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时间:2020-07-12
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1、对于逆变三电平I型和T型电路的信息归总随着太阳能、UPS技术的不断发展和市场的不断扩大,对逆变器效率的要求也越来越被制造商所重视,因此三电平的拓扑结构便应运而生。众所周知,与传统两电平结构相比,三电平结构除了使单个IGBT阻断电压减半之外,还具有谐波小、损耗低、效率高等优势。图1传统的I字型三电平拓扑结构目前针对三电平拓扑结构有很多种,最常见的两种拓扑结构为三电平“I”型和三电平“T”型,接下来会对这两种结构从不同方面进行分析。如图2和3所示的两种三电平电路图,为了区分这两种电路,根据四个开关管在线路图中的排列方式,我们将前者成为I字型,后者称为T字型。三
2、电平电路与普通的半桥电路相比,因为具有了中点续流的能力,所以对改善输出纹波,降低损耗都有很好的效果。图2I字型三电平拓扑结构图3T字型三电平拓扑结构一、两种电路的分析1.1芯片阻断电压不同三电平I型电路中,4个IGBT管均承受相同的电压,而T型Q1和Q4管承受两倍的电压。比如,若直流母线为600V时,I型4个IGBT管阻断电压为600V/650V,而T型Q1和Q4管为1200V。1200V的IGBT芯片比600V/650V芯片有更大的开关损耗及导通损耗,这意味着芯片的发热更大,需要更多的硅芯片。而硅芯片的增加,成本也必然随之增加。然而在实际上,对于I型电路
3、,当两个开关管的电压串联承受2倍BUS电压时,由于元件本身的差异,两个开关管承受的电压不可能完全相同,因此,为了保证开关管的安全工作,I型电路中开关管也应按照承受2倍BUS电压去设计。所以,从实际角度出发,在开关耐压的选择上,I型电路并没有太大优势。1.2元件数量不同从拓扑结构图中,很容易可以看出T型电路要比I型电路少两个Diode,这对于减少空间有好处。1.3控制时序不同三电平I型需先关断外管Q1/Q4,再关断内管Q2/Q3,防止母线电压加在外管上导致损坏;而T型则无时序上的要求。另外,对于I型拓扑,在驱动设计时需要有4个独立电源;而对于T型共发射极拓扑
4、,只需要3个独立电源。1.4不同开关频率下效率不同I型与T型损耗有所差异,在功率因数接近1时,开关频率增大(>16KHz),三电平I型(600V)损耗更低,效率更高;而开关频率减少时(<16KHz),三电平T型(1200V)损耗更低,效率更高。所以在设计逆变器系统的时候,应根据不同的开关频率去选择一种效率高的拓扑结构。1.5换流路径不同在T型拓扑中,外管与内管之间的转换路径均为一致;而在I型拓扑中,换流路径有所不同,分为短换流路径与长换流路径,所以用分立模块做三电平I型拓扑时,必须要注意其杂散电感与电压尖峰的问题。综上所述,三电平I型与T型互有优势,通过本
5、文的分析可以看出,T型和I型三电平电路比较,耐压方面理论上I型电路优于T型电路,然而从实际应用角度分析,二者相差不大;损耗方面,T型要优于I型;元件数量方面,T型少两个Diode。因此,按照本文的分析,在较小损耗和减小空间方面,T型电路会比较有利;赛米控针对市场上不同的需求,同时可以给客户提供两种不同拓扑结构的三电平模块。
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