PowerTitan储能系统向高功率密度和高开关频率发展，磁性元件（如电感、变压器）的高频损耗与EMI特性成为设计的核心瓶颈。该研究提出的高频三维有限元建模方法，能有效提升对磁芯在高频工况下损耗及寄生参数的预测精度。建议研发团队将其应用于高频磁性元件的优化设计中，特别是针对...
基于分布杂散电容模型的感应电能传输系统共模噪声分析
Common Mode Noise Analysis for Inductive Power Transfer System Based on Distributed Stray Capacitance Model
Ying Mei · Jiande Wu · Xiangning He · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年1月
本文揭示了感应电能传输（IPT）线圈中显著的杂散电容效应，并提出了集中式和分布式两种建模方法。通过解析公式和有限元（FEM）仿真估算寄生电容值，并利用11kW IPT线圈原型进行实验验证，为抑制IPT系统的共模噪声提供了理论依据。
解读: 该研究关注IPT系统中的寄生参数建模与电磁兼容（EMC）设计，这对阳光电源的电动汽车充电桩业务具有参考价值。随着大功率无线充电技术的发展，线圈的寄生电容会导致严重的共模噪声，影响系统效率与电网合规性。建议研发团队借鉴文中的分布式建模方法，优化充电桩功率模块的EMI滤波器设计，并利用有限元仿真提升高频...
通过耦合有限元法与部分单元等效电路法计算利兹线系统的功率损耗
Calculation of Power Losses in Litz Wire Systems by Coupling FEM and PEEC Method
Andreas Roskopf · Eberhard Bar · Christopher Joffe · Clemens Bonse · IEEE Transactions on Power Electronics · 2016年9月
高频利兹线电感元件的频率相关电阻对电力电子系统设计至关重要。本文提出了一种结合有限元法（FEM）与部分单元等效电路法（PEEC）的仿真方法：利用FEM计算复杂3D几何结构下的磁场分布，并结合PEEC方法高效处理高频损耗，为电力电子变换器的磁性元件设计提供了精确的损耗预测手段。
解读: 该研究提出的FEM-PEEC耦合仿真方法对阳光电源的磁性元件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）的开发中，高频磁性元件的损耗直接影响整机效率与温升。该方法能更精确地评估利兹线在高频工况下的趋肤效应与邻近效应，有助于优化电感设计，提升功率...
用于降低5MHz 100W高功率密度LLC谐振DC-DC变换器中磁通对GaN-HEMT影响的电路设计技术
Circuit Design Techniques for Reducing the Effects of Magnetic Flux on GaN-HEMTs in 5-MHz 100-W High Power-Density LLC Resonant DC–DC Converters
Akinori Hariya · Tomoya Koga · Ken Matsuura · Hiroshige Yanagi 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2017年8月
本文提出了一种电路设计技术，旨在减少5MHz 100W高功率密度LLC谐振DC-DC变换器中平面变压器产生的磁通对氮化镓高电子迁移率晶体管（GaN-HEMT）的影响。文中通过有限元方法（FEM）仿真建立了功率器件模型，以深入分析磁通对GaN器件性能的干扰机制。
解读: 随着阳光电源在户用光伏及小型化储能产品中对功率密度要求的不断提升，高频化（MHz级别）是未来技术演进的重要方向。本文研究的GaN器件在高频LLC拓扑中的应用，对于优化公司户用逆变器及小型化DC-DC模块的体积与效率具有重要参考价值。磁通干扰分析及FEM仿真方法可直接应用于公司研发阶段的电磁兼容（EM...
