电子知识

为了充分发掘系统层面的设计优势,以往主要集中在大功率应

用的三电平中点钳位

(NPC)

拓扑电路近来也开始出现在中、小

功率应用中。

低电压器件改进后的频谱性能和更低的开关损耗,

使得

UPS

系统或太阳能逆变器等需要滤波器的产品受益匪浅。

迄今为止,为了实现三电平电路,只能通过采用分立式器件或

至少将三个模块结合在一起。现在,采用针对较高击穿电压的

芯片技术,通过将三电平桥臂集成到单独模块中,再配上驱动

电路,就能够使得这种拓扑在新的应用中更具吸引力。

三电平

NPC

拓扑的工作原理

在三电平

NPC

的拓扑中,每一个桥臂由四个带反并二极管的

IGBT

以串联的方式连接,另外再配上两个二极管

DH

DL

将它们中间节点连接到直流母线的中性点。其中所采用的所有

功率半导体都具备相同的击穿电压。根据输出电压和电流的特

点,一个周期的基频输出有四个不同续流工作状态。

1.

三电平

NPC

中某一个桥臂的换流回路。

a)

短换流回路;

b)

长换流回路

从图

1a

可以看出,电压和电流处于正方向,

T1

DH

组成了

BUCK

电路的工作方式,而

T2

则以常通的方式输出电流。而

电压和电流处于负向期间,

T4

DB

组成了

BOOST

电路的工

作方式,

T3

以常通方式输出电流。在上述两种情况下,换流只

有发生在两个器件中,我们称之为短续流。然而当输出电流为

负向而电压为正向的情况下,流过

T3

DB

的电流必须如图

1b)

所示换相至

D2

D1

。这种换流涉及到四个器件,因此称

之为长换流回路。在其它情况下,会存在另一个长换流路径。

在设计三电平变换器时,如何控制好长换流回路的杂散电感和

过压问题,是设计人员所要面临的又一挑战。

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