電子知識
為了充分發掘系統層面的設計優勢,以往主要集中在大功率應
用的三電平中點鉗位
(npc)
拓撲電路近來也開始出現在中、小
功率應用中。
低電壓器件改進後的頻譜效能和更低的開關損耗,
使得ups
系統或太陽能逆變器等需要濾波器的產品受益匪淺。
迄今為止,為了實現三電平電路,只能通過採用分立式器件或
至少將三個模組結合在一起。現在,採用針對較高擊穿電壓的
晶元技術,通過將三電平橋臂整合到單獨模組中,再配上驅動
電路,就能夠使得這種拓撲在新的應用中更具吸引力。
三電平npc
拓撲的工作原理
在三電平
npc的拓撲中,每乙個橋臂由四個帶反並二極體的
igbt
以串聯的方式連線,另外再配上兩個二極體dh和
dl將它們中間節點連線到直流母線的中性點。其中所採用的所有
功率半導體都具備相同的擊穿電壓。根據輸出電壓和電流的特
點,乙個週期的基頻輸出有四個不同續流工作狀態。圖1.
三電平npc
中某乙個橋臂的換流迴路。
a)短換流迴路;
b)長換流迴路
從圖1a
可以看出,電壓和電流處於正方向,t1和
dh組成了
buck
電路的工作方式,而
t2則以常通的方式輸出電流。而
電壓和電流處於負向期間,t4與
db組成了
boost
電路的工
作方式,
t3以常通方式輸出電流。在上述兩種情況下,換流只
有發生在兩個器件中,我們稱之為短續流。然而當輸出電流為
負向而電壓為正向的情況下,流過t3和
db的電流必須如圖
1b)所示換相至d2和
d1。這種換流涉及到四個器件,因此稱
之為長換流迴路。在其它情況下,會存在另乙個長換流路徑。
在設計三電平變換器時,如何控制好長換流迴路的雜散電感和
過壓問題,是設計人員所要面臨的又一挑戰。
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