用于射频功率放大器芯片散热增强的快速散热器拓扑优化
Fast Heatsink Topology Optimization for RF Power Amplifier Chip Heat Dissipation Enhancement
Huazhi Xiang · Jialong Fu · Yaocheng Shang · Daniele Inserra 等6人 · IEEE Transactions on Components, Packaging and Manufacturing Technology · 2025年3月
本文提出了一种基于热阻网络模型的射频功率放大器电路散热器快速拓扑优化算法方法。该方法能够在将温度控制在允许范围内的同时，实现散热器的轻量化设计。在散热器的设计区域采用了固体各向同性材料惩罚（SIMP）方法，同时通过热阻网络模型来表征射频功率放大器电路对散热的影响。该方法的主要优势在于避免了使用传统的有限元法（FEM）对整个芯片/散热结构进行热仿真，传统方法需要很长的仿真时间和大量的计算工作。相反，热阻网络计算方法提供了一种非常快速且足够准确的温度分布分析工具，在优化程序中使用时可加快散热器结构设...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项针对射频功率放大器芯片的快速散热器拓扑优化技术具有显著的跨领域应用价值。尽管研究对象是射频功率放大器，但其核心方法论——基于热阻网络模型的拓扑优化算法——与我司光伏逆变器和储能变流器中的功率半导体散热设计需求高度契合。 该技术的核心价值在于突破了传统有限元仿真的计算瓶...
基于蒙特卡洛方法与有限元分析的有机渗流太阳能电池光子通量模拟与比较
Simulation and comparison of photon flux in organic percolation solar cells using the Monte Carlo Method and Finite Element Analysis
Y.Y.Calderon-Seguraa · G.Burlak · P.Vargas-Chable · M.Tecpoyotl-Torres 等8人 · Solar Energy · 2025年11月 · Vol.300
摘要 太阳能电池——特别是有机光伏器件——中的低效率问题以及持续存在的能量损失机制，仍是太阳能研究领域面临的主要挑战。本研究提出了一种集成化的仿真框架，旨在改进太阳能电池内部光子传输和热行为的建模。在不同光子通量条件下，评估了氢化非晶硅（Si:H）的光伏性能与热性能。该方法结合了蒙特卡洛方法（MCM）、有限元法（FEM）以及一种基于链路的改进型蒙特卡洛（MMC）渗流算法，并应用于三维网格几何结构中。仿真结果表明，入射光子中有76.2%被吸收，14.1%被反射，9.7%透过器件。Si:H表现出优异...
解读: 该光子传输与热行为仿真技术对阳光电源SG系列光伏逆变器及组件选型具有重要参考价值。研究中Si:H材料18.382%的转换效率及热梯度分布特性,可指导我司1500V系统的MPPT优化算法改进,提升光子吸收率建模精度。蒙特卡洛与有限元耦合方法可应用于PowerTitan储能系统的热管理仿真,优化ST系列...
一种具有阶梯斜极交叉齿结构的横向磁通轮辐式永磁电机设计
Design of a Transverse Flux Spoke-Type Permanent Magnet Motor With Step Skew Crossed Teeth
Bowen Zhang · Rundong Huang · Zhiping Dong · Yunhe Hou 等5人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年4月
本文提出了一种新型交叉齿横向磁通永磁电机（TFPMM），其定子齿采用阶梯斜极交错结构，可有效降低齿槽转矩和转矩脉动。该电机定子齿结构独特，并通过优化转子形状实现轴向分段，以减少相间漏磁。集中式环形绕组简化了绕组设计与装配，无需端部线圈。文中给出了阶梯斜极定子齿在空载反电动势和输出转矩方面的理论分析，评估了极对数与转子类型的影响。基于三维有限元仿真结果，研制了样机，并搭建空载与负载实验平台测试其反电动势与转矩性能。实验结果验证了仿真分析的准确性，表明该电机在转矩密度、功率密度及齿槽转矩抑制方面优于...
解读: 该横向磁通永磁电机设计对阳光电源新能源汽车产品线具有重要参考价值。其创新的阶梯斜极交叉齿结构可显著降低齿槽转矩和转矩脉动,有助于提升车载电机驱动系统的性能和可靠性。该设计的高转矩密度和功率密度特性,可应用于电动汽车充电桩的高效冷却系统和车载OBC充电机的电机散热优化。其简化的集中式环形绕组设计也为阳...
金属氢化物储氢罐的新概念——数值建模、仿真与评估
Novel concepts for metal hydride storage tanks – Numerical modeling, simulation and evaluation
Chris Drawer · Lars Baetck · Jelto Lang · Yuanyuan Shang 等5人 · Energy Conversion and Management · 2025年3月 · Vol.327
摘要 氢气的高效、节省空间且安全的储存是实现可再生能源系统所必须克服的主要挑战之一。金属氢化物是一种可能的解决方案。然而，关键挑战在于识别和开发最具前景的金属氢化物材料，以及为实现高效吸氢/脱氢过程（在能耗/储存损耗和充放时间方面）设计最优的储氢罐结构。基于这一背景，本文旨在确定中低温金属氢化物材料与三种不同储氢罐设计概念之间的适宜组合。目标是明确每种组合中最匹配的材料，从而为未来在固定式和移动式应用中的金属氢化物储氢罐提供可行的解决方案。为实现该目标，采用有限元方法（FEM），在COMSOL ...
解读: 该金属氢化物储氢技术对阳光电源储能系统具有战略价值。研究表明中温氢化物在矩形罐体设计下可降低71%加热能耗,为PowerTitan储能系统与氢储能耦合提供优化方向。低温氢化物1.4wt%储氢密度可应用于充电站分布式储氢,配合ST系列PCS实现氢-电协同调度。FEM仿真方法可借鉴用于储能热管理优化,提...
陶瓷基板嵌入式SiC功率模块的设计与制造
Design and Fabrication of a Ceramic Substrate-Embedded SiC Power Module
Lisheng Wang · Junyun Deng · Keqiu Zeng · Haoguan Cheng 等6人 · IEEE Transactions on Components, Packaging and Manufacturing Technology · 2025年2月
摘要：与传统的引线键合技术相比，宽带隙（WBG）功率模块的嵌入式封装具有更低的寄生电感、更高的开关频率和更低的功率损耗。然而，目前的嵌入式技术存在激光钻孔工艺窗口较窄且可靠性未知的问题。本文提出了一种新的嵌入式封装技术，该技术可使热机械界面应力最小化，并放宽工艺窗口。为此，采用了预烧结芯片顶部系统（DTS）层，以改善激光钻孔工艺窗口，并使顶部互连处的界面应力最小化。为了设计和制造所提出的新型嵌入式功率模块，还研究了不同陶瓷与层压树脂之间的相互作用。此外，通过有限元多物理场模拟分析并比较了所提出的...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于陶瓷基板的SiC功率模块嵌入式封装技术具有重要的战略价值。该技术通过预烧结顶层系统（DTS）实现了更低的寄生电感、更高的开关频率和更低的功率损耗，这直接契合了我们光伏逆变器和储能变流器向高功率密度、高效率方向发展的核心需求。 在技术价值层面，该嵌入式封装相比传统引...
新型漂浮式光伏结构的冰载特性分析与防冰设计
Ice load characteristics analysis and anti-icing design of a novel floating photovoltaic structure
Yingzhou Liu · Bin Wang · Jijian Lian · Xifeng Gao 等6人 · Solar Energy · 2025年3月 · Vol.289
摘要 现有的漂浮式光伏（FPV）结构设计准则主要关注风浪等环境条件，而未充分考虑冰载荷的影响。然而，在寒冷海域，FPV结构上的主导荷载被认为是冰荷载。本文旨在评估新型FPV结构在冰载作用下的动态防冰性能。本研究提出了一种采用三点系泊的新型FPV系统，并通过数值模拟与模型试验对新型FPV系统的稳定性及系泊强度进行了讨论。基于有限元法-内聚力单元法（FEM-CEM），建立了各向异性海冰数值模型，用于模拟海冰与FPV结构之间的耦合作用，并通过一系列动态冰力模型试验验证了冰-FPV结构耦合相互作用模型的...
解读: 该浮式光伏抗冰设计研究对阳光电源海上光伏系统具有重要参考价值。针对寒冷海域冰载荷主导的工况,可指导SG系列逆变器在极端环境下的防护设计优化,特别是三点系泊结构的动态响应分析可为逆变器安装支架的抗冲击设计提供依据。研究提出的松弛锚固系泊状态作为抗冰方法,启发阳光电源开发具备柔性安装方案的浮式光伏逆变系